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Neuroplastizität: Wie das Gehirn sich neu strukturiert | BR24

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Unser Gehirn passt sich ständig an. Es verändert sich, abhängig von den Erfahrungen, die wir machen. Neuroplastizität nennt man diese erstaunliche Fähigkeit des Gehirns. Sie hilft uns, uns bis ins hohe Alter immer wieder ein Stück weiterzuentwickeln.

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Neuroplastizität: Wie das Gehirn sich neu strukturiert

Unser Gehirn passt sich ständig an. Es verändert sich, abhängig von den Erfahrungen, die wir machen. Neuroplastizität nennt man diese erstaunliche Fähigkeit des Gehirns. Sie hilft uns, uns bis ins hohe Alter immer wieder ein Stück weiterzuentwickeln.

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Ein Experiment am Berliner Max-Planck-Institut für Bildungsforschung: Das Team um den Psychologen und Neurowissenschaftler Nicolas Schuck erforscht, wie unser Gehirn Informationen verarbeitet. Dafür wird ein Mensch in einen Magnetresonanztomographen, kurz MRT, gelegt.

Während der Proband im MRT liegt, löst er verschiedene Aufgaben. Bei der ersten soll er auf einen Knopf drücken, wenn ein Foto, das auf dem Kopf steht, auf dem Bildschirm über ihm erscheint. Eine sehr einfache Aufgabe. Tatsächlich soll sie auch nur sicherzustellen, dass der Proband sich die Bilder aufmerksam anschaut und nicht wegdöst. Die Wissenschaftler interessiert eigentlich viel mehr, welche Hirnareale durch den visuellen Reiz aktiv werden. Dafür macht das MRT alle zwei Sekunden Aufnahmen vom Gehirn, die die Forscher am Computer auswerten können.

Replay-Prozess: Gedächtnisabruf auch im Schlaf

Ein nur schwer erkennbares, "leichtes Flickern", wie es Schuck nennt, zeigt den pulsierenden Blutfluss. Er zeigt an, welche Hirnareale aktiv sind. Auf diese Weise will das Team um Schuck einem ganz besonderen Phänomen auf die Spur kommen.

"Wofür wir uns da interessieren in dem Projekt, ist ein Prozess, der 'Replay' heißt." Neurowissenschaftler Nicolas Schuck

Zu deutsch: Wiederabspielen. Das Phänomen hat man bei Experimenten an Ratten entdeckt. Setzt man eine Ratte in ein Labyrinth, findet sie irgendwann heraus, wo der Ausgang ist. Beispiel: Sie muss dafür erst links, dann rechts und dann wieder links laufen. Dann werden gleichzeitig in ihrem Gehirn nacheinander bestimmte Hirnareale für diesen Weg aktiviert. So weit, so normal.

Aber die Wissenschaftler konnten anschließend beobachten, dass dieselbe Sequenz – links, rechts, links laufen – im Gehirn wieder und wieder abgespielt wird. Zum Beispiel, wenn die Ratte schläft oder wenn sie in einer ähnlichen Situation ist und entscheiden muss, ob sie rechts oder links läuft. Forscher interpretieren das als eine Art "Gedächtnisabruf".

Durch Lernen verändert sich unser Gehirn

Die Frage ist nun: Funktioniert der Gedächtnisabruf beim Menschen ähnlich? Und inwiefern trägt er zum Lernen bei? Schuck und sein Team erforschen, was beim Lernen kurzfristig im Gehirn passiert. Darüber weiß man noch relativ wenig. Die längerfristigen Veränderungen sind hingegen im MRT deutlich erkennbar.

"Wenn jemand anfängt, intensiv ein Instrument zu spielen, Geige lernt zum Beispiel, dann sieht man Veränderungen in Hirnbereichen, die zuständig sind für die motorische Steuerung von Fingern, weil man beim Geige spielen eben sehr viel Feinmotorik und sehr genaue Kontrolle und sehr genaues Timing der Finger braucht." Nicolas Schuck

Nach ein paar Wochen oder Monaten Geige üben verändert sich die Struktur des Gehirns. Das bedeutet, bestimmte Verbindungen zwischen Nervenzellen und Hirnarealen werden stärker – eben diejenigen, die man zum Geige spielen braucht. Beide Prozesse, sowohl die kurzfristigen als auch die längerfristigen Veränderungen im Gehirn, sind Teil der Neuroplastizität.

Neuroplastizität - Wie verändert sich das Gehirn, wenn ich es benutze?

Darunter versteht man "die wechselseitige Beziehung von Struktur und Funktion. Also, wie ändert sich das Gehirn, wenn ich es benutze, und wie verändert das veränderte Gehirn wiederum mein Handeln?", erklärt der Dresdner Hirnforscher Gerd Kempermann. "Und diese Schleife, dieser Feedback-Mechanismus, den nennt man Plastizität. Ganz wörtlich ist es eigentlich die Veränderbarkeit, die Formbarkeit des Gehirns."

