Magnetische Pulse fördern das Lernvermögen

Bochumer Forscher haben in Tierversuchen gezeigt, dass eine magnetische Stimulation des Gehirns Ratten leichter lernen lässt. Die Erkenntnisse könnten dabei helfen, herauszufinden, wie sich die Methode gezielter für die Diagnostik und Therapien einsetzen lässt.

Wissenschaftler um Professor Klaus Funke von der Ruhr Universität Bochum haben festgestellt, dass magnetische Stimulationsmuster das Lernen beschleunigen können. In Tierversuchen wurden dabei Ratten, die in einem Labyrinth herausfinden mussten, in welchen Gängen sie Futter finden konnten, vor dem Orientierungslauf mit der sogenannten transkraniellen Magnetstimulation (TMS) behandelt. Danach konnten die Nager die Gänge schneller unterscheiden.

Seit etwa 25 Jahren stimulieren Forscher und Ärzte das Gehirn mit dieser schmerzfreien Methode, um ihm auf diese Weise Geheimnisse zu entlocken: Bei der transkraniellen Magnetstimulation wird durch eine Spule ein Magnetfeld an den Kopf angelegt, das in den Nervenzellen elektrische Signale auslöst. Je nachdem wie sich daraufhin die Aktivität bestimmter Gehirnbereiche verändert, lassen sich verschiedene Hinweise gewinnen – dafür, wie das Denkorgan funktioniert, ob bestimmte Bereiche krankhaft verändert sind und ob der magnetische Einfluss dabei helfen kann, Krankheiten auch zu heilen.

Die Forscher setzten die Tiere bei ihren Versuchen in die Mitte eines runden Labyrinthes, wo sie die Auswahl zwischen mehreren strahlenförmig abgehenden Gängen hatten. Am Ende einiger Röhren wartete als Belohnung eine Erdnuss. Das Betreten von leeren Gängen wurde dagegen durch einen unangenehmen Ton bestraft. Bei der Suche nach den richtigen Röhren mussten die Ratten mit erschwerten Bedingungen zurechtkommen: Da es kein Licht gab und sie das Futter auch nicht riechen konnten, waren sie allein auf die Orientierung durch ihre Tasthaare an der Schnauze angewiesen. Damit sollten sie Gänge mit Futter erkennen lernen, deren Eingang eine andere Struktur als die der leeren Gänge hatte.

Die Forscher nutzten bei ihrem Versuch Erkenntnisse aus einem früheren Experiment. Darin hatten sie herausgefunden, dass es einen Unterschied macht, ob sie das Gehirn der Ratten kontinuierlich oder mit rhythmischen Unterbrechungen stimulieren. Die unterschiedliche Wirkung macht sich bei den sogenannten hemmenden Nervenzellen bemerkbar, die – anders als erregende Nervenzellen – die Weiterleitung von elektrischen Signalen stören. Die Aktivität dieser hemmenden Zellen wurde durch eine immer wieder unterbrochene Stimulation gedämpft. Die Wissenschaftler wollten nun wissen, wie sich das auf Gehirnfunktionen wie das Lernen auswirkt – und schickten die Ratten mit und ohne vorherige Magnetstimulation in das Labyrinth.

Lernen bedeutet, dass die Verbindungen (Synapsen) zwischen einer bestimmten Kette von Nervenzellen verstärkt werden, indem sie durch den gleichen Außenreiz wiederholt in derselben Reihenfolge elektrische Impulse aufeinander übertragen. Jede Nervenzelle hat Kontakt zu zahlreichen anderen Nervenzellen, sowohl erregenden als auch hemmenden. Die Verrechnung sämtlicher Einflüsse bestimmt, ob und wie stark die eingehenden Signale weitergeleitet werden.

Die Forscher vermuten, dass die TMS-Behandlung – also das Dämpfen der hemmenden Nervenzellen – zunächst die Verbindungen zwischen den Nervenzellen schwächt. Läuft die Ratte nun durch das Labyrinth und wird in bestimmten Gängen immer wieder belohnt, während in anderen Gängen immer wieder ein Strafe wartet, können die – sozusagen aufgeweichten – Verbindungen leichter in einer neuen Reihenfolge gefestigt werden. Die Bochumer Forscher wollen nun in weiteren Experimenten herausfinden, wie sich TMS gezielter für die Diagnostik und die Therapie einsetzen lässt: Sie wollen mehr Informationen darüber sammeln, welches Reizmuster und welcher Anwendungsrhythmus bessere Ergebnisse bringt. (vsz)