Prozedurale Gedächtnisarten, Funktion und Physiologie

Die prozedurales Gedächtnis oder instrumental ist derjenige, der Verfahren, Fähigkeiten oder kognitive oder motorische Fähigkeiten speichert, die es Menschen ermöglichen, mit der Umwelt zu interagieren.

Es ist eine Art unbewusstes Langzeitgedächtnis und spiegelt die Art und Weise wider, wie man etwas macht (motorische Fähigkeiten). Zum Beispiel: schreiben, Fahrrad fahren, Auto fahren, ein Instrument spielen, unter anderem.

Im Allgemeinen werden Speichersysteme in zwei Typen unterteilt: deklarativer Speicher und nicht-deklarativer oder impliziter Speicher. Der erste ist derjenige, der Informationen speichert, die verbal kommuniziert werden können und aus einem bewussten Lernen bestehen.

Auf der anderen Seite ist der zweite Typ ein Speicher, der schwierig zu verbalisieren oder in Bilder umzuwandeln ist. Darin ist das prozedurale Gedächtnis. Dies ist aktiviert, wenn Sie eine Aufgabe ausführen müssen, und die erlernten Funktionen sind in der Regel Fähigkeiten, die automatisiert sind.

Das zerebrale Hauptsubstrat des prozeduralen Gedächtnisses ist das Striatum, die Basalganglien, der prämotorische Kortex und das Kleinhirn.

Die Entwicklung des prozeduralen Gedächtnisses tritt in der Kindheit verstärkt auf. Und es wird kontinuierlich durch tägliche Erfahrungen und Praktiken modifiziert. Es ist wahr, dass es im Erwachsenenalter schwieriger ist, diese Art von Fähigkeiten zu erwerben als in der Kindheit, da es zusätzlichen Aufwand erfordert.

Verfahrensgedächtnis-Konzept

"Prozedurale Erinnerung ist ein Begriff, den ich benutze, wenn ich 10-Jährigen das Baseballspielen beibringe. Ich sage ihnen, dass sie jedes Mal, wenn sie den Ball gut werfen oder den Schläger richtig schwingen, das Programm für diese präzise Bewegung stärken. Und umgekehrt verstärken sie jedes Mal, wenn sie es schlecht machen, diesen unpassenden Stil ... " (Eichenbaum, 2003).

Das prozedurale Gedächtnis besteht aus Gewohnheiten, Fähigkeiten und motorischen Fähigkeiten, die das motorische System erwirbt und in seine eigenen Schaltkreise einbaut. Um diese Art von Speicher zu erhalten, ist es notwendig, dass mehrere Trainingsversuche gegeben werden, die es ermöglichen, die Fähigkeit zu automatisieren.

Wissen entwickelt sich unbewusst und wird kontinuierlich durch Erfahrung moduliert. So werden sie lebenslang an wiederholte Übungen angepasst.

In weiter fortgeschrittenen Phasen macht die Übung kognitive oder motorische Fähigkeiten präziser und schneller. Dies wird zur Gewohnheit, ein Verhalten, das automatisch abläuft.

Arten des prozeduralen Gedächtnisses

Es scheint zwei Arten von prozeduralem Gedächtnis zu geben, mit verschiedenen Hauptorten im Gehirn.

Die erste bezieht sich auf den Erwerb von Gewohnheiten und Fähigkeiten. Das heißt, die Fähigkeit, stereotype Verhaltensrepertoires wie Schreiben, Kochen, Klavierspielen zu entwickeln ... Diese Art des prozeduralen Gedächtnisses handelt von Verhaltensweisen, die auf ein Ziel gerichtet sind und sich im gestreiften System des Gehirns befinden.

Das zweite ist ein viel einfacheres System. Es bezieht sich auf spezifische sensomotorische Anpassungen, dh Anpassung unserer Reflexe oder Entwicklung von bedingten Reflexen.

Es geht um Körperanpassungen, die neben konditionierten Reflexen auch feine und präzise Bewegungen ausführen können. Es befindet sich im Kleinhirnsystem.

