[ vorherige ] [ nächste ] [ Übersicht nach Zeit ][ alphabetische Übersicht ]

(00292) 04.10.2001 12:58

RUB-Forscher beobachten das Gehirn beim Lernen


Bochum, 04.10.2001
Nr. 290

Learning to Feel – Fühlen lernen
RUB-Forscher beobachten das Gehirn beim Lernen
PNAS berichtet: Änderungen zeigen Ausmaß des Gelernten

Auf der Suche nach den Mechanismen und dem Ort von
Lernvorgängen im Gehirn sind die beiden Bochumer
Forschergruppen von PD Dr. Hubert Dinse (Institut für
Neuroinformatik) und PD Dr. Martin Tegenthoff (Neurologische
Universitätsklinik Bergmannsheil) einen großen Schritt
weitergekommen: Mit der Kombination aus psychophysischen
Experimenten und Hirnstrommessungen am Menschen konnten sie
erstmals eine direkte Verbindung zwischen lernbedingten
Änderungen im Gehirn und dem individuellen Ausmaß des
Gelernten nachweisen. Die renommierte Zeitschrift
Proceedings of the National Academy of Sciences of the
United States of America (PNAS) berichtet in ihrer
Online-Ausgabe vom 2. Oktober 2001 über ihre Ergebnisse.

Auch das erwachsene Gehirn lernt noch

Noch vor einigen Jahren hielten Wissenschaftler motorische
und sensorische Funktionen im erwachsenen Gehirn für
unveränderlich. Inzwischen belegen jedoch viele
Untersuchungen, dass sich die Organisation und Funktion
unseres Gehirns auch nach dem Ende der Entwicklungsphase an
äußere oder krankheitsbedingte Veränderungen anpasst.
Besonders Gebrauch, Training und Lernen verändern motorische
und Wahrnehmungsfähigkeiten, die ihrerseits von
Veränderungen der Hirnrinde begleitet sind. Umstritten war
bisher der genaue Ort sowie die Bedeutung solcher
Veränderungen.

Eine oder zwei Nadeln?

Entscheidende Erkenntnisse darüber gewannen die Bochumer
Forscher in ihrer interdisziplinären Studie über
„perzeptuelles Lernen“: Sie maßen die so genannte
Zweitpunktdiskriminationsfähigkeit von Versuchspersonen. Die
Probanden berührten mit der Fingerspitze je zwei Nadeln, die
in unterschiedlichen Abständen zu einander montiert waren.
Bis zu einer gewissen Nähe nahmen sie die Spitzen noch als
zwei getrennte wahr, standen sie jedoch sehr nahe beisammen,
wurden sie als eine Nadel wahrgenommen. Gleichzeitig maßen
die Forscher die Vorgänge im Gehirn über die so genannten
somatosensorisch evozierten Potentiale mit 32 über der
gesamten Hirnrinde angebrachten Elektroden. Mit dieser
nicht-invasiven Untersuchungstechnik („neurophysiologisches
Mapping“) lässt sich beim Menschen die Lage des sensiblen
Repräsentationsgebietes der Fingerspitze an der
Hirnoberfläche sehr genau bestimmen.

Lernen ohne Mühe

Im nächsten Schritt der Untersuchung ging es ans Lernen:
Drei Stunden lang wurden im Abstand von etwa einer Sekunde
kleine Reize auf die Fingerspitze der Versuchspersonen
ausgeübt. Die Forscher nutzten dazu einen Walkman mit einem
kleinen Lautsprecher (Durchmesser ca. ein Zentimeter), der
auf der Fingerspitze lag. Seine Impulse reizten verschiedene
Bereiche der Haut unter dem Lautsprecher gleichzeitig
(„Koaktivierung“). Simultane Reize eignen sich besonders gut
zum Lernen, das Wissenschaftler übereinstimmend auf eine
Veränderung der Effizienz der Reizübertragung zwischen
Hirnzellen zurückführen.

