Mittwoch, 26. Juni 2013

Neurologischer Blick zurück: Hirnscans offenbaren Muster vergangener Erfahrungen


Noch 24 Stunden später geben Hirnaktivitätsmuster Einblicke in Eindrücke und gemachte Erfahrungen (Illu).
| Copyright: Weizmann Institute of Science

Rehovot (Israel) - Israelische Wissenschaftler haben nun erstmals Hinweise darauf gefunden, dass Hirnaktivitätsmuster auch bereits vergangenen Erfahrungen der letzten 24 Stunden widerspiegeln können und sehen nun eine Vielzahl möglicher Anwendungen.

Wie die Forscher um den Neurologen Prof. Rafi Malach vom Weizmann Institute of Science aktuell in der Fachzeitschrift "Journal of Neuroscience" (DOI: 10.1523/JNEUROSCI.5911-12.2013) berichten, hatten schon frühere Untersuchungen gezeigt, dass das Hirn selbst niemals völlig ruht. Ruht sich eine Person mit geschlossenen Augen aus, so dringen zwar keine visuellen Reize zum Hirn vor, dennoch wird die gewöhnliche auf eintreffende Informationen zurückgehende Hirnaktivität von ultra-langsamer Nervenzellaktivität ersetzt. Diese spontanen bzw. "ruhenden" Wellen bewegen sich in einer hochgradig organisierten und reproduzierbaren Weise durch die äußeren Hirnschichten, dem sogenannten Cortex (Hirnrinde). Die Muster, die sie dabei hinterlassen sind ebenfalls komplex, zugleich periodisch und symmetrisch.


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"Geradezu wie Hieroglyphen schien es uns, dass auch diese Muster eine Bedeutung haben könnten", erläutern die Forscher und entwickelten die Idee, dass diese Muster der spontanen bzw. ruhenden Hirnwellen regelrechte Archive früherer Erfahrungen darstellen könnten.


Kommen neue Erfahrungen hinzu, so führt die Aktivierung der Hirnaktivität zu Langzeitveränderungen in den Verbindungen zwischen den Hirnzellen - eine Eigenschaft, die als Plastizität des Gehirns bezeichnet wird. Wenn nun unsere gemachten Erfahrungen von diesen Verbindungen übernommen wurden, erzeugen sie "Erwartungen", die immer dann zum Tragen kommen, wenn wir mentale Aufgaben erfüllen und Ergebnisse vorausahnen müssen. Die Forscher vermuteten nun, dass Informationen über frühere Erfahrungen auch in diese Verbindungen zwischen dem Netzwerk aus Nervenzellen im Cortex übernommen werden und dass auch diese anhand der spontanen Hirnaktivitätsmuster identifizierbar sind.




Tatsächlich konnten die Wissenschaftler nun genau hierfür Hinweise anhand von Experimenten finden, in welchen entsprechende Hirnaktivitätsmuster noch 24 Stunden später anhand der ruhenden Hirnwellen mittels fMRT-Scans deutlich nachweisbar waren.

Die Forschungsergebnisse legen nun eine Vielzahl an möglichen zukünftigen Einsatzmöglichkeiten der Erkenntnisse in der Hirnforschung nahe. So könnten die spontanen Muster der Hirnaktivität dazu benutzt werden, um kognitive Ereignisse aus der jüngeren Vergangenheit zu offenbaren, aber auch zur Erstellung von Persönlichkeitsprofilen und der erstmalig objektiven Diagnose von neuropsychologischen Erkrankungen genutzt, so die Forscher.


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