Unser Gehirn passt sich ständig an. Es verändert sich, abhängig von den Erfahrungen, die wir machen. Man muss dafür nicht unbedingt Geige spielen lernen. Vielmehr hinterlässt alles, was wir fühlen, hören, riechen oder sehen, Spuren in unserem Gehirn. Je öfter wir bestimmte Erfahrungen machen, desto stärker werden die jeweiligen Verknüpfungen. Im Alltag hilft uns das zum Beispiel, Informationen einzuordnen.

Auch soziale Fähigkeiten können trainiert werden

Das gilt auch für soziale Fähigkeiten, denn auch die können wir trainieren. Das "ReSource Project" des Leipziger Max-Planck-Instituts für Kognitions- und Neurowissenschaften hat dazu in den vergangenen Jahren einige bahnbrechende Erkenntnisse veröffentlicht, sagt Astrid Lunkes vom Münchner Helmholtz Zentrum. Eine konkrete Frage des Projekts war, ob man auch Empathie oder Mitgefühl trainieren kann.

"Um das durchzuführen, haben sie einfach ein mentales Trainingsprogramm entwickelt – das basiert auf meditativen Ansätzen, also der Geistesschulung – und haben dann untersucht, wie sich die Meditation auf das Verhalten und auf die Veränderung im Gehirn auswirkt. Und da hat man eigentlich recht klare Unterschiede gesehen, wenn Probanden Empathie-Meditation durchgeführt haben, also sich auf die Empathie konzentriert haben, oder aber auf das Mitgefühl." Astrid Lunkes, Helmholtz Zentrum München

Die Probanden haben dafür zunächst über mehrere Monate gelernt, zu meditieren, indem sie sich auf ihren eigenen Körper und ihre eigenen Empfindungen konzentriert haben. Danach haben die Probanden gezielt geübt, Mitgefühl zu empfinden, indem sie sich geistig auf einen anderen Menschen konzentrieren. Das Ergebnis der Studie war eindeutig: Auch soziale Fähigkeiten lassen sich trainieren. Davon profitieren andere, aber auch man selbst, sagt Lunkes: "Dadurch ist man sich selbst erst einmal näher, man betreibt mehr Selbstfürsorge, und dadurch ist man natürlich auch anders im Umgang mit seiner Umgebung und geht anders auf Leute zu, dass man andere Leute unterstützt, wenn sie in schwierigen Situationen sind."

Nachweis für Gehirnveränderung: Das Taxifahrer-Experiment

Einer der ersten Nachweise dafür, dass sich die Struktur des Gehirns auch im erwachsenen Alter noch stark verändern kann, war das Taxifahrer-Experiment aus dem Jahr 2000, erklärt die Psychologin Yana Fandakova vom Berliner Max-Planck-Institut für Bildungsforschung. In London gebe es eine sehr strikte Prüfung, die man bestehen müsse, um als Taxifahrer tätig zu werden, so Fandakova: "Und zwar müssen Leute, die sich bewerben, sehr gut auskennen mit den Wegen. Man muss navigieren können ohne Karte, ohne Handy, also praktisch aus der Erinnerung heraus."

Auf diese Prüfung bereiten sich Taxifahrer in London monatelang oder gar jahrelang vor. Das haben Wissenschaftler ausgenutzt und sich die Frage gestellt: Sieht der Hippocampus bei Taxifahrern anders aus als bei Leuten, die im vergleichbaren Alter, aber eben keine Taxifahrer sind.

Der Hippocampus ist ein Hirnareal, das einerseits wichtig ist für unser Gedächtnis und fürs Lernen und andererseits auch für unsere räumliche Orientierung. Daher die Vermutung, dass er bei den Londoner Taxifahrern besonders ausgeprägt sein müsste:

"Und das ist tatsächlich, was sie gefunden haben, und zwar war der Hippocampus auf der linken und auf der rechten Seite bei den Taxifahrern größer, hatte ein größeren Volumen als bei einer vergleichbaren Gruppe von Leuten, die keine professionellen Taxifahrer waren. Es war eine der ersten Studien, die tatsächlich gezeigt hat, dass Erfahrung mit strukturellen Veränderungen des Gehirns zusammen hängt, also mit größerem Volumen." Yana Fandakova, Psychologin

Neurogenese - Nervenzellen bilden sich neu

Wie genau das größere Volumen zustande kommt, ist noch nicht ganz geklärt. Man weiß, dass neue Verbindungen zwischen Nervenzellen und Hirnarealen entstehen, die mit der Zeit immer stärker werden. Auch eine bessere Durchblutung des Bereichs könnte zur Vergrößerung des Volumens beitragen. Und vermutlich spielt auch die Neurogenese eine Rolle. Neurogenese bedeutet, dass Nervenzellen sich neu bilden. Und zwar ein Leben lang, auch wenn die Neurogenese mit fortschreitendem Alter etwas abnimmt.