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Episodisches Gedächtnis und semantisches Wissen
Sprachlernprozesse

Ein neugeborenes Kind verfügt über ein prinzipiell voll funktionsfähiges Gehirn und über ein voll funktionsfähiges System sinnlicher Wahrnehmungen. Was ihm fehlt, im Vergleich mit einem Erwachsenen, sind reiche Erfahrungen, die ihm einen strukturierten und sinnvollen Umgang mit den überreichen Sinnesdaten erlauben, die ständig parallel und in Konkurrenz zueinander die verschiedenen Lappen seiner Großhirnrinde erreichen. Wie kann das Kind nun Ordnung in dieses Chaos von Informationen bringen? Die Unterscheidung zwischen einem episodischen und einem semantischen Gedächtnis zeigt uns den Weg.

Das episodische Gedächtnis ist ein historisches bzw. autobiographisches Gedächtnis. In ihm werden konkrete (individuelle) Erinnerungen daran gespeichert, was wann geschah, wie es aussah und was für Folgen es hatte. Der für solche oft gestalthaften und mit affektiven Bewertungen 'gewürzten' Erinnerungen bevorzugte Speicherort ist die rechte Hirnhälfte. Episodische Erinnerungen sind die Grundlage dafür, dass aus ihnen abstrahierend erste Kategorien für die Ordnung der Welt nach wiederkehrenden und wichtigen Eindrücken gewonnen werden können.

Man kann zum Beispiel aus Erfahrungen lernen und erkennen, das Flammen immer heiß sind und Wasser immer nass ist, dass Hunde bellen aber auch beißen können. Man ‚abstrahiert’ damit nach und nach aus den vielen individuellen episodischen Erinnerungen das, was allgemein für eine bestimmte Sorte von Erfahrungen gilt. Das macht dann die Inhalte des semantischen Gedächtnisses aus. Das unterscheidet sich vom episodischen Gedächtnis dadurch, dass es eher analytisch und rational vorgeht und anders gewichtete und anders verlaufende Verbindungen zwischen den vielen ‚Einträgen’ im neuronalen Netz herstellt. Gemeinhin wird die linke Hirnhälfte als Verarbeitungsort für analytisches Wissen angesehen.

Wie aber sehen die ersten ‚Einträge’ im episodischen Gedächtnis aus? Das Kind weiß ja noch nicht, dass eine Flamme eine Flamme, und ein Hund ein Hund ist. Was verhindert, dass jedes Kind völlig subjektiv (autistisch) seine eigenen Kategorien zum Deuten der Welt erfindet? Völlig subjektive Ordnungsprinzipien würden die Kommunikation fast unmöglich machen. Worauf kann ein neugeborenes Kind zur Strukturierung des Stroms der sinnlichen Wahrnehmungen überhaupt zurückgreifen? Was macht die sprachliche Kommunikation möglich? Wie verhalten sich also individuelle zu universalen Kriterien der mentalen Informationsverarbeitung?

Die vorsichtige Annahme ist, dass ein Kind zwar nicht durch irgendeine Macht mit vielen fertigen Kategorien für die Deutung der Welt ausgestattet geboren wird, dass aber alle Kinder z.B. hell und dunkel, kalt und warm, hart und weich unterscheiden können und das sie mit Instinkten ausgestattet sind, die sie überlebenswichtige Aktionen wie Trinken und Essen ausführen lassen, wozu aber auch soziale Instinkte gehören. Ein Kind ist auch prädisponiert, menschliche Stimmen von Lauten und Geräuschen anderer Art zu unterscheiden, denn es ist als soziales Wesen auf soziale Kontakte angewiesen. Es wird (instinktiv?) bewegte Objekte eher registrieren als ferne und statisch-einförmige Objekte. Es verfügt damit über elementare Ordnungskategorien, die Kognitionspsychologen und Linguisten mit Begriffen wie FIGURE, GROUND und PATH belegt haben.

