News: Ruhe nach dem Sturm
Was passiert nach vier Wochen Lerntraining im Gehirn? Nicht mehr viel: Nach Zeiten erhöhter Aktivität kehrt offenbar wieder Ruhe ein. Das Gehirn hat sich an das Training gewöhnt, und die anfängliche erhöhte Aktivität der Nervenzellen normalisiert sich bei gesteigerter intellektueller Leistung.
© (Ausschnitt)
Ständiges Lernen ist Bestandteil des Lebens. Wer Erfahrungen nicht mehr abspeichern und abrufen kann, ist den Anforderungen des Alltags schwerlich gewachsen. Eine wichtige Frage für das Verständnis der Gedächtnisschwäche ist: Wo laufen Lernprozesse im Gehirn ab, und wie kommunizierten die Hirnzellen untereinander?
Wissenschaftler um Johannes Schröder von der Psychiatrischen Universitätsklinik und dem Deutschen Krebsforschungszentrum in Heidelberg haben sich diese Abläufe mithilfe funktioneller Magnetresonanztomographie (fMRT) genauer angesehen. Sie misst den Sauerstoffgehalt des Blutes in verschiedenen Gehirnregionen und macht den Sauerstoffverbrauch der aktivierten Gehirnregion sichtbar. So kann zum Beispiel ermittelt werden, welche Hirnregionen für bestimmte Bewegungen, Sinneswahrnehmungen oder Denkprozesse verantwortlich sind.
Neun gesunde, junge Männer, Rechtshänder und mit Universitätsstudium, nahmen an der Untersuchung teil. Zum Gehirntraining wurde ihnen zweimal täglich drei Aufgaben mit wachsendem Schwierigkeitsgrad gestellt: Zahlen in einem Versuchsfeld mussten erkannt werden und erinnert werden. Die Gehirnvorgänge wurden in drei Untersuchungen mit dem fMRT gemessen, und zwar vor Studienbeginn, nach zwei Wochen und nach vier Wochen Training.
Vor allem zwei Hirnareale des Großhirns werden beim Lernprozess aktiviert – der so genannte rechte "Gyrus frontalis inferior" im Stirnbereich und der rechte "Intraparietale Sulcus" im Schläfenlappen. Schon zwei Wochen Training verbesserten die Gedächtnisleistung deutlich, ein Effekt, der auch nach vier Wochen noch bestand. Je schwieriger die Aufgabe, desto größer war die Aktivität. Die intellektuellen Anstrengungen gingen in den ersten beiden Wochen mit einer verstärkten Gehirnaktivität im Stirn- und Schläfenlappen einher, nach vier Wochen kehrte sie auf ihr Ausgangsniveau zurück.
"Mit Verfestigung des Lernerfolgs hat die Aktivierung der Gehirnareale wieder abgenommen", erklärt Schröder. Die Leistungen der Testpersonen hatten sich verbessert und blieben nach dem Rückgang der Aktivierung stabil. "Der anfänglichen Anstrengung beim Lernen folgt eine Konsolidierung und eine Ökonomisierung der Hirnleistungen".
Die Analyse ist für die Behandlung von Patienten mit Hirnschädigungen von Bedeutung: Ausgefallene Funktionen können eventuell durch andere Hirnteile übernommen werden. "Es ist deshalb wichtig zu wissen, welche Gehirnareale an bestimmten Lernprozessen beteiligt sind und welche Vorgänge dabei ablaufen", erläutert der Wissenschaftler. So besteht auch die Hoffnung, mit der fMRT-Methode bei Erkrankungen wie der Alzheimer- oder Parkinson-Krankheit neue Erkenntnisse zu gewinnen, etwa für die frühe Diagnose, damit Patienten rechtzeitig behandelt werden.
"Möglicherweise spielen die gefundenen Aktivierungsmuster auch in anderen Gehirnbereichen und bei bestimmten Aufgaben eine Rolle", so Schröder. Weiterhin soll geklärt werden, ob Lernprozesse altersabhängig sind und welchen Einfluss Geschlecht und Bildung auf das Lernen haben.
Wissenschaftler um Johannes Schröder von der Psychiatrischen Universitätsklinik und dem Deutschen Krebsforschungszentrum in Heidelberg haben sich diese Abläufe mithilfe funktioneller Magnetresonanztomographie (fMRT) genauer angesehen. Sie misst den Sauerstoffgehalt des Blutes in verschiedenen Gehirnregionen und macht den Sauerstoffverbrauch der aktivierten Gehirnregion sichtbar. So kann zum Beispiel ermittelt werden, welche Hirnregionen für bestimmte Bewegungen, Sinneswahrnehmungen oder Denkprozesse verantwortlich sind.
Neun gesunde, junge Männer, Rechtshänder und mit Universitätsstudium, nahmen an der Untersuchung teil. Zum Gehirntraining wurde ihnen zweimal täglich drei Aufgaben mit wachsendem Schwierigkeitsgrad gestellt: Zahlen in einem Versuchsfeld mussten erkannt werden und erinnert werden. Die Gehirnvorgänge wurden in drei Untersuchungen mit dem fMRT gemessen, und zwar vor Studienbeginn, nach zwei Wochen und nach vier Wochen Training.
Vor allem zwei Hirnareale des Großhirns werden beim Lernprozess aktiviert – der so genannte rechte "Gyrus frontalis inferior" im Stirnbereich und der rechte "Intraparietale Sulcus" im Schläfenlappen. Schon zwei Wochen Training verbesserten die Gedächtnisleistung deutlich, ein Effekt, der auch nach vier Wochen noch bestand. Je schwieriger die Aufgabe, desto größer war die Aktivität. Die intellektuellen Anstrengungen gingen in den ersten beiden Wochen mit einer verstärkten Gehirnaktivität im Stirn- und Schläfenlappen einher, nach vier Wochen kehrte sie auf ihr Ausgangsniveau zurück.
"Mit Verfestigung des Lernerfolgs hat die Aktivierung der Gehirnareale wieder abgenommen", erklärt Schröder. Die Leistungen der Testpersonen hatten sich verbessert und blieben nach dem Rückgang der Aktivierung stabil. "Der anfänglichen Anstrengung beim Lernen folgt eine Konsolidierung und eine Ökonomisierung der Hirnleistungen".
Die Analyse ist für die Behandlung von Patienten mit Hirnschädigungen von Bedeutung: Ausgefallene Funktionen können eventuell durch andere Hirnteile übernommen werden. "Es ist deshalb wichtig zu wissen, welche Gehirnareale an bestimmten Lernprozessen beteiligt sind und welche Vorgänge dabei ablaufen", erläutert der Wissenschaftler. So besteht auch die Hoffnung, mit der fMRT-Methode bei Erkrankungen wie der Alzheimer- oder Parkinson-Krankheit neue Erkenntnisse zu gewinnen, etwa für die frühe Diagnose, damit Patienten rechtzeitig behandelt werden.
"Möglicherweise spielen die gefundenen Aktivierungsmuster auch in anderen Gehirnbereichen und bei bestimmten Aufgaben eine Rolle", so Schröder. Weiterhin soll geklärt werden, ob Lernprozesse altersabhängig sind und welchen Einfluss Geschlecht und Bildung auf das Lernen haben.
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