Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Geteiltes Denken ist doppeltes Denken

20.01.2017

Tübinger Neurowissenschaftler finden heraus, dass unser Gehirn nicht erst im Alter zusätzliche Ressourcen für schwierige Denkaufgaben mobilisiert.

Wenn das Gehirn im höheren Lebensalter besonders gefordert ist, mobilisiert es zusätzliche Kapazitäten. Nach bisheriger Lehrmeinung soll das alternde Gehirn dafür Areale in beiden Gehirnhälften nutzen, während sich diese Areale in jungen Jahren für jede Aufgabe oftmals auf nur eine Seite beschränken.


Hirnaktivität einer jungen Testperson bei räumlichen Gedächtnisaufgaben – links beim Lösen einer einfachen Aufgabe, rechts bei einer sehr schwierigen.

Copyright: Axel Lindner

Ein Forscherteam aus der Abt. Kognitive Neurologie des Hertie-Instituts für Klinische Hirnforschung (HIH) um PD Dr. Axel Lindner hat nun genauer untersucht, wann dieser Mechanismus zum Einsatz kommt. Mit Hilfe funktioneller Magnetresonanztomographie (fMRT) beobachteten sie ein für Gedächtnisaufgaben zuständiges Hirnareal, den dorsolateralen Präfrontalcortex (dlPFC). Ihr Ergebnis: Der dlPFC wird bei besonders schwierigen Aufgaben immer in beiden Gehirnhälften aktiv – nicht nur im Alter, sondern auch bei jungen Menschen.

Bei jeder Denkaufgabe sind im Gehirn charakteristische, besonders auf die jeweilige Aufgabe spezialisierte Areale aktiv. Diese spezialisierten Areale sind in vielen Fällen in einer Hemisphäre (Gehirnhälfte) stärker aktiv, für die Sprachverarbeitung z.B. ist das die linke. Neurowissenschaftler nennen diese hemisphärische Aufgabenteilung die Lateralisation von Gehirnfunktionen.

Bei älteren Menschen ist diese Lateralisation bei Gedächtnisaufgaben nach bisherigen Studien teilweise aufgehoben: Gedächtnisaufgaben, die bei Jüngeren nur in einer Hemisphäre Aktivität hervorrufen, lassen bei Älteren beide Seiten aktiv werden. Indem die andere Hemisphäre zusätzlich zur Leistungssteigerung herangezogen wird – so die bisherige Vermutung – wirkt das Gehirn seiner eigenen, altersbedingten Erosion entgegen.

Wann das jeweils geschieht, wollten die Forscher des HIH – unterstützt durch das Werner Reichardt Centrum für Integrative Neurowissenschaften (CIN) der Universität Tübingen und das Deutsche Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE) – nun genauer wissen. Frühere Studien hatten allen Versuchspersonen dieselben Aufgaben gestellt.

Waren junge Probanden vielleicht einfach weniger stark gefordert? Die Leistungsfähigkeit des Arbeitsgedächtnisses ist ja individuell verschieden und nimmt mit dem Alter ab. Die Tübinger Forscher stellten daher erstmals sicher, dass junge wie alte Probanden Aufgaben bekamen, die für sie subjektiv gleich schwer zu lösen waren, bis an die Grenzen ihrer Leistungsfähigkeit: Wiederholtes Einprägen einer wechselnden Buchstabenfolge, räumlichen Positionen oder komplexen Figuren. Dabei wurde mittels fMRT die Gedächtnisaktivität in beiden Hemisphären im dlPFC verglichen.

Das Ergebnis überraschte die Neurowissenschaftler: Leichte Aufgaben konnten die Probanden erwartungsgemäß „mit links“ lösen – die Forscher registrierten höhere Aktivität in der linken Hemisphäre. Bei schwierigen Aufgaben zeigte sich in beiden Hemisphären erhöhte Aktivität, jedoch nicht nur in älteren, sondern auch in jüngeren Probanden. Die vorübergehende Erhöhung der „Rechenkapazität“ durch die beidseitige Nutzung von ansonsten einseitig aktiven Gehirnarealen ist also kein im Alter entwickelter Kompensationsmechanismus.

Die Aufhebung der Lateralisation ist zwar zuerst bei älteren Menschen beobachtet worden, aber nur weil das Arbeitsgedächtnis im Alter weniger leistungsfähig wird. Warum das so ist, ist immer noch eine offene Frage. Eventuell lässt das Gedächtnis im Alter gar nicht nach, sondern hat nur mehr und mehr Erinnerungen zu verarbeiten und wird dadurch weniger belastbar, wie es der Tübinger Linguist Michael Ramscar postuliert.

„Dazu passen unsere Ergebnisse ganz gut“, meint Melanie Höller-Wallscheid, die die Studie im Rahmen ihrer Doktorarbeit durchführte. „Uns war nie ganz klar, wie das Gehirn im Alter eigentlich noch einen ganz neuen Mechanismus entwickeln soll, auch wenn das schon praktisch Lehrbuchmeinung war. Unser Befund zeigt nun aber, dass der Mechanismus schon immer da ist. Bei jungen Leuten wird er nur seltener gebraucht: Wann geht man im Alltag schon kognitiv an seine Grenzen? Wenn es sein muss, hat aber jeder diese zusätzlichen Denkressourcen. Adaptiv ist unser Gehirn nämlich ganz grundsätzlich.“

Originalpublikation:
Melanie S. Höller-Wallscheid, Peter Thier, Joern K. Pomper, Axel Lindner: Bilateral Recruitment of Prefrontal Cortex in Working Memory Is Associated with Task Demand but Not with Age. Proceedings of the National Academy of Sciences (online-Publikation).
doi: 10.1073/pnas.1601983114

