Hans Förstl


Zeit und Gedächtnis

Time and Memory

Meet the time as it seeks us.
(Begegnen wir der Zeit wie sie uns sucht)
Tragedy of Cymbeline, William Shakespeare

 

SUMMARY – time & memory:
The frontal lobes are dealing with the future, posterior parts of the neocortex subserve the past and the brainstem contributes to a laminar flow of consciousness. The simple interpretation is suggested by characteristic features of prototypical forms of dementia. Dementia with Lewy-bodies is defined by recurrent confusional states, Alzheimer dementia by disturbances of learning and recall, frontotemporal degeneration by a loss of imagination and responsibility. All parts of an intact brain are involved in perception, memory and behaviour; observations on demented patients may however illustrate the distribution of complex tasks and the contribution of large brain areas to various aspects of behaviour and underlying subjective experience.


VERGANGENHEIT
Vergesslichkeit ist das typische Symptom früh im Verlauf der Alzheimer Demenz (WHO, 1991). Sie betrifft vor allem deklarative Informationen, also Erlebtes oder Erlerntes, das sich eigentlich leicht in Worten ausdrücken lässt – sofern man sich daran erinnert (Tulving, 2002). Erinnerung setzt die Fähigkeit zu lernen, sich Informationen zu merken, voraus, also einen intakten Lernapparat für deklarative Inhalte. Die Flaschenhalsstrukturen dieses Lernapparates, die Regio entorhinalis und der Hippocampus sind jedoch besonders stark durch die Neurofibrillen verändert. Damit ist das Lernen neuer Information beeinträchtigt und diese Schwierigkeiten nehmen mit dem Fortschreiten der Neurofibrillen-Pathologie zu. Es handelt sich also um eine anterograde Amnesie, die insbesondere neu aufzunehmende Informationen betrifft. Das Altgedächtnis für längst gelernte Inhalte bleibt vergleichsweise intakt. Mit längerer Dauer und zunehmenden Alzheimer Veränderungen wird zum einen der Zeitraum der Amnesie immer länger, zudem werden weitere intellektuelle Funktionen in Mitleidenschaft gezogen (Förstl, 2006).

Eine Reihe von Defiziten lässt sich aus den zunehmenden Lernstörungen ableiten. Hierzu zählen Probleme mit der zeitlichen und räumlichen Orientierung, die normalerweise durch eine ständige Aktualisierung des Gedächtnisses erfolgt. Die Verunsicherung als Folge einer Desorientierung zu Ort und Zeit ist nachvollziehbar und kann zu Angst, Aufregung und letztlich Aggressivität führen. Verstärkt werden diese Sekundärstörungen, wenn die versuchte Interpretation dieser widersprüchlichen Eindrücke zu Wahnideen führt und wenn selbst vertraute Personen, welche versuchen zu erklären und zu beruhigen, nicht erkannt werden.

Im fortgeschrittenen Stadium einer Alzheimer Demenz können grosse Teile des autobiographischen Gedächtnisses verloren gehen, das den Menschen personale Kontinuität und Identität erleben lässt (Levine, 2004). In aufmerksamen Momenten können sich Patienten mit einer Alzheimer Demenz ihres persönlichen Geschichtsverlustes schmerzlich bewusst werden. 

GEGENWART
Während durch die anterograde Amnesie bei der Alzheimer Demenz typischerweise die Erinnerung an die jüngere Vergangenheit beeinträchtigt wird, kann durch eine Kombination von Alzheimer- und Parkinson-Pathologie das Erleben der Gegenwart gestört werden. Diese Demenz mit Lewy-Körperchen (Lewy-Körperchen sind das neuropathologische Substrat des Morbus Parkinson), ist gekennzeichnet durch einen wechselhaften Verlauf, bei dem Verwirrtheitszustände die langsam fortschreitende Demenz immer wieder überlagern (Förstl, 2006). Neuropsychologisch repräsentieren Verwirrtheitszustände Störungen des Kurzzeitgedächtnisses, „Wirbel im Bewusstseinsstrom“ (James, 1890).

Das Kurzzeitgedächtnis umfasst vereinfacht dargestellt etwa 7 Informationen und 7 Sekunden. Es entspricht dem Bewusstseinsstrom, dem Erleben der Gegenwart. Die Kapazität des Kurzzeitgedächtnisses, die Aufmerksamkeit reicht also aus, um eine Telefonnummer kurz zu behalten, einen komplizierten Satz mit Nebensätzen zu überschauen, oder so oft um die Ecke zu denken, um nachzuvollziehen, was die Mitglieder einer grösseren Gruppe gegebenenfalls wissen können.