Die Anwendung angeborener Ordnungskategorien führt zu den ersten Perzepten. Ein PERZEPT beruht auf Wahrnehmungen und bildet sich auf einer unbewussten Ebene. Perzepte sind assoziativ mit Bedeutung sich aufladende Reizmuster, die mehr oder weniger komplex sein können. Ein Perzept ist also mehr als ein simpler physiologischer Reiz; es steht für jene erste Verarbeitungsstufe einer Kombination individueller Reize, die aufgrund ihres gemeinsamen Auftretens, das im episodischen Gedächtnis registriert wird, ein Reizmuster bilden. Perzepte sind die Grundlage für reflexhafte Reaktionen. (Informationen zu neuronal-informationstheoretischen Aspekten des Bildens von Perzepten finden Sie hier)

Reflexe sind ebenso wie die komplexeren Instinkte und der Selbsterhaltungstrieb angeboren. Sie lösen mehr oder weniger zielstrebige motorische Aktionen aus. In dem Kontext ist darauf hinzuweisen, dass die im episodischen Gedächtnis festgehaltenen Erinnerungen an bestimmte Situationen nicht ohne eine emotionale Bewertung bleiben. Sie wird durch eine kognitive Bewertung ergänzt, sobald dafür die nötigen geistigen Voraussetzungen bestehen. Das führt zu dem Unterschied zwischen Perzepten und Konzepten.

Menschen sind nicht wie Tiere darauf festgelegt, reflexhaft auf alle Perzepte zu reagieren. Sie verfügen im Gegensatz zu Tieren über die Fähigkeit zu bewusst bzw. kognitiv kontrollierten Handlungen. Sie können auf das Wahrnehmbare mit ‚innerem Abstand’ reagieren, weil sie über ein konzeptuell sich fundierendes Wissen verfügen. Ein KONZEPT ist ein kognitives Konstrukt, das aus der Vielfalt der über das episodische Gedächtnis dem Gehirn perzeptiv zugänglichen Erfahrungen das herausfiltert, was mehrere Situationen oder ‚Dinge’ gemein haben. Konzepte sind das abstrahierend-reduktionistische Ergebnis von Prozessen, die als Dekontextualisierung bezeichnet werden. Mit ihnen bildet sich ‚quer’ zu, aber nicht völlig losgelöst vom episodischen Gedächtnis und den Perzepten, ein semantisches Gedächtnis.

Schon Neugeborene ordnen die wahrnehmbare Welt nach Kategorien wie ‚gut für mich’ und ‚schlecht für mich’. Ihre Kategorien sind inhaltlich gewiss noch sehr vage, provozieren mit Blick auf die ersten Perzepte aber die weiterführende Frage ‚was bedeutet das für mich’, die später in die Kategorie ‚was bedeutet das überhaupt’ einmünden kann. In dem Kontext muss daran erinnert werden, dass Kinder positiv auf eine vertraute Umgebung und oft verschreckt auf Fremdes reagieren, was aber eine neugierige Zuwendung dem Neuen gegenüber nicht ausschließt. Sie schreien, weinen und wenden sich ab von dem, was sie nicht kennen und als bedrohlich empfinden; sie wenden sich jedoch – sofern sie sich im sicheren Hafen fühlen – dem Neuen neugierig zu. Dies hat damit zu tun, dass neuronale Netze wie andere Organe ein zur Homöostase (Definition Homöostase) neigendes System sind. Was nicht integriert werden kann, wird mit Abwehr oder Nichtachtung belegt. Nur das, was dem erreichten Wissensstand nach verkraftet werden kann, wird integriert. Dem entsprechen die vielfach zu beobachtenden ‚natürlichen’ Entwicklungsstufen bzw. Lernprogressionen.

