I Semantisches Gedächtnis: Ein kurzer Überblick
Kurz gesagt, semantisches Gedächtnis umfasst mindestens zwei Schlüsselelemente. Erstens gibt es die Darstellung von semantischem Wissen. Dazu gehören Fakten über die Wahrnehmungsmerkmale (z. B. Form, Farbe) und Funktionsmerkmale (z. B. Verwendungszweck eines Geräts, inhärente Aktivität eines Lasttieres), die mit Objekten verbunden sind., Wir betrachten auch andere Tatsachen, die über die Objekterkennung hinausgehen, wie die Ursprünge und biologischen Eigenschaften natürlicher Arten wie TIERE (wir verwenden Großbuchstaben, um Konzepte zu bezeichnen) und LEBENSMITTEL sowie den Bereich der Wahrnehmungsvariabilität, der durch hergestellte Artefakte wie WERKZEUG und WAFFE angezeigt wird, wobei die Essenz der Bedeutung des Objekts erhalten bleibt. Einige dieser Merkmale sind relativ notwendige Bestandteile eines Konzepts (z. B. Äpfel wachsen auf Bäumen), während andere charakteristisch mit einem Konzept verbunden sind, auch wenn sie nicht notwendig sind (z. B. viele Äpfel sind rot)., Während wir Wissen im semantischen Gedächtnis im Allgemeinen als modalitätsneutral betrachten, so dass es visuell, auditorisch oder auf andere Weise dargestellt werden kann, gibt es sicherlich Einschränkungen für die Art und Weise, wie einige Arten von Informationen dargestellt werden können. Semantisches Wissen erstreckt sich beispielsweise auf nichtobjektive Konzepte, die am besten propositionell dargestellt werden, z. B. GERECHTIGKEIT, oder die von analogen Darstellungen wie einem visuellen Bild abhängen (z. B. ROT)., Semantisches Gedächtnis umfasst auch Handlungen, Denkweisen und Emotionen, die in ihren Manifestationen ziemlich plastisch sind und oft relationale Informationen mit sich bringen.
Die bloße Existenz semantischer Kenntnisse reicht nicht aus, um deren effektive Nutzung zu gewährleisten. Das zweite Schlüsselelement des semantischen Gedächtnisses sind die Prozesse, die erforderlich sind, um den Beitrag des semantischen Wissens in unseren Gedanken und Handlungen umzusetzen. Zum Beispiel müssen wir in der Lage sein, diese Vielzahl von Wissen zu organisieren, damit es während des Denkens und der Kommunikation schnell und kohärent genutzt werden kann., Einige der Eigenschaften der Konzepte, die im semantischen Gedächtnis dargestellt werden, können sich auf eine kategorische Weise gruppieren, die sich wie Merkmale und Objekte gruppiert, aber eine solche „Autoassoziation“ erklärt nicht, wie das massive Volumen unserer sinnvollen Erfahrungen in Konzepte einfließt. Spezifische Prozesse zur Kategorisierung von Objekten können dazu beitragen, die immense Menge an Informationen über unsere sinnvollen Erfahrungen zu organisieren., Ein solcher Prozess wird als „regelbasiert“ angesehen und beinhaltet eine Analyse eines Testobjekts auf die notwendigen und ausreichenden Merkmale eines Konzepts; Ein zweiter Kategorisierungsprozess basiert auf „Ähnlichkeit“ und beinhaltet einen Vergleich eines Testobjekts mit einem Prototyp oder mit anderen Instanzen eines Konzepts. Darüber hinaus müssen wir auf semantisches Wissen zugreifen und es abrufen können, und diese konzeptionellen Informationen müssen dann zum Zwecke der Kommunikation in einem materialspezifischen Symbolsystem wie Schreiben oder Sprechen dargestellt werden., Wir setzen auch semantisches Wissen für viele Zwecke ein, die über eine enzyklopädische Sammlung von Fakten hinausgehen, um Konzepte zu identifizieren. Zum Beispiel machen wir Rückschlüsse auf unsere Welt, die aus der oberflächlichen Erscheinung und Funktion eines Objekts nicht ohne weiteres ersichtlich sind, und wir erwerben oft neues Wissen auf der Grundlage seiner Beziehung zu etabliertem Wissen.