Wie funktioniert das prozedurale Gedächtnis?

Das prozedurale Gedächtnis beginnt sich früh zu bilden, wenn Sie lernen zu gehen, zu sprechen oder zu essen. Solche Fähigkeiten werden wiederholt und so verwurzelt, dass sie automatisch ausgeführt werden. Es ist nicht notwendig, bewusst darüber nachzudenken, wie man solche motorischen Aktivitäten durchführt.

Es ist schwer zu sagen, wann du gelernt hast, diese Art von Aktion auszuführen. Sie werden normalerweise in der frühen Kindheit gelernt und werden weiterhin unbewusst durchgeführt.

Der Erwerb dieser Fähigkeiten erfordert Training, obwohl es stimmt, dass das Training nicht immer sicherstellt, dass die Fähigkeiten entwickelt werden. Wir können sagen, dass ein prozedurales Lernen erworben wurde, wenn sich das Verhalten dank des Trainings ändert.

Offensichtlich gibt es Strukturen in unserem Gehirn, die das anfängliche Lernen prozeduraler Erinnerungen, ihr verzögertes Lernen und ihre Automatisierung steuern.

Hirnsubstrat

Wenn wir eine Gewohnheit lernen, wird ein Bereich unseres Gehirns aktiviert, der Basalganglien genannt wird. Die Basalganglien sind subkortikale Strukturen, die mehrere Verbindungen zum gesamten Gehirn haben.

Insbesondere erlauben sie den Austausch von Informationen zwischen unteren Hirnbereichen (wie dem Hirnstamm) und höheren Bereichen (wie dem Kortex).

Diese Struktur scheint eine selektive Rolle beim prozeduralen Lernen von Gewohnheiten und Fähigkeiten zu spielen. Es beteiligt sich auch an anderen nicht-deklarativen Speichersystemen wie der klassischen oder operanten Konditionierung.

Innerhalb der Basalganglien zeichnet sich eine Region, die als gestreifter Kern bezeichnet wird, durch den Erwerb von Gewohnheiten aus. Es empfängt Informationen aus dem größten Teil der Hirnrinde, zusätzlich zu anderen Teilen der Basalganglien.

Das Striatum ist in assoziative gestreifte und sensoriomotorische Striatbildung unterteilt. Beide haben unterschiedliche Funktionen beim Lernen und Automatisieren von Fähigkeiten.

Erste Stufen des prozeduralen Lernens: assoziative Striate

Wenn wir uns in den frühen Stadien des prozeduralen Lernens befinden, wird das assoziative Striatum aktiviert. Interessanterweise, da die Aktivität Training und Lernen ist, verringert dieser Bereich seine Aktivität.Wenn wir also lernen zu fahren, wird die assoziative Flöte aktiviert.

In einer Studie von Miyachi et al. (2002) wurde gefunden, dass, wenn das assoziative Striatum vorübergehend inaktiviert wurde, neue Bewegungsabläufe nicht erlernt werden konnten. Die Testpersonen könnten jedoch bereits erlernte Motormuster ausführen.

Spätphasen des prozeduralen Lernens: sensomotorisches Striatum

In späteren Phasen des prozeduralen Lernens wird eine andere Struktur aktiviert: das sensomotorische Striatum. Dieser Bereich hat ein Aktivitätsmuster, das dem assoziativen Streifen entgegengesetzt ist, dh er wird aktiviert, wenn die Fähigkeit bereits erworben wurde und automatisch ist.

Auf diese Weise verringert das assoziative Striatum seine Aktivität, sobald die Antriebsfähigkeit ausreichend trainiert ist und bereits automatisch ist, während es die Aktivierung des sensomotorischen Striatums erhöht.

Zusätzlich wurde gefunden, dass eine vorübergehende Blockade des sensomotorischen Striatums verhindert, dass die gelernten Sequenzen ausgeführt werden. Es unterbricht zwar nicht das Erlernen neuer Fähigkeiten.