Entwicklungsstufen sind das Resultat von Lernprozessen, denn Konzepte, die sich in Form von (re-)aktivierbaren Verbindungspfaden zwischen neuronalen Zellgruppen in verschiedenen Hirnregionen bilden, bleiben wandlungsfähig. Sie kristallisieren sich an um beste bzw. typische Vertreter dessen, was sie repräsentieren. Sie haben eine Kernbedeutung und werden an den Rändern unscharf (fuzzy concepts). Der Entwicklungspsychologe Piaget unterscheidet in dem Kontext zwei Arten von Lernprozessen: Assimilation und Akkommodation. Beide dienen dem Ziel, mit den Herausforderungen durch die Umwelt fertig zu werden. In assimilierenden Lernprozessen werden die vorhandenen Wissensstrukturen beibehalten, aber durch die Ausweitung bzw. Verfeinerung des Bedeutungsumfangs der vorhandenen Konzepte in die Lage versetzt, neue Erfahrungen zu integrieren. Das geschieht gelegentlich um den Preis der Verfälschung eines 'assimilierten' Inhalts. (Er wird in eine Schublade gezwängt, in die er nicht passt.) Die Akkommodation ist demgegenüber nötig, wenn sich neue Erfahrungen nicht schlüssig in die mental schon vorhandenen Wissensstrukturen integrieren lassen und deshalb eine etwas ‚dramatischere’ Restrukturierung von zumindest Teilen des gesamten Wissensbestandes nötig ist (Paradigmenwechsel).

Evolutionsgeschichtlich gehen die zur Ausbildung eines konzeptuellen bzw. semantischen Wissens führenden Prozesse einher mit der für homo sapiens typischen Vergrößerung des präfrontalen Lappens. Mit ihm wird die zusätzliche Rechenkapazität geschaffen, die für eine vergleichende Bewertung sensorischer Impulse nötig ist. Ohne eine solche Distanz schaffende kognitive Kontrolle würden weiterhin primitive instinktive und reflexhafte Reaktionen die Oberhand behalten. Das steht nicht im Widerspruch dazu, dass sich auch Erwachsene, die ein ausgebildetes konzeptuelles Wissen haben, in vielen Fällen noch von nur perzeptiv-unbewusst wahrgenommenen Eindrücken leiten lassen.

Nach diesen Vorbemerkungen kann jetzt besser erklärt werden, warum das Modell des global work space ein besseres Bild von mentalen Prozessen entwirft als das Mehrspeichermodell. Es verdeutlicht, wie die nebenstehende Abbildung zeigt, dass bei der Informationsverarbeitung nicht sukzessiv verschiedene ‚Speicher’ aktiviert werden, sondern dass immer alle Teile des Gehirns parallel und in Konkurrenz zueinander mit Meldungen über die Beschaffenheit der (externen) Umwelt und der (internen) Bedürfnisse (Pläne) aufwarten und erwarten, dass ihre Ansprüche berücksichtigt werden. Die ‚Instanz’, die angesichts dieses oft disharmonischen ‚Konzertes’ von Stimmen zu entscheiden hat, was geschehen soll, ist das Arbeitsgedächtnis.

Die Aufgabe des Arbeitsgedächtnisses (siehe Bild unten) ist mit der einer Exekutive in einem Parlament zu vergleichen. Sie muss dem ‚Geschrei’ der vielen egoistischen Interessenvertreter (perzeptiven Meldungen) gegenüber entscheiden, welche der vielen parallel eingehenden Meldungen berücksichtigt werden (und welche nicht), und worauf sich die Aufmerksamkeit konzentrieren soll. Sie entscheidet das aber immer nur nach ‚Rücksprache’ mit dem im Langzeitgedächtnis gespeicherten Wissen, das sich zusammensetzt aus einem Faktenwissen (neuronale Zellgruppen, die mit Erfahrungen ‚aufgeladen’ sind) und Verarbeitungsroutinen (flexibel nutzbaren Verbindungswegen unter ihnen) sowie einer emotionalen Bewertung der Situation und der verfügbaren Handlungsoptionen. Entscheidungen führen dann zu Befehlen an das motorische System, das ihre Umsetzung in ein Handeln veranlasst.

Es bietet sich an, in diesem Kontext noch einmal daran zu erinnern, dass mentale Verarbeitungsprozesse auf einem Wissen basieren und prozedural nach Kriterien verlaufen, die wahrscheinlichkeitstheoretischen Prinzipien entsprechen. Sie unterscheiden sich damit strikt von den logisch-rationalen und regelbasierten Verarbeitungsprozessen, die für ältere Computermodelle von zum Beispiel Sprachverarbeitungsprozessen die einzig mögliche komputationale Basis zu sein schienen.