Autorenkontakt:
PD Dr. Axel Lindner
Universität Tübingen
Hertie-Institut für klinische Hirnforschung
Otfried-Müller-Str. 25
72076 Tübingen
Telefon: +49 7071 29-0469
a.lindner@medizin.uni-tuebingen.de

Pressekontakte:
Dr. Paul Töbelmann
Wissenschaftskommunikation und Öffentlichkeitsarbeit
Werner Reichardt Centrum für Integrative Neurowissenschaften (CIN)
Otfried-Müller-Str. 25
72076 Tübingen
Telefon: +49 7071 29-89108
paul.toebelmann@cin.uni-tuebingen.de
www.cin.uni-tuebingen.de

Dr. Mareike Kardinal
Leitung Kommunikation
Hertie-Institut für klinische Hirnforschung
Otfried-Müller-Str. 27
72076 Tübingen
Telefon: +49 7071 29-88800
mareike.kardinal@medizin.uni-tuebingen.de
www.hih-tuebingen.de

Weitere Informationen:

http://www.hih-tuebingen.de Hertie-Institut für klinische Hirnforschung
http://www.cin.uni-tuebingen.de Werner Reichardt Centrum für Integrative Neurowissenschaften (CIN)
http://www.uni-tuebingen.de Eberhard Karls Universität Tübingen

Dr. Mareike Kardinal | Hertie-Institut für klinische Hirnforschung (HIH)

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Parasitenflirt: Molekulare Kamera zeigt Paarungszustand von Bilharziose-Erregern in 3D
19.09.2017 | Justus-Liebig-Universität Gießen

nachricht Ein Traum von einem Schaum
19.09.2017 | Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Im Focus: Hochautomatisiertes Fahren bei Schnee und Regen: Robuste Warnehmung dank intelligentem Sensormix

Schlechte Sichtverhältnisse bei Regen oder Schnellfall sind für Menschen und hochautomatisierte Fahrzeuge eine große Herausforderung. Im europäischen Projekt RobustSENSE haben die Forscher von Fraunhofer FOKUS mit 14 Partnern, darunter die Daimler AG und die Robert Bosch GmbH, in den vergangenen zwei Jahren eine Softwareplattform entwickelt, auf der verschiedene Sensordaten von Kamera, Laser, Radar und weitere Informationen wie Wetterdaten kombiniert werden. Ziel ist, eine robuste und zuverlässige Wahrnehmung der Straßensituation unabhängig von der Komplexität und der Sichtverhältnisse zu gewährleisten. Nach der virtuellen Erprobung des Systems erfolgt nun der Praxistest, unter anderem auf dem Berliner Testfeld für hochautomatisiertes Fahren.

Starker Schneefall, ein Ball rollt auf die Fahrbahn: Selbst ein Mensch kann mitunter nicht schnell genug erkennen, ob dies ein gefährlicher Gegenstand oder...

Im Focus: Ultrakurze Momentaufnahmen der Dynamik von Elektronen in Festkörpern

Mit Hilfe ultrakurzer Laser- und Röntgenblitze haben Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Quantenoptik (Garching bei München) Schnappschüsse der bislang kürzesten Bewegung von Elektronen in Festkörpern gemacht. Die Bewegung hielt 750 Attosekunden lang an, bevor sie abklang. Damit stellten die Wissenschaftler einen neuen Rekord auf, ultrakurze Prozesse innerhalb von Festkörpern aufzuzeichnen.

Wenn Röntgenstrahlen auf Festkörpermaterialien oder große Moleküle treffen, wird ein Elektron von seinem angestammten Platz in der Nähe des Atomkerns...

Im Focus: Ultrafast snapshots of relaxing electrons in solids

Using ultrafast flashes of laser and x-ray radiation, scientists at the Max Planck Institute of Quantum Optics (Garching, Germany) took snapshots of the briefest electron motion inside a solid material to date. The electron motion lasted only 750 billionths of the billionth of a second before it fainted, setting a new record of human capability to capture ultrafast processes inside solids!

When x-rays shine onto solid materials or large molecules, an electron is pushed away from its original place near the nucleus of the atom, leaving a hole...

Im Focus: Quantensensoren entschlüsseln magnetische Ordnung in neuartigem Halbleitermaterial

Physiker konnte erstmals eine spiralförmige magnetische Ordnung in einem multiferroischen Material abbilden. Diese gelten als vielversprechende Kandidaten für zukünftige Datenspeicher. Der Nachweis gelang den Forschern mit selbst entwickelten Quantensensoren, die elektromagnetische Felder im Nanometerbereich analysieren können und an der Universität Basel entwickelt wurden. Die Ergebnisse von Wissenschaftlern des Departements Physik und des Swiss Nanoscience Institute der Universität Basel sowie der Universität Montpellier und Forschern der Universität Paris-Saclay wurden in der Zeitschrift «Nature» veröffentlicht.

Multiferroika sind Materialien, die gleichzeitig auf elektrische wie auch auf magnetische Felder reagieren. Die beiden Eigenschaften kommen für gewöhnlich...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Biowissenschaftler tauschen neue Erkenntnisse über molekulare Gen-Schalter aus

19.09.2017 | Veranstaltungen

Zwei Grad wärmer – und dann?

19.09.2017 | Veranstaltungen

10. Cottbuser Medienrechtstage zu »Fake News, Hate Speech und Whistleblowing«

18.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Biowissenschaftler tauschen neue Erkenntnisse über molekulare Gen-Schalter aus

19.09.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Ausschreibung des Paul-Martini-Preises 2018 für klinische Pharmakologie

19.09.2017 | Förderungen Preise

Simulation von Energienetzwerken für Strom, Gas und Wärme

19.09.2017 | Energie und Elektrotechnik