Jonglieren macht schlau

Lernen bewirkt strukturelle Veränderungen im Gehirn - auch noch bei Erwachsenen

Lernen bringt die Gehirnzellen ganz schön in Schwung und hinterlässt offenbar tiefere Spuren als traditionell angenommen. Bislang war man, was die Hirnstrukturen betrifft, davon ausgegangen, dass das Gehirn von erwachsenen Menschen keinen wesentlichen Zuwachs an grauen Zellen mehr erhält, sondern sich lediglich alters- oder krankheitsbedingt verändert.

Doch bei Tieren hatte sich gezeigt, dass wenn sie neue Erfahrungen machen, auch Strukturen im Gehirn darauf reagieren. Um zu sehen, ob dies auch für das menschliche Gehirn gilt, machte ein Wissenschaftlerteam der Universitäten Regensburg und Jena die Probe aufs Exempel und es ist ihnen dabei erstmals gelungen, in einer Studie nachzuweisen, dass sich auch in den Hirnen Erwachsener bei entsprechendem Training etwas tut. In der aktuellen Ausgabe von Nature stellen sie ihre Ergebnisse vor.

Eine Gruppe von 24 erwachsenen Versuchspersonen, die durchschnittlich 22 Jahre alt waren und von artistischen Ballspielen keine Ahnung hatten, ließen der Regensburger Neurologe Arne May und sein Team, drei Monate lang eine einfache Jonglierübung mit drei Bällen erlernen. Ziel war es, die Bälle mindestens 60 Sekunden lang in der Luft zu halten. Ihre Hirne wurden vor und direkt nach dem Training sowie nach einer dreimonatigen Trainingspause untersucht und mit den Hirnen untrainierter Probanden verglichen. Wobei für die Trainingspause ein absolutes Jonglierverbot galt.

"Anfangs ließen sich keine wesentlichen Unterschiede in der grauen Substanz der angehenden und der Nicht-Jongleure feststellen", erklärt Arne May. Nach drei Monaten Üben jedoch, zeigte sich bei der Gruppe der Jongleure eine deutliche beidseitige Vergrößerung der grauen Substanz in der linken hinteren Furche zwischen oberem und unterem Seitenläppchen des Gehirns (im intra-parietalen Sulcus). Dieses Gehirnareal ist darauf spezialisiert, Bewegungen von Objekten im dreidimensionalen Raum wahrzunehmen. Die Wissenschaftler stellten jedoch auch fest, dass sich diese Vergrößerung nach der dreimonatigen Trainingspause zumindest teilweise wieder zurückgebildet hatte.

Da alle Probanden über normale - d. h. keine überdurchschnittlichen - motorischen Fähigkeiten verfügten, steht für die Wissenschaftler als Ergebnis fest, dass es einen Bezug gibt zwischen den Veränderungen im Gehirn und dem Erlernen des Jonglierens. Denn die Kontrollgruppe der Nicht-Jongleure zeigte keinerlei Veränderungen in diesem Bereich. "Dieses Ergebnis widerlegt die gängige Vorstellung, dass sich die anatomische Struktur des erwachsenen Gehirns nicht mehr verändert, es sei denn durch den Alterungsprozess oder Krankheit", fasst Neurologe May sein Experiment zusammen. Die Studie belege vielmehr, dass der Lernprozess strukturelle Veränderungen in der Gehirnrinde bewirkt.

Unklar ist allerdings, welche Mechanismen der vorübergehenden Gehirnvergrößerung zugrunde liegen. Histologische Untersuchungen sollen hier weitere Aufschlüsse geben. May und sein Team vermuten jedoch, dass die Veränderungen im sichtbaren Bereich von einer Zunahme der Synapsen oder der Neuriten (den der Reizleitung dienenden Fortsätzen der Nervenzellen) herrühren könnten. Eine weitere Möglichkeit wäre die vermehrte Zellentstehung bei der Stützsubstanz (Glia) oder den Neuronen.

Interessant ist vor allem, dass die beobachteten Veränderungen weniger im motorischen als vielmehr im visuellen Bereich der Hirnrinde stattfanden, und zwar dort, wo es um das Erfassen von räumlichen Bewegungsabläufen geht. Die bei den Jongleuren veränderte Region des intra-parietalen Sulcus etwa ist für das Ergreifen von Gegenständen verantwortlich. Das Anwachsen der Areale für das Bewegungssehen beweist, dass die Schwierigkeit beim Jonglieren darin bestehen, die Bewegung der Bälle visuell zu erfassen und zu analysieren.

Um die Veränderungen im Hirn zu lokalisieren und darzustellen, wurden Aufnahmen der Hirne mittels Magnetresonanztomographie (MRT) angefertigt. Mit der Voxel-basierten Morphometrie (VBM) wurde das dreidimensionale Gehirnvolumen in verschiedene Gewebearten segmentiert, die dann in jedem Bildpunkt (Voxel) analysiert werden konnten. Auf diese Weise sind Vergleiche zwischen mehreren Personen möglich.