Neurologie Spaziergang, Studium, Weltherrschaft: Wo unser Gehirn komplexe Pläne schmiedet

Klara Fröhlich
Bildrechte: Tobias Thiergen

Wo arbeiten unsere Gehirne Pläne aus, etwa auf einem komplizierten Weg durch den Zoo zu laufen, ein langes Studium zu überstehen oder die Weltherrschaft zu übernehmen? Eine Patientin mit einer sehr seltenen Verletzung hat Leipziger Wissenschaftlern den entscheidenden Hinweis gegeben.

Brauchen wir unser gesamtes Gehirn oder nur einzelne Teile davon, um komplexe Pläne zu schmieden? Wo überlegen wir beispielsweise, wenn wir einen bestimmten Weg durch den Leipziger Zoo gehen und dabei bestimmte Orte vermeiden wollen? Mit dieser Frage hat sich ein Team von Neurowissenschaftlern am Max-Planck-Institut in Leipzig beschäftigt. Sie nahmen eine kleine Region nahe dem motorischen Cortex ins Visier. Dort sollen Fähigkeiten liegen, mit denen wir unser Verhalten steuern: die sogenannten exekutiven Funktionen. "Das sind Kontrollfunktionen, also Funktionen, die wir Menschen benötigen, um Handlungen zu planen", erklärt Psychologe und Gehirnforscher Matthias Schroeter.

Exekutive Funktionen sind die Grundlage unserer Handlungen

Diese Funktionen wenden wir bei fast allem an, was wir tun. Dank Ihnen sind wir Multitasking-fähig, können komplexe Vorhaben in Teilschritte aufgliedern. Oder auch Reize ausblenden, etwa sich beim Autofahren zu konzentrieren, ohne sich vom redenden Beifahrer ablenken zu lassen. "Und das kann weiterreichen also für Lebensplanung zum Beispiel. Ein sechsjähriges Studium zu absolvieren, um ein bestimmtes Ziel zu erreichen“, sagt Schroeter.

Exekutive Funktionen sind die Grundlage unseres Handelns. Fallen sie aus, können wir nicht mehr zielorientiert handeln, sozial interagieren oder flexibel auf unsere Umwelt reagieren. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler wollen daher wissen, was ihre neuronale Grundlage ist. In den letzten Jahrzehnten gesammelte Daten wiesen auf eine Verbindung zum größten der vier Gehirnlappen direkt hinter der Stirn hin. Schroeter: "Bisher wusste man, dass das Stirnhirn mit den exekutiven Funktionen in Zusammenhang steht. Das wusste man von Patienten, die dort Schäden hatten und aus MRT-Studien."

Pläne zur Ergreifung der Weltherrschaft benötigen nur ein bis zwei Zentimeter Gehirn

Dank Magnetresonanztomographie bei Gesunden konnte man sehen, dass Areale im Stirnhirn aufleuchteten, wenn Versuchspersonen Tests ausführten. Die Probanden sortierten Karten, mussten möglichst viele Tiernamen aufzählen, aber auch Farbworte, die in anderer Farbe gedruckt sind, richtig benennen. Dabei konnte eine bestimmte Region im Stirnhirn eingegrenzt werden, die sogenannte untere Kreuzungsregion. "Wenn man sich das Gehirn wie eine Walnuss vorstellt, sieht man ja: es gibt dort Windungen, es gibt dort Furchen. Diese Furchen durchziehen das Gehirn systematisch. Und die untere Kreuzungsregion heißt Kreuzungsregion, weil dort zwei Furchen des Gehirnes sich überschneiden:"

Diese Region ist nicht größer als ein bis zwei Zentimeter, bündelt jedoch verschiedene Fähigkeiten. Vermutete man bisher, dass diese Region mit unserer Verhaltenssteuerung zusammenhängt, gibt es nun einen ersten Beweis dafür, dank einer 56-jährigen Schlaganfall-Patientin, die am Max-Planck-Institut untersucht wurde. "Wenn man sich das MRT anschaut, das Bild vom Gehirn, kann man sehen, dass Bereiche in dieser Region schwarz sind. Das heißt, dort befindet sich Nervenwasser", sagt Schroeter.