Das Modell des Global Work Space verdeutlicht noch einmal, was mit der folgenden Aussage gemeint ist:

Die Inhalte des Kurzzeitgedächtnisses treten als Aktivierungen von Neuronen auf (also als Hirnaktivität). Die Inhalte des Langzeitgedächtnisses liegen demgegenüber in der Form von erbindungen zwischen Neuronengruppen gespeichert vor und das heißt in Form von Hirnstruktur. Weil nun aber die über neuronale Verbindungen miteinander verknüpften Hirnstrukturen prozedural genutzt werden können, bilden Hirnstrukturen die Grundlage für Hirnaktivitäten. Und weil die Verbindungen unter Neuronengruppen z.B. durch Üben gestärkt bzw. schneller gemacht werden können, bilden sie auch die Voraussetzung für automatisierte Aktivierungsprozesse.

Es soll in dem Kontext auch noch einmal daran erinnert werden, dass es konnektionistische Modelle der Informationsverarbeitung sind, mit denen heute solche neuronalen Prozesse simuliert werden.

Merksätze:

Die Tatsache, dass wir uns an historisch-konkrete Ereignisse aus unserem Leben erinnern können, macht unser episodisches Gedächtnis aus. Episodische Erinnerungen sind die Grundlage dafür, dass aus ihnen abstrahierend erste Kategorien für die Ordnung der Welt nach wiederkehrenden und wichtigen Eindrücken gewonnen werden können.

Eine erste, auf sensorischen Wahrnehmungen beruhende und unbewusst wirkende Kategorie der menschlichen Informationsverarbeitung ist ein Perzept. Es ist ein sich assoziativ mit Bedeutung aufladendes Reizmuster.

Ein Konzept ist ein kognitives Konstrukt, das aus den vielen perzeptiv zugänglichen Einzelerfahrungen das herausfiltert, was mehrere Situationen oder ‚Dinge’ gemein haben. Es ist in dem Sinne das abstrahierend-reduktionistische Ergebnis von Prozessen, die als Dekontextualisierung bezeichnet werden, denn sie lösen die Bedeutung eines Wortes aus nur einem bestimmten Kontext.

Mit dem Begriff semantisches Gedächtnis wird ein Wissen bezeichnet, das ein von episodisch-konkreten Erinnerungen analytisch abstrahierendes begriffliches (konzeptuelles) Wissen enthält. Das schließt das Sprachwissen ein.

Neuronale Netze sind ein zur Homöostase neigendes System. Was nicht integriert werden kann, wird mit Abwehr oder Nichtachtung 'bestraft'. Nur das, was dem erreichten Wissensstand nach verkraftet werden kann, wird integriert. Dem entsprechen die vielfach zu beobachtenden natürlichen Entwicklungsstufen bzw. Lernprogressionen.

Der Entwicklungspsychologe Piaget unterscheidet zwei Arten von Lernprozessen; sie werden Assimilation und Akkommodation genannt. Von ihnen ist die Akkommodation der ‚radikalere’ Lernprozess, weil er die Restrukturierung von kleineren und größeren Beständen des vorhandenen konzeptuellen Wissens verlangt. Assimilation dagegen erweitert ein bestehendes Wissensschema nur um zusätzliche Bedeutungskomponenten. Das geschieht gelegentlich aber um den Preis der Verfälschung der 'assimilierten' Inhalte.

Das Modell des Global Work Space erklärt das Zusammenwirken von Kurzzeit- und Langzeitgedächtnis. Es beruht auf dem parallelen Aktivieren der über verschiedene Hirnareale verteilt gespeicherten Wissenseinheiten. In dem Kontext hat der präfrontale Lappen die Aufgabe einer zentralen Exekutive. Er registriert, welche der miteinander um Aufmerksamkeit konkurrierenden Hirnareale besonders aktiv sind und welche angesichts der aktuellen Situation die besten Handlungsmöglichkeiten anbieten. Diese erhalten dann von der 'Zentrale' den 'Handlungsbefehl'. An den dazu nötigen Entscheidungen sind sowohl kognitive als auch emotionale Faktoren beteiligt.

Informationsverarbeitungsforscher haben Computermodelle entwickelt, welche die Arbeitsweise neuronaler Netze simulieren. Sie werden konnektionistische Modelle genannt. Sie arbeiten nach wahrscheinlichkeitstheoretischen Prinzipien.

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