Während das Langzeitgedächtnis die synaptische Architektur des Gehirns repräsentiert, entspricht das Kurzzeitgedächtnis seinem momentanen elektrochemischen Schwingungszustand (Förstl, 2006). Dieser Schwingungszustand wird unter anderem durch Azetylcholin reguliert. Die cholinergen Kerngebiete des Vorderhirns, welche die gesamte Hirnrinde und das limbische System versorgen, werden durch die Doppelpathologie von Alzheimer und Parkinson besonders beschädigt.

Da während eines Verwirrtheitszustandes die Gegenwart nicht geordnet erlebt wird, gelingt auch keine Abspeicherung wesentlicher Inhalte. Explizite Informationen aus dem Zeitraum eines Verwirrtheitszustands können nicht erinnert werden, allenfalls eine diffuse Unsicherheit und Angst.


ZUKUNFT

Soziale Interaktionen sind für den Menschen von hoher Bedeutung und Reflexionen über konkrete Kontakte, allgemeine Verhaltensregeln - bis hin zur Apotheose der „Theory of Mind“ im Glauben an ein höheres Wesen - absorbieren einen erheblichen Teil der zerebralen Rechenleistung (Förstl, 2007). Ziel der Anstrengung ist letztlich ein günstigeres Verhältnis von Nutzen zu Anstrengung durch verbesserte Kooperation. Zukunftsplanung dient dem Überlebenserfolg und verhindert, dass jede schmerzliche Erfahrung praktisch erlebt werden muss. Es genügt, sich die Konsequenzen eigenen Handelns vorzustellen, um sich zurückzuhalten, sich zu „verhalten“. Im Alltag spürbar ist allenfalls der Antagonismus von Anstand (vernünftiger Zurückhaltung) und kurzfristigem Lustgewinn, während ansonsten der Zweck von Höflichkeit und ständigen Anstrengungen nicht hinterfragt wird. Engagement in sozialen Beziehungen ist also neben meist bescheidenen unmittelbaren Belohnungen vor allem eine Investition in die Zukunft.

Am Beispiel der frontotemporalen Degeneration wird deutlich, wozu ein Verlust der „theory of mind“, von Interesse, Rücksicht, Mitfühlen, Mitleid usw. führt. Nachdem die Patienten in einem frühen Stadium Schwierigkeiten beim Erkennen von Faux pas zeigen, können im Verlauf Apathie oder Enthemmung bis zu kriminellen Handlungen hinzutreten Diehl et al., 2006; Gregory et al., 2002). Konsequenzen eigenen Handelns oder nicht-Handelns werden gleichgültig, die Patienten wirken unbeteiligt und sind verantwortungslos, unzuständig für die Folgen (Sturm et al., 2006). Der Verlust der Zukunftsperspektive ist von einem Desinteresse an der eigenen Vergangenheit begleitet. Motivation, eine Ausrichtung auf die Zukunft ist nicht mehr erkennbar.

SCHLUSS:

Das Gehirn fungiert wesentlich wie ein „Bayes-Computer“ zur Vorhersage künftiger Ereignisse (Raichle & Mintun, 2006), der zu diesem Zweck aktuelle Abläufe genau überwacht, die wichtigsten zur Speicherung auswählt und lange über das richtige Verständnis des Vergangenen nachdenkt um genauere Vorstellungen möglicher Folgen zu entwickeln. Dieser Apparat steht nie still und die meisten seiner Denkaufgaben scheinen intern generiert. Zusätzliche äussere Anforderungen verbrauchen nur geringfügig mehr Energie als im Ruhezustand benötigt wird, denn auch in dieser vermeintlichen Ruhe werden bis zu 80% der Energie für Prozesse aufgewandt, die mit Neurotransmission und Umgestaltung neuronaler Netze zu tun haben.