Intelligente Patientin mit intaktem Gedächtnis konnte aber keine Wege planen

Nun galt: Vom fehlenden Areal Rückschlüsse auf seine nicht mehr vorhandene Funktionen zu ziehen. Berühmtester Fall dieser Beweisführung ist der Patient Henry Molaison, bei dem die Hippocampi fehlten und der dadurch keine Erinnerungen mehr abspeichern konnte. Seitdem weiß man, dass sie zentral für unser Gedächtnis sind. Dieses Prinzip gilt auch bei der 56-jährigen Frau. Trotz ihrer schwierigen Situation lieferte sie der Wissenschaft eine einmalige Gelegenheit. "Das ist eine seltene Patientin, und eine seltene Läsion, die dort im Gehirn auftrat, weil sie einerseits sehr spezifisch war, also sehr auf diese Region begrenzt, und andererseits in beiden Hirnhälften aufgetreten ist."

Bei den Tests zeigte sich, dass die Aufmerksamkeit, Intelligenz und das Gedächtnis der Frau größtenteils intakt waren. Nur beim Planen, beim Fokussieren und der gedanklichen Flexibilität zeigte sie deutlich schlechtere Ergebnisse. Das zeigten auch Tests, die unserer Lebenswelt näherkommen. Psychologin Annerose Engel, Mitglied der Arbeitsgruppe, sagt: "Wir haben gebeten, sie soll sich vorstellen, sie würde in einen Zoo gehen und soll verschiedene Stationen dort besuchen. Dabei musste sie aber bestimmte Regeln beachten. Bestimmte Wege durfte sie nicht gehen, bestimmte Wege durfte sie nur einmal gehen. Wir haben gesehen, dass das der Patientin sehr schwer gefallen ist."

Neue Datenbank mit seltenen Erkrankungen soll mehr Aufschluss über Hirnfunktionen geben

Auch andere klassische Tests zum Arbeitsgedächtnis, das Informationen abspeichert, um sie gleich wieder anwenden zu können, oder den Stroop-Test zur Reizausblendung, konnte die Patientin schwer ausführen. Zwar sind diese Tests Hilfskonstruktionen – unser Gehirn im Alltag zu untersuchen ist im Entwicklungsstadion –, doch für die Wissenschaftler sind sie eine wichtige Währung. "Es hat uns einen sehr eindeutigen Beleg ermöglicht, dass diese Hirnregion strategisch wichtig ist, dass wir die Patientin hatten, die genau in der linken und rechten Hirnhälfte die Läsion hatte und tatsächlich in diesen Exekutivfunktionen beeinträchtigt ist", sagt Engel.

Forschungsbedarf gibt es weiterhin. Denn mit dieser ein-Zentimeter-großen Region hängen noch andere Hirnareale zusammen. Man spricht von einem neuronalen Netzwerk. Wie genau sie zusammenhängen, ist eine Blackbox. Mit ihren Studienergebnissen entwickeln Schroeter und Kollegen zudem einen vielversprechenden Ansatz für die Behandlung von Hirnpatienten und -patientinnen weiter: das Symptomlesen. "Es gibt riesige Datenbanken, in denen von 40.000 Probanden die Hirndaten gespeichert sind. Man könnte jetzt also - in der Zukunft – einfach die MRT-Aufnahmen nehmen, und kann aus den Hirndaten mit automatischen Prozessen ablesen, welche Beeinträchtigungen bei den Patienten vorliegen", sagt Schroeter.

Musste man bisher aufwändige psychologische Testverfahren anwenden, könnten diese Big Data in der Zukunft eine schnellere Entwicklung von Therapieverfahren ermöglichen.

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