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Alternde Gesichter im Spiegel der Neuronen

05.12.2012
Wo verarbeitet das Gehirn Informationen über das Alter von Gesichtern? Diese Frage hat ein international zusammengesetztes Forscherteam untersucht. Dabei stießen die Wissenschaftler auf Strukturen, die schon vor mehr als 130 Jahren beschrieben worden waren.

Gesichter erkennen: Darin sind Menschen ziemlich gut. Anscheinend hat es sich im Laufe der Evolution als vorteilhaft erwiesen, wenn man schnell entscheiden kann, ob Freund oder Feind vor einem steht, ob das Gegenüber freundlich lächelt oder grimmig droht. Dementsprechend gut ausgebildet sind im menschlichen Gehirn die Regionen, in denen Gesichter „erkannt“ und verarbeitet werden. Und gut erforscht sind diese Regionen mittlerweile auch.


Wenn das Gehirn das Alter von Gesichtern verarbeitet, sind viele Regionen daran beteiligt.

Grafik: György Homola

Einen Aspekt hat die Wissenschaft dabei bisher allerdings vernachlässigt: Die Frage, wo im Gehirn entschieden wird, ob ein Gesicht einem eher alten oder einem eher jungen Menschen gehört. Diese Frage konnten jetzt Spezialisten aus Würzburg, Heidelberg, Nijmegen und Oxford klären. Sie haben dabei mehrere Techniken und Methoden miteinander kombiniert und konnten so die Verarbeitung des Alters menschlicher Gesichter lokalisieren und mit bestimmten strukturellen Leitungsbahnen in Verbindung bringen.

Federführend bei dieser Arbeit war Dr. György A. Homola, Leiter der Forschung in der Neuroradiologie des Würzburger Universitätsklinikums. In der Fachzeitschrift PLOS One hat die Gruppe ihre Arbeit veröffentlicht.

Wo das Gehirn das Alter von Gesichtern verarbeitet

„Wir konnten zwei Bereiche isolieren, die das Alter menschlicher Gesichter verarbeiten. Diese zentrieren sich auf die untere Furche des Schläfenlappens und den unteren Scheitellappen und gehen damit über das bereits bekannte Netzwerk der Gesichtsverarbeitung hinaus“, erklärt Homola.
Außerdem haben die Wissenschaftler eine erhöhte Aktivierung in der linken Angularis-Windung festgestellt, wenn ihre Probanden das Alter von Gesichtern schätzen sollten. „Diese Region ist eine Neubildung in der Evolution des menschlichen Gehirns. Sie stellt wahrscheinlich eine Voraussetzung dar, um verschiedene Größen miteinander zu vergleichen und um mit ihnen rechnen zu können“, sagt Homola.

Die Untersuchung

In ihren Untersuchungen haben die Forscher Versuchspersonen einen 14 Minuten langen Film vorgeführt, in dem sich Gesichter kontinuierlich veränderten. Innerhalb weniger Sekunden wandelte sich so beispielsweise ein Gesicht von jung zu alt oder von Frau zu Mann – „morphen“ lautet der Fachausdruck für diesen Prozess. Mit Hilfe der funktionellen Kernspintomographie (fMRI) überwachten die Wissenschaftler dabei die Gehirnaktivität ihrer Probanden.
Dass die gezeigten Gesichter nicht nur alterten, sondern bisweilen auch ihr Geschlecht änderten, hatte einen speziellen wissenschaftlichen Zweck: „Wir haben die Geschlechtswahrnehmung als Kontrolle eingebaut“, erklärt Homola. Deren Aktivierungsmuster seien durch andere Untersuchungen inzwischen gut im menschlichen Gehirn lokalisiert. Weil die Würzburger Forscher diese Ergebnisse in ihren Experimenten bestätigen konnten, hatten sie gleichzeitig die Bestätigung, dass ihr Versuchsaufbau fehlerfrei war.

Zwei Techniken miteinander kombiniert

Neben der funktionellen Kernspintomographie haben die Forscher eine weitere Technik eingesetzt, um ein möglichst genaues Abbild der Vorgänge im Gehirn zu erhalten. Dabei wird über das gesamte Organ hinweg der gerichtete Strom der Wassermoleküle registriert. Das Ergebnis liefert quasi einen „Abdruck der Nervenbahnen“, wie Homola sagt.

Mit Hilfe dieser beiden Techniken ist es dem Team gelungen, einen neuen Zusammenhang zwischen Struktur und Funktion des menschlichen Gehirns aufzuzeigen: Danach verbindet der vordere Teil eines senkrecht verlaufenden Nervenbahnbündels die beiden Bereiche, die das Alter von Gesichtern verarbeiten.

Carl Wernicke (1848 - 1905), ein deutscher Neurologe und Psychiater, hatte diese Faserbahn schon 1877 beschrieben, seitdem ist sie aber nur wenig untersucht worden. „Wir konnten nachweisen, dass dieses Faserbündel gerade die Bereiche besonders stark miteinander verbindet, die bei der Verarbeitung des Alters menschlicher Gesichter sehr aktiv sind“, so Homola.

Die Ergebnisse

Die Resultate liefern nach Aussage der Autoren den ersten Hinweis darauf, dass das Alter von Gesichtern mit einem eigenen Aktivierungsmuster im hinteren Teil des menschlichen Hirns verortet ist. Genauer gesagt nehmen die Forscher an, dass bestimmte gesichtssensitive Zentren mit zusätzlichen Bereichen interagieren, um das Alter eines gesehenen Gesichts genau einzustufen.

Zeigt man Menschen Gesichter, deren Alter sich ändert, treten in der Hirnrinde Aktivierungsmuster auf, die sich deutlich von jenen unterscheiden, die bisher mit anderen wechselnden Gesichtsmerkmalen, wie beispielsweise der Mimik, in Zusammenhang gebracht wurden. Dies sei möglicherweise auf die Tatsache zurückzuführen, dass individuelle Änderungen des Gesichtsalters sich langsam entwickeln - anders als beispielsweise die flüchtigen Wechsel von Blickrichtungen oder im Ausdruck in Gesichtern, die vom Betrachter nachgeahmt werden können, aber ein ständiges Beobachten erfordern.

Weitere Untersuchungen notwendig

Nach Einschätzung der Autoren sind jetzt weitere Untersuchungen erforderlich, um die kognitive Altersverarbeitung detaillierter aufzuschlüsseln. Der in dieser Studie demonstrierte Zusammenhang zwischen funktionellen Aktivierungen und strukturellen Faserverbindungen deckt ihrer Meinung nach jedoch eine neue Möglichkeit auf, die die Rekrutierung von Faserbahnen in kognitiven Verarbeitungsprozessen in vivo und nichtinvasiv untermauern kann.
A Brain Network Processing the Age of Faces. György A. Homola, Saad Jbabdi, Christian F. Beckmann, Andreas J. Bartsch (2012). PLOS ONE, 20 November 2012; http://dx.plos.org/10.1371/journal.pone.0049451

Kontakt

Dr. György Homola, T: (0931) 201-34646, Homola@neuroradiologie.uni-wuerzburg.de

Robert Emmerich | Uni Würzburg
Weitere Informationen:
http://www.uni-wuerzburg.de
http://dx.plos.org/10.1371/journal.pone.0049451

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