Neurodegenerative Demenzen stellen Experimente der Natur dar, in denen Funktionsnetze breitflächig stillgelegt werden und diese Läsionsmodelle der neurodegenerativen Demenzen illustrieren die vorrangige Zuständigkeit grosser Hirnareale für Teilbereiche des Gedächtnisses. Hinsichtlich der Zeitperspektive unterscheiden sich die neurodegenerativen Demenzen folgendermassen: bei der Alzheimer Demenz führt das beeinträchtigte Lernen zu einem Verlust der Vergangenheit, während bei der Demenz mit Lewy-Körperchen das gegenwärtige Erleben durch wiederkehrende Verwirrtheitszustände beeinträchtigt wird, und bei frontotemporalen Degenerationen die Sicht auf die Zukunft, dabei vor allem die „theory of mind“  verloren geht.

Die Betrachtung dieser drei Krankheitsformen kann die innere Struktur des menschlichen Zeiterlebens und die zerebrale Ausrichtung beleuchten. Das konzentrierte Erleben der Gegenwart ist eine wesentliche Voraussetzung für das Lernen. Tatsächlich gehen die Verbindungen in dieser Dreieinigkeit von Bewusstsein, Erinnerung und Vorstellung noch weiter: die Wahrnehmung wird  von bisherigen Lernerfahrungen und von Absichten mitgesteuert. Die postzentralen Areale sind mit der Verarbeitung von Sinnesreizen beschäftigt und bilden die Voraussetzungen für Erinnerung. Erinnert wird aber bevorzugt, wofür sich der Mensch mit intaktem Frontallappen hinsichtlich der Zukunftsplanung interessiert. Sowohl Sorgen, Angst und Depression, als auch Interesse, effektives explizites Lernen und Erinnern funktionieren also am effektivsten, wenn das System auf die Zukunft ausgerichtet ist (einige andere Beispiele beiläufigen Lernens sind aber auch bei fortgeschrittenen Demenzen nachweisbar). 

Verwirrtheit, die Störung des Kurzzeitgedächtnisses ist immer mit einer Aufregung oder still erduldeten Angst verbunden. Auch der Patient mit einer Alzheimer Demenz vermisst in bestimmten Stadien seine Vergangenheit und reagiert besorgt, verstimmt, gekränkt oder entsetzt über den Verlust von Neugedächtnisses und Orientierung. Sowohl beim Delir, als auch bei der Amnesie entsteht die Unsicherheit aus dem Gefühl, sich nicht ausreichend auf die Zukunft einstellen zu können. Der Patient mit einer frontotemporalen Degeneration dagegen ist nur selten in Sorge.

Übereinstimmung herrscht dahingehend, dass Zeit – ausser für den Patienten mit einer frontotemporalen Degeneration – ein als knappes Gut zu betrachten ist (Weinrich, 2004). „Zeit“, „Bewusstsein“  und viele andere Begriffe aus dem Grenzgebiet von Psychologie und Philosophie beginnen bei scharfer Betrachtung ein wenig zu schillern (Mainzer, 1995 / 2005). Was mitunter als philosophische Sprachspielerei und Hochseilakt anmutet, verdient bei der Betrachtung von Neurobiologie, Psychopathologie und der vorgestellten neurodegenerativen Hirnerkrankungen doch eine praktische und damit keineswegs abstrakt metaphysische Bedeutung (Metzinger, 2003; Revonsuo, 2006). Bei dem Versuch einer schlichten Beschreibung unübersehbarer klinischer Merkmale von bestimmten klinischen Störungen dürfen derartige Wörter ohnehin mangels besserer wieder eingesetzt werden.

Die theoretischen Positionen zur Bedeutung - bis zur vollkommenen Bedeutungslosigkeit und Nicht-Existenz - von Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft sind wie folgt zu deklinieren (Dummett, 2004):
•    Nur die Gegenwart ist real – aber wovon wird sie dann eingerahmt?
•    Gegenwart und Zukunft sind real, nicht aber die Vergangenheit. Dies ist neurobiologisch nach dem oben Gesagten keine uninteressante Position, da die Vergangenheit letztlich zur optimierten Rezeption der Gegenwart und besseren Einstellung auf die Zukunft benötigt wird – sonst kann man sie vergessen.
•    Die Vergangenheit ist Teil der Gegenwart, nicht aber die Zukunft. Sie bietet Raum für unterschiedliche Entwicklungen. Unter diesen Umständen müsste die Summe der Realität ständig anwachsen. Wenngleich Wandlungen immer möglich sind, ist ein überzeugendes Anwachsen von Wissen nach Abschluss der Berufsausbildung meist nicht mehr objektivierbar.
•    Vergangenheit und Zukunft sind ebenso real wie die Gegenwart („They are simply regions of reality determined at any moment by our temporal perspective, as it is at the moment“, Dummett, S. 86).
Damit favorisiert Dummett eine Position, die bereits Augustinus (400; Achtner et al., 1998) in ähnlicher Weise vertrat. Er wies hinsichtlich des Zeiterlebens auf die zentrale Bedeutung der Gegenwart, des Bewusstseins, hin, da auch Vergangenheit und Zukunft nur als Gegenwart von Erinnerung und Gegenwart von Vorstellungen existierten.

