Plastizität - Das formbare Gehirn

Das Gehirn ist ein faszinierendes Organ, das sehr empfindlich auf Verletzungen reagiert, aber es ist auch in der Lage, sich zu regenerieren und umzuformen, eine Fähigkeit, die lange Zeit unterschätzt wurde.

So kann man heute nicht mehr davon ausgehen, dass das Gehirn im Alter nicht mehr dazulernen könnte oder, dass man sich mit den Folgen eines Unfalls abfinden müsste. Es ist zwar richtig, dass das Gehirn nach dem 25 Lebensjahr nicht mehr wächst und sich nur noch wenige Stammzellen zu Nervenzellen umwandeln, aber in den letzten zwanzig Jahren hat man festgestellt, dass die Plastizität - die Fähigkeit neue Verknüpfungen zu bilden - erhalten bleibt und genutzt werden kann, um neues zu lernen oder alte Funktionen wieder nutzbar zu machen,

Die Möglichkeiten nach einer Verletzung oder einem Schlaganfall verlorenen Fähigkeiten wiederzuerlangen hängt neben der Schwere der Verletzung auch davon ab, wie groß die Bereitschaft und die Fähigkeit des betroffenen ist, die Arbeit zu leisten und wie gut die Therapie ihn oder sie dabei unterstützen kann.

Oft müssen Funktionen wie gehen oder sprechen aber nicht gänzlich von neuem gelernt werden, denn das Gehirn kann die Bereiche durch Umorganisation wieder zugänglich machen und der Erfolg stellt sich dann schneller ein, als bei einem kompletten Neuanfang.

Ganz besonders ist die neuronale Plastizität natürlich bei Kindern ausgeprägt, die in der Lage sind sehr schnell Verbindungen zu knüpfen und wieder zu trennen.

In Untersuchungen versucht man nun festzustellen, ob die biologischen Grundlagen für die Formbarkeit des Gehirns in der Jugend und im Alter dieselben sind. Man erhofft sich daraus Aufschluss darüber, ob man die Reorganisation auch im erwachsenen Gehirn beschleunigen oder die Erfolgsquote erhöhen kann.

Man unterscheidet zwei Formen der neuronalen Plastizität. Zum einen die Gebrauchsabhängige, welche beschreibt, wie sich Areale im Gehirn vergrößern, wenn mit ihnen verknüpfte Muskeln verstärkt genutzt werden.

Auf der anderen Seite sind ist die durch Läsionen (Verletzungen) induzierten Veränderungen, so kann z.B. Beobachtet werden, das Regionen im Gehirn, die mit Nerven und Muskeln in der Nähe von amputierten Gliedmaßen verknüpft sind ebenfalls wachsen können.

Im Falle einer Verletzung des Gehirns selbst werden die Veränderungen natürlich durch die zugrunde gehenden Nervenzellen bestimmt und von dem Versuch des Gehirns den Schaden wieder auszugleichen.

Aber das trifft natürlich nicht nur auf Muskeln zu, auch wenn jemand durch einen Unfall oder Krankheit erblindet kann das Gehirn die verlorengegangenen Fähigkeiten, wie z. B. das Lesen, kompensieren indem es Braille lernt oder den akustischen Informationen mehr Aufmerksamkeit schenkt.

In einer Studie wurde untersucht, welche Gehirnregionen beim Lesen Aktiv sind, und zwar bei sehr früh Erblindeteten und solchen, die erst nach dem zehnten Lebensjahr erblindet sind, wie man feststellen konnte, wurden in beiden Gruppen auch Areale des visuellen Cortex - der Region im Hinterkopf, in der das Sehzentrum sitzt - benutzt, was bei den später erblindeten so gedeutet werden kann, dass diese Regionen umgebildet worden sein müssen, so das sie nun Informationen anderer Sinne verarbeiten - z. B. der Fingerspitzen beim Braille lesen.

Und in gleicher Weise kann sich auch das Gehirn von Ertaubten anpassen und akustische Informationen durch Visuelle substituieren. Die Sprachverarbeitung findet bei Hörenden und Gehörlosen in den selben Regionen statt - dem Werle- und dem Broca-Areal, nur der Input kommt einmal aus den akustischen und einmal aus dem visuellen Cortex. Und diese Umstrukturierung ist nicht auf früh ertaubte beschränkt, sie funktioniert auch noch bei älteren. Vorausgesetzt, die Bereitschaft zum Lernen ist vorhanden.

