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Neuronale Plastizität

Das menschliche Gehirn verändert sich ein Leben lang. Wissenschaftler bezeichnen das als neuronale Plastizität. Mit Hilfe verschiedener Methoden studieren Forscher die Formbarkeit des Gehirns. Sie erfassen dabei Veränderungen in der Struktur und Funktion unseres Denkorgans ebenso wie die Effekte von Genen und Botenstoffen. Fortschritte auf diesem Gebiet helfen uns besser zu verstehen, wie Lernen funktioniert und was hirnverletzten Patienten Heilung verspricht.

Unser Gehirn ist nicht starr verdrahtet wie ein Computer. Es wird ständig umgebaut und an neue Erfordernisse angepasst – sei es als Reaktion auf Umweltbedingungen, weil wir etwas Neues gelernt haben, oder wenn sich das Gehirn von einer Schädigung erholen muss1. Diese so genannte neuronale Plastizität begleitet uns ein Leben lang.

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In Kombination mit der Elektroenzephalographie (EEG) kann die Auflösung der fMRI erhöht werden.
© Max-Planck-Institut für Kognitions- und Neurowissenschaften

Der Großteil des derzeitigen Wissens über die faszinierende Formbarkeit des Gehirns stammt aus Tierversuchen. In den letzten Jahrzehnten entwickelten Forscher jedoch verschiedene bildgebende Verfahren, mit denen sie unserem Denkorgan »bei der Arbeit zusehen« können, ohne dafür den Schädel öffnen zu müssen. Damit lässt sich jetzt auch das menschliche Gehirn direkt unter die Lupe nehmen.

So ist laut Studien bei Londoner Taxifahrern das für die räumliche Orientierung zuständige Hirnareal vergrößert2. Und wenn man Jonglieren lernt, verändern die für Bewegungen zuständigen Hirnareale ihre Gestalt. Es finden sich sogar zunehmend Hinweise darauf, dass selbst im Gehirn von Erwachsenen noch neue Nervenzellen entstehen – was lange als ausgeschlossen galt3.

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Bild 1 | MRT-Aufnahmen des Gehirns Trainingsinduzierte Strukturveränderungen (a: Aufsicht, b: Frontal­ansicht). Im Zuge einer Balancieraufgabe steigen die motorischen Fähigkeiten – und es kommt in der grauen (türkis, grün) und weißen (rosa, blau) Hirnsubstanz im präfrontalen Kortex und in weiteren motorischen Arealen zu strukturellen Veränderungen. Interessanterweise sind einige davon nur von vorübergehender Natur, während andere zu einer dauerhaften Verbesserung der Fähigkeiten führen11. [weniger]
© Max-Planck-Institut für Kognitions-und Neurowissenschaften

Mit welchen Methoden untersuchen Forscher heute das menschliche Gehirn? Mit der Magnetresonanztomographie (MRT) lässt sich u. a. der strukturelle Aufbau des Gehirns erkunden (Bild 1). Forscher bestimmen damit die lokale Dichte der Nerven­zellen in verschiedenen Hirn­arealen4, registrieren Umfang und Gestalt der Faser-Verbindungen zwischen einzelnen Hirnregionen5 und erfassen Gewebeschäden auf Grund von Verletzungen oder Erkrankungen. Eine Variante der MRT, die funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT), erfasst hingegen die Funktion des Gehirns: Diese Methode registriert Schwankungen in der Durchflussmenge oder im Sauerstoffgehalt des Bluts in den Hirngefäßen (Bild 2). Damit lässt sich etwa messen, wie sich die Hirnaktivität infolge einer Verletzung oder eines Lernvorgangs verändert?6.

 
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