Auf der Ebene der Neurobiologie und Neuropsychiatrie lässt sich lassen sich durchaus Parallelen zu diesem Resumee entdecken:

ZUSAMMENFASSUNG:
Das Frontalhirn befasst sich mit der Zukunft, die rückwärtigen Anteile des Grosshirns bearbeiten die Vergangenheit und der Hirnstamm trägt zur Regelung eines laminaren Bewusstseinsstroms bei. Diese einfache Interpretation wird durch die charakteristischen Symptomen prototypischer Demenzformen nahe gelegt. Die Demenz mit Lewy-Körperchen ist durch wiederkehrende Verwirrtheitszustände charakterisiert, die Alzheimer Demenz durch eine Störung von Lernen und Erinnerung, die frontotemporale Degeneration durch einen Verlust von Vorstellung und Verantwortung. Erleben, Gedächtnis und Verhalten beschäftigen alle Anteile eines intakten Gehirns; Beobachtungen an dementen Patienten vermögen jedoch die Schwerpunkte in der Aufgabenteilung bestimmter Hirnareale und damit Aspekte des Verhaltens und zugrunde liegenden subjektiven Erlebens zu illustrieren.


REFERENZEN:

Achtner W, Kunz, S, Walter T (1998) Dimensions of Time – the Structures of the Time of Humans, of the World, and of God. William B. Eerdmans PC, Grand Rapids, Michigan

Augustinus (400) Was ist Zeit? Bekenntnisse XI. Felix Meiner, Hamburg

Diehl J, Ernst J, Krapp S, Förstl H, Nedopil N, Kurz A (2006) Frontotemporale Demenz und delinquentes Verhalten. Fortschritte der Neurologie Psychiatrie 74: 203-210

Dunnett M (2004) The Metaphysics of Time. In: Truth and the Past. Columbia Univ Press, New York

Förstl H (Hrsg.; 2007) Theory of Mind – Neurobiologie und Psychologie sozialen Verhaltens. Springer, Heidelberg

Förstl H (2006) Coma, Delir, Demenz. In: Neurobiologie psychischer Störungen. Hrsg. Förstl H, Hautzinger M, Roth G. Springer, Heidelberg. Ss. 221-297

Gregory C, Lough S, Stone V, Erzinclioglu S, Martin L, Baron-Cohen S, Hodges JR (2002) Theory of mind in patients with frontal variant frontotemporal dementia and Alzheimer’s disease: theoretical and practical implications. Brain 125: 752-764
 
James W (1890) The Stream of Consciousness. Psychology, Chapter XI

Levine B (2004) Autobiographical memoryand the self in time: brain lesion effects, functional neuroanatomy, and lifespan development. Brain & Cognition 55: 54-68

Mainzer K (1995/2005) Zeit – von der Uhrzeit zur Computerzeit. CH Beck, München

Metzinger T (2003) Being No One – the Self-Model Theory of Subjectivity. MIT Press, Cambridge Massachusetts

Raichle ME, Mintun MA (2006) Brain work and brain imaging. Annu Rev Neurosci 29: 449-476

Revonsuo A (2006) Inner Presence – Consciousness as a Biological Phenomenon. MIT Press, Cambridge Mass.

Sturm VE, Rosen HJ, Allison S, Milller BL, Levenson RW (2006) Self-conscious emotion deficits in frontotemporal lobar degeneration. Brain 129: 2508-2516

Tulving E (2002) Episodic memory: from mind to brain. Annu Rev Psychol 53: 1- 25

Weinrich H (2004) Knappe Zeit - Kunst und Ökonomie des befristeten Lebens. CH Beck, München

World Health Organisation (1991) 10th Revision of the International Classification of Diseases (ICD-10). WHO,