Es scheint jedoch noch einen weiteren Schritt zu geben. Es wurde beobachtet, dass sensomotorische Striatumneuronen auch dann nicht reagieren, wenn eine Aufgabe bereits gut gelernt und automatisiert ist.

Hirnrinde und prozedurales Gedächtnis

Was passiert dann? Offensichtlich wird, wenn ein Verhalten sehr gut gelernt ist, der Großhirnrinde (Cortex) aktiviert. Genauer gesagt die Motor- und Vormotorbereiche.

Dies scheint aber auch davon abhängig zu sein, wie komplex die Bewegungsabfolge ist. Wenn also die Bewegungen einfach sind, wird der Kortex überwiegend aktiviert.

Auf der anderen Seite, wenn die Sequenz sehr komplex ist, werden einige Neuronen des sensomotorischen Striatums noch aktiviert. Zusätzlich zur Aktivierung der motorischen und prämotorischen Regionen der Großhirnrinde.

Auf der anderen Seite wurde gezeigt, dass die Aktivität der Hirnareale, die die Aufmerksamkeit kontrollieren (präfrontal und parietal), abnimmt, wenn wir hochautomatisierte Aufgaben durchführen. Während, wie erwähnt, die Aktivität im motorischen und prämotorischen Bereich zunimmt.

Kleinhirn und prozedurales Gedächtnis

Das Kleinhirn scheint auch am prozeduralen Gedächtnis teilzunehmen. Insbesondere beteiligt es sich an der Verfeinerung und Präzisierung der gelernten Bewegungen. Das heißt, es gibt uns mehr Beweglichkeit, wenn es um die Ausführung unserer motorischen Fähigkeiten geht.

Außerdem hilft es, neue motorische Fähigkeiten zu erlernen und durch Purkinje-Zellen zu festigen.

Limbisches System und prozedurales Gedächtnis

Wie in anderen Gedächtnissystemen spielt das limbische System eine wichtige Rolle beim prozeduralen Lernen. Dies liegt daran, dass es mit Prozessen der Motivation und Emotion zusammenhängt.

Wenn wir motiviert sind oder daran interessiert sind, eine Aufgabe zu lernen, lernen wir sie leichter und bleiben länger in unserer Erinnerung.

Physiologische Mechanismen

Es hat sich gezeigt, dass sich beim Lernen die Verbindungen und Strukturen der beteiligten Neuronen verändern.

Auf diese Weise werden die erworbenen Fähigkeiten durch eine Reihe von Prozessen Teil des Langzeitgedächtnisses, was sich in einer Reorganisation neuronaler Schaltkreise widerspiegelt. Bestimmte Synapsen (Verbindungen zwischen Neuronen) werden verstärkt und andere schwächen, während sich gleichzeitig die dendritischen Stacheln der Neuronen verändern und verlängern.

Auf der anderen Seite ist das Vorhandensein von Dopamin grundlegend für das prozedurale Gedächtnis. Dopamin ist ein Neurotransmitter des Nervensystems, der mehrere Funktionen hat, darunter die Steigerung der Motivation und Belohnungsempfindung. Zusätzlich zur Bewegung und natürlich zum Lernen.

Hauptsächlich erleichtert das Lernen, das dank Belohnungen geschieht, zum Beispiel lernen, einen bestimmten Knopf zu drücken, um Nahrung zu erhalten.

Störungen, die das Arbeitsgedächtnis beeinträchtigen

Es gibt eine Reihe kortikaler und subkortikaler Strukturen, die in verschiedene Funktionen des prozeduralen Gedächtnisses eingreifen. Eine selektive Läsion von einigen von ihnen erzeugt verschiedene Störungen der motorischen Funktionen. Wie Lähmung, Apraxie, Ataxie, Zittern, Chorea-Bewegungen oder Dystonie (Carrillo Mora, 2010).

Viele Studien haben die Pathologien, die das Gedächtnis beeinflussen, analysiert, um die Arten der bestehenden Erinnerungen und ihre Funktionsweise zu kennen.