Interessant sind diese Erkenntnisse aber auch, wenn das Gehirn tatsächlich Schwierigkeiten hat Informationen zu verarbeiten und nicht nur die Informationsquelle wechseln muss, wie z.B. bei Dyslexie oder Dyskalkulie - Lernschwächen beim Lesen und Rechnen, die Erkenntnis, dass das Gehirn in jedem Alter umstrukturiert werden kann, lässt die Hoffnung zu, das man auch diesen Personen mit bestimmten Übungen helfen kann. Ein erster Versuch an einem zehnjährigen Jungen mit Leseschwäche hat hier ermutigende Ergebnisse geliefert.

In einer anderen Studie der Universität von Illinois an 27 Patienten mit Schlaganfällen, Multipler Sklerose oder Lähmungen konnte ebenfalls gezeigt werden, dass Neuronale Verknüpfungen unabhängig vom Alter neu geknüpft werden konnten. Es konnte hier gezeigt werden, des einige Patienten durchaus wieder Handlungen ausführen konnten, zu den sie vorher nicht mehr in der Lage waren.

Dabei konnte unter anderem beobachtet werden, dass das Cerebellum - Kleinhirn - Aufgaben des motorischen Cortex übernahm, der im gesunden Gehirn u. a. für die Bewegungen der Hand verantwortlich ist.

Um zu verstehen, wie sich das neuronale Netz entwickelt und wie es sich an anpasst genügt es aber nicht alleine zu beobachten, deshalb untersucht man seine Entwicklung z. B. auch an der Fruchtfliege Drosophila Melanogaster - eines der Lieblingstiere der Entwicklungsbiologen, wegen ihrer kurzen Generationsfolgen. Man setzt dabei natürlich voraus, dass sich die Grundsätzlichen Prinzipien der Neuroplastizität der Fruchtfliege nicht allzu sehr von denen des Menschen unterscheiden. Diese Annahme ist durchaus zu rechtfertigen, denn abgesehen von ein paar Kleinigkeiten läuft die Entwicklung von Mensch und Fruchtfliege sehr ähnlich ab und das gilt auch für den Aufbau der Gehirne.

Das wichtigste Glied in der Kette der neuronale Plastizität ist dabei zweifellos die Synapse - die Verbindung zwischen den Neuronen. Ob und wie stark zwei Nervenzellen durch diese chemische Brücke verbunden sind ist entscheiden für die Fähigkeit des Gehirns, zu lernen und sich anzupassen. Lernprozesse drücken sich in der Veränderung dieser Verbindungen aus und ist die Verbindung stabil so hat das mit Erinnerung zu tun.

Bei der Fruchtfliege kann man in kurzer Zeit sehr viele Generationen darauf hin untersuchen, ob sie Störungen im Lernverhalten oder dem Langzeitgedächtnis aufweisen und dann versuchen herauszufinden, inwieweit  die synaptische Kommunikation beeinträchtigt ist.

Die Erkenntnisse, die man über die Drosophila, aber auch aus Versuchen mit Mäusen erhält, können auch auf den Menschen übertragen werden, so tritt z. B. bei Mäusen, bei denen die Funktion der Interneuronen - sie regeln und bremsen die Kommunikation der anderen Nervenzellen - beeinträchtigt ist Epilepsie auf und sie zeigen Aufmerksamkeitsstörungen. Krankheitsbilder, wie sie auch beim Menschen zu finden sind.

In Studien an der Vanderbilt Universität hat sich gezeigt, das die Zellen während der Entwicklung nicht an den richtigen Ort im Gehirn wandern und ihre Aufgaben deshalb nicht wahrnehmen können.

Interessant ist es jetzt herauszufinden, wie die Entwicklung der Interneuronen beeinflusst werden kann, so das sie ihren Platz finden, oder ob es Möglichkeiten gibt die Neuronale Aktivität auf andere Weise zu lenken.

Das Gehirn ist ein ungemein flexibles und lernfähiges Organ, das sich ständig neuen Anforderungen anpassen muss, und wir beginnen gerade erst zu verstehen, wie es diese immer wieder neuen Aufgaben bewältigt. Die neuen Erkenntnisse können in der Rehabilitation zum Wohle der Patienten eingesetzt werden, aber auch in der Lehre wird man sich vielleicht bald an neue Lehrmethoden gewöhnen dürfen. Möglicherweise kommt man dann mit weniger Pauken und mehr Spaß ans Ziel.


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