Je stärker der Lernerfolg, desto stärker die Veränderung

Beim Test nach der dreistündigen Koaktivierung hatte sich
die Fähigkeit der Versuchspersonen zur
Abstandsunterscheidung stark verbessert – sie erkannten bei
kleineren Abständen als zuvor noch die zwei getrennten
Spitzen. Parallel dazu zeigten die Hirnstrommessungen eine
Verschiebung und Vergrößerung der Repräsentation des
Zeigefingers auf der Hirnoberfläche. Das Ausmaß des
Lernerfolgs war von Person zu Person unterschiedlich.
Normalerweise nehmen Forscher derartige Schwankungen als so
genanntes „Rauschen“ hin - sie können z. B. auf Messfehlern
beruhen. Eine Korrelationsanalyse der psychophysischen Daten
mit denen der Hirnstrommessungen förderte jedoch einen
einfachen, linearen Zusammenhang zwischen der individuelle
Verbesserung der Versuchspersonen und der Veränderung in
ihrer Hirnrinde zutage: Je stärker sich die
Unterscheidungsfähigkeit verbessert hatte, desto größer war
die Hirnrindenveränderung.

Unterschätzte Hirnzone

Besonders interessant ist, dass es sich bei dem Ort, für den
dieser direkte Zusammenhang gezeigt werden konnte, um den so
genannten primären somatosensorischen Cortex handelt – die
Eingangszentrale des Gehirns, von der Wissenschaftler
annehmen, dass Reize hier noch nicht bewertet oder mit
Erfahrungen verbunden werden. Dieses Ergebnis stimmt mit
einer Reihe neuerer Befunde überein, wonach bisher die Rolle
primärer Hirnareale für „cognitive“ Leistungen
wahrscheinlich unterschätzt wurde. Es passt außerdem mit dem
Befund zusammen, dass das Lernen auch ohne Faktoren wie
Aufmerksamkeit, Belohnung oder Langzeittraining möglich ist.

Hirnverletzungen therapieren

Die experimentellen Befunde können z. B. als Basis für
Untersuchungen bei Patienten mit Hirnverletzungen dienen,
etwa nach Unfällen oder Schlaganfällen. Möglicherweise
lassen sich in Zukunft auf dieser Grundlage auch neue
Therapieansätze für Rehabilitationsmaßnahmen nach
Hirnverletzungen entwickeln. Die Forscher hoffen außerdem,
neue Wege für die Behandlung zentraler Schmerzphänomene,
deren Ursache im Zentralnervensystem lokalisiert ist, wie
z.B. von Phantomschmerzen, zu finden. Sie gehen zudem davon
aus, dass solche Ansätze neue Anwendungsbereiche für die
Behandlung von Lernstörungen öffnen könnten. Die Studie
wurde durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft und die
Heinrich-und-Alma-Vogelsang-Stiftung unterstützt.

Titelaufnahme

Burkhard Pleger, Hubert R. Dinse, Patrick Ragert, Peter
Schwenkreis, Jean-Pierre Malin und Martin Tegenthoff: Shifts
in cortical representations predict human discrimination
improvement. Proc. Natl. Acad. Sci. USA,
10.1073/pnas.191176298,
http://www.pnas.org/cgi/content/full/191176298v1

Weitere Informationen

PD Dr. Hubert R. Dinse, Institut für Neuroinformatik der
Ruhr-Universität, 44780 Bochum, Tel: 0234/32-25565, Fax:
0234/32-14209, Email:
hubert.dinse@neuroinformatik.ruhr-uni-bochum.de, Internet:
http://www.neuroinformatik.ruhr-uni-bochum.de/PROJECTS/ENB/enb_d.html

PD Dr. Martin Tegenthoff, Neurologische Universitätsklinik
der Ruhr-Universität Bochum in den
Berufsgenossenschaftlichen Kliniken Bergmannsheil,
Bürkle-de-la-Champ-Platz 1, 44789 Bochum, Tel:
0234/302-6808, Fax: 0234/302-6888, Email:
martin.tegenthoff@ruhr-uni-bochum.de, Internet:
http://www.bergmannsheil.de/neurologie


--
RUB - RUB - RUB - RUB - RUB - RUB - RUB - RUB - RUB - RUB

Mit freundlichen Gruessen

Dr. Josef Koenig
RUB - Ruhr-Universitaet Bochum
- Pressestelle -
44780 Bochum
Tel: + 49 234 32-22830, -23930
Fax: + 49 234 32-14136
Josef.Koenig@ruhr-uni-bochum.de

Schauen Sie doch bei uns mal rein:
http://www.ruhr-uni-bochum.de/pressestelle

RUB - RUB - RUB - RUB - RUB - RUB - RUB - RUB - RUB - RUB



zurück zur Übersicht nach Zeit | alphabetisch