In diesem Fall wurden die möglichen Folgen einer schlechten Funktion der Basalganglien oder anderer Strukturen beim Erlernen und Ausführen von Aufgaben untersucht.

Dazu werden in den verschiedenen Studien verschiedene Evaluationstests verwendet, bei denen gesunde Menschen und andere mit einer gewissen Beeinflussung des Verfahrensgedächtnisses verglichen werden. Oder Patienten mit prozeduralem Gedächtnisschaden und anderen Patienten mit Schäden an einer anderen Art von Gedächtnis.

Zum Beispiel gibt es bei der Parkinson-Krankheit ein Defizit an Dopamin im Striatum und Anomalien bei der Leistung bestimmter Gedächtnisaufgaben wurden beobachtet. Probleme können auch bei der Huntington-Krankheit auftreten, wo die Verbindungen zwischen den Basalganglien und der Großhirnrinde geschädigt werden.

Es wird auch Schwierigkeiten bei Patienten mit Hirnschäden in einigen der beteiligten Gehirnstrukturen geben (zum Beispiel durch einen Schlaganfall).

Allerdings ist die genaue Rolle, die die Basalganglien dabei spielen, sich zu bewegen, heute etwas kontrovers.

Es wurde festgestellt, dass während des motorischen Lernens bestimmte Gehirnbereiche bei gesunden Teilnehmern aktiviert werden. Einige von ihnen waren der dorsolaterale präfrontale Kortex, die ergänzende Bewegungszone, der anteriore cinguläre Kortex ... sowie die Basalganglien.

Bei anderen Parkinson-Patienten wurden jedoch verschiedene Bereiche aktiviert (z. B. das Kleinhirn). Darüber hinaus waren die Striatum- und Basalganglien inaktiv. Es scheint, dass die Kompensation durch das Cortico-Cerebelar-System erfolgt, da der cortico-striatale Weg beschädigt ist.

Bei Patienten mit dieser Erkrankung und mit Huntington wurde auch eine stärkere Aktivierung des Hippocampus- und thalamocorticalen Wegs beobachtet.

In einer anderen Studie werteten sie Patienten aus, die einen Schlaganfall erlitten hatten, der die Basalganglien befallen hatte, und verglichen sie mit gesunden Teilnehmern.

Sie fanden heraus, dass betroffene Patienten motorische Sequenzen langsamer lernen, länger brauchen, um Antworten zu geben, und diese sind weniger genau als die von gesunden Teilnehmern.

Offensichtlich haben die Autoren die Erklärung, dass diese Personen Probleme haben, die motorische Sequenz in organisierte und koordinierte Elemente aufzuteilen. Ihre Antworten sind daher desorganisiert und dauern länger.

Bewertung

Es gibt mehrere Tests, mit denen die prozedurale Gedächtniskapazität beim Menschen bewertet werden kann. Studien verwenden häufig solche Tests, die die Leistung zwischen Patienten mit Gedächtnisproblemen und gesunden Menschen vergleichen.

Die am häufigsten verwendeten Aufgaben zum Auswerten des prozeduralen Speichers sind:

Probabilistische Aufgabe der Wettervorhersage

In dieser Aufgabe wird das prozedurale kognitive Lernen gemessen. Vier verschiedene Arten von Karten werden dem Teilnehmer präsentiert, wo verschiedene geometrische Figuren erscheinen. Jede Karte repräsentiert eine gewisse Wahrscheinlichkeit, dass es regnet oder dass es sonnig ist.

Im nächsten Schritt wird das Thema mit drei gruppierten Karten präsentiert. Er wird herausfinden müssen, ob die Daten unter Berücksichtigung der Daten eine größere Chance haben, Sonne oder Regen zu bekommen.

Nach Ihrer Antwort wird der Prüfer Ihnen sagen, ob die Antwort richtig war oder nicht. Daher lernt der Teilnehmer in jedem Versuch Schritt für Schritt, welche Buchstaben am ehesten mit Sonne oder Regen in Verbindung gebracht werden.