Wir stehen vor dem Problem, ein solches semantisches Gedächtnissystem auf das Gehirn abzubilden, eine gallertartige Masse von 3 lb, die aus Milliarden von Neuronen und einer größeren Anzahl von Stützzellen besteht., Im Großen und Ganzen gibt es mindestens zwei Ansätze für die neuronalen Grundlagen für das semantische Gedächtnis. Erstens gibt es ein verteiltes Konto, in dem die Informationen im semantischen Gedächtnis diffus in der oberflächlichen kortikalen grauen Substanz des Gehirns dargestellt werden. Mehrere biochemische und mikroanatomische Veränderungen wurden während des Lernens in einfachen Organismen wie Aplysia beschrieben, die zu einer größeren Bindegewebsstärke bei Neuronen führen. Komplexes Wissen im semantischen Gedächtnis kann in der massiv miteinander verbundenen Natur neuronaler Elemente dargestellt werden, die diese mikroskopischen Veränderungen tragen., Während des Lernens können wir uns beispielsweise vorstellen, dass ein spezifisches Netzwerk von Verbindungen zwischen Knoten, die bestimmte Merkmale eines Konzepts darstellen, durch diese mikroskopischen Veränderungen erleichtert wird. Dies ermöglicht es dem neuronalen Netzwerk, sich in einer Lösung niederzulassen, die das spezifische Wissen eines Konzepts darstellt. Aus dieser Perspektive kann eine Kategorie—eine Sammlung ähnlicher Konzepte wie FRUIT—eine Familie ähnlicher Netzwerklösungen sein. Die Tatsache, dass eine stabile Lösung für ein Konzept erreicht wurde, entspricht dem Abrufen eines Konzepts., Diese Hypothese über die neuronale Basis für das semantische Gedächtnis war schwer direkt zu testen, aber Forscher haben versucht, diesen verteilten Ansatz mit Computern unter Verwendung neuronaler Netze zu simulieren: Computersimulationen kognitiver Funktionen, die große Arrays miteinander verbundener Knoten beinhalten. Diese Simulationen werden von ihren Entwicklern anerkannt, dass sie nur eine blasse Metapher für die wirklich massive Komplexität des Zentralnervensystems darstellen, aber sie stellen einen wichtigen Anfang dar., Zusätzliche Unterstützung für diesen Ansatz kommt von Neuroimaging-Studien, die unterschiedliche Aktivierungsmuster für bestimmte Kategorien von Wissen nicht finden.
Ein zweiter Ansatz zur neuronalen Grundlage des semantischen Gedächtnisses Hypothesen die lokalisierte Darstellung von semantischem Wissen und semantischen Prozessen in bestimmten Teilen des Gehirns. Beispielsweise können die spezifischen Merkmale eines Konzepts im semantischen Gedächtnis die anatomische Verteilung dieses Konzepts im Gehirn einschränken, da seine Darstellung durch eine bestimmte Modalität (z. B. die visuelle Darstellung von Farbkonzepten) verarbeitet werden muss., Bildgebende Instrumente wie Positronenemissionstomographie (PET) und funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRI) stehen zur direkten Untersuchung des neuronalen Substrats kognitiver Prozesse zur Verfügung, die am semantischen Gedächtnis in vivo beteiligt sind. Diese Techniken ermöglichen es uns, die grobe räumliche und topographische Verteilung des Gehirns abzubilden, die an der Lösung einer kognitiven Herausforderung arbeitet, aber diese Werkzeuge geben uns wenig Einblick in die mikroskopische Funktionsweise des menschlichen neuronalen Gewebes, wenn es um die Bedeutung eines Objekts geht., Wir haben die zeitlichen Merkmale des Denkens aus Studien zum kognitiven ereignisbezogenen Potenzial (ERP) kennengelernt. Diese Technik verwendet leistungsstarke elektrische Detektoren an der Oberfläche des Schädels—und sogar direkt auf der kortikalen Oberfläche im Verlauf der Neurochirurgie—, um die räumliche und zeitliche Verteilung der von Neuronen während der kognitiven Aktivität erzeugten elektrischen Potentiale zu untersuchen. Die große Errungenschaft hochauflösender zeitlicher Informationen über das semantische Gedächtnis geht leider auf Kosten einer schlechteren räumlichen Auflösung., Studien an untermenschlichen Spezies haben die neuronale Aktivität direkt mit implantierten Elektroden überwacht, aber vergleichbare elektrische Studien am Menschen (als Auftakt zur chirurgischen Behandlung von hartnäckiger Epilepsie) beinhalten im Allgemeinen eine relativ primitive extrazelluläre Überwachung unter stark eingeschränkten Umständen. Neue Techniken wie die Magnetoenzephalographie und Evoked-Potential-Studien, die in der Bohrung eines Magneten während der fMRT durchgeführt wurden, bieten das Potenzial einer hervorragenden zeitlichen Auflösung bei verbesserter räumlicher Auflösung.,
Mit anderen Worten, wir stehen erst am Anfang unserer Erforschung der neuronalen Basis für das semantische Gedächtnis, ganz analog zu den europäischen Reisenden des fünfzehnten Jahrhunderts. Diese Entdecker stellten die Hypothese auf, dass eine riesige Welt jenseits ihrer Ufer liegt, und sie schmiedeten angesichts häufiger falscher Schritte, schlechter Werkzeuge und irreführender Theorien voran. Trotz dieses düsteren Bildes beginnen wir, die grobe Lage des Landes zu verstehen, wie in diesem Artikel beschrieben.