Patienten mit Veränderungen in den Basalganglien, wie zum Beispiel Parkinson-Patienten, scheitern beim schrittweisen Lernen dieser Aufgabe, obwohl ihr explizites Gedächtnis intakt ist.

Sequenzieller Reaktionszeittest

Diese Aufgabe bewertet das Lernen von Sequenzen. In ihm werden visuelle Reize auf einem Bildschirm dargestellt, normalerweise Buchstaben (ABCD ...). Der Teilnehmer wird angewiesen, die Position eines von ihnen zu betrachten (zum Beispiel B).

Der Teilnehmer muss so schnell wie möglich eine von vier Tasten drücken, abhängig davon, wo der Zielreiz ist. Der linke mittlere und Zeigefinger werden verwendet, und der rechte Zeige- und Mittelfinger.

Zu Beginn sind die Positionen zufällig, aber in der nächsten Phase folgen sie einem bestimmten Muster. Zum Beispiel: DBCACBDCBA ... Nach mehreren Versuchen sollte der Patient die notwendigen Bewegungen lernen und sie automatisieren.

Rotary-Verfolgung Aufgabe

Diese Aufgabe wird mit einer speziellen Vorrichtung ausgeführt, die eine rotierende Platte aufweist. In einem Teil der Platte befindet sich eine Metallspitze. Der Teilnehmer muss so lange wie möglich eine Stange in der Metallspitze platzieren, ohne zu vergessen, dass die Platte kreisförmige Bewegungen ausführt, die befolgt werden müssen.

Spiegeltest

In dieser Aufgabe ist eine gute Auge-Hand-Koordination erforderlich. Evaluiert die Fähigkeit, eine bestimmte motorische Fähigkeit zu erlernen, z. B. die Kontur eines Sterns zu verfolgen. Für diese Aufgabe kann der Teilnehmer jedoch nur die Reflexion des Bildes sehen, das er in einem Spiegel zeichnet.

Am Anfang sind die Fehler gewohnheitsmäßig, aber nach mehreren Wiederholungen werden sie durch Beobachtung der eigenen Hand und der Zeichnung im Spiegel kontrolliert. Bei gesunden Patienten werden immer weniger Fehler gemacht.

Traum- und Verfahrensgedächtnis

Es wurde ausführlich gezeigt, dass das prozedurale Gedächtnis durch einen Offline-Prozess konsolidiert wird. Das heißt, wir fixieren unsere instrumentellen Erinnerungen in Ruheperioden zwischen motorischem Training, besonders während des Schlafes.

Auf diese Weise wurde beobachtet, dass sich motorische Aufgaben bei einer Bewertung nach einem Pausenintervall deutlich zu verbessern scheinen.

Dies geschieht bei jeder Art von Speicher. Nach einer gewissen Zeit der Übung wurde festgestellt, dass es vorteilhaft ist, sich auszuruhen, so dass das Gelernte behoben ist. Diese Effekte werden verstärkt, wenn Sie direkt nach dem Training ruhen.

Verfahrensgedächtnis und Gewissen

Das prozedurale Gedächtnis hat komplexe Beziehungen zum Bewusstsein. Traditionell bezeichnen wir diese Art von Erinnerung als eine unbewusste Erinnerung ohne Anstrengung.

Experimentelle Studien haben jedoch gezeigt, dass es eine neuronale Aktivierung vor einer bewussten Planung der stattfindenden Bewegung gibt.

Das heißt, der bewusste Wunsch, eine Bewegung auszuführen, ist eigentlich eine "Illusion".Laut verschiedener Studien kann es manchmal sogar negativ sein, wenn wir uns unserer automatischen Bewegungen bewusst sind.

Auf diese Weise werden wir, wenn wir uns unserer Bewegungsabfolge bewusst werden, manchmal schlechter bei der Leistung und machen mehr Fehler. Aus diesem Grund betonen viele Autoren vor allem, dass das prozedurale Gedächtnis, wenn es bereits gut etabliert ist, keine Aufmerksamkeit oder Überwachung der eigenen Handlungen erfordert, um sie gut zu machen.

Referenzen

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