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Aufmerksamkeit im Gehirn

14.01.2013
Bei Schlaganfallpatienten Aufmerksamkeitsstörungen voraussagen
Mustererkennungsmethoden von lernenden Robotern bei der Suche erfolgreich

Aufmerksam sein zu können ist keine automatische Gabe, sondern eine aktive Leistung des Gehirns. Das wird deutlich, wenn Schlaganfälle kritische Orte des Gehirns zerstören und die Betroffenen ihre Umgebung nicht mehr aufmerksam wahrnehmen können. Doch welche Orte sind das?

Wissenschaftlern der Neurologischen Universitätsklinik Tübingen und vom Hertie Institut für klinische Hirnforschung (HIH) sowie Forschern aus den USA ist es nun in einer gemeinsamen Untersuchung** von Schlaganfallpatienten gelungen, das Hirnnetzwerk sichtbar zu machen, das Menschen diese wunderbare Fähigkeit verleiht. Hierzu benutzten sie eine neue Methode, die eigentlich für das selbständige Lernen von Robotern und anderen Maschinen entwickelt wurde. Solche Systeme ermöglichen es, dass Roboter nicht einfach nur stur etwas auswendig lernen, sondern selbstständig Gesetzmäßigkeiten „erkennen“.

Mit Hilfe dieser intelligenten Mustererkennungsmethoden werteten die Neurowissenschaftler Computertomographie- und Magnetresonanztomographie-Bilder von Gehirnen ihrer Patienten aus und fanden so heraus, welche Kombination geschädigter Hirnorte zu einem Ausfall der Aufmerksamkeit führt. Dieses Wissen soll nun genutzt werden, um den individuellen Verlauf von Aufmerksamkeitsstörungen bei Schlaganfallpatienten vorherzusagen, damit Patienten bereits frühzeitig die für sie optimale Therapie erhalten können.

Prof. Dr. Dr. Hans-Otto Karnath vom Zentrum für Neurologie des Universitätsklinikums Tübingen hat zusammen mit amerikanischen Kollegen der Duke University und der University of South Carolina untersucht, ob mit Hilfe von Methoden, die eigentlich für das selbständige Lernen von Robotern und anderen Maschinen entwickelt wurden, auch neue Erkenntnisse für das Verständnis von Hirnfunktionen beim Menschen gewonnen werden können. Sie fütterten ein Computernetzwerk mit den CT- und MRT-Bildern einer grossen Anzahl von Patienten, die einen Schlaganfall erlitten hatten.

Einige von ihnen litten unter Störungen der Aufmerksamkeit, andere dagegen nicht.

Die von den Wissenschaftlern eingesetzten Verfahren suchten nun danach, ob sich in dieser grossen und verwirrend unterschiedlichen Ansammlung von individuellen Hirnschädigungen ein typisches Muster „erkennen“ lässt, das immer dann vorliegt, wenn es zu einer Störung der Aufmerksamkeit kommt. Wonach dabei gesucht werden sollte, gaben die Forscher den Maschinen nicht vor; diese kombinierten monatelang alle möglichen Varianten und beurteilten selbstständig, ob es etwas Regelhaftes zu „erkennen“ gab.

In der rechten Gehirnhälfte wurden die Forscher fündig und konnten dort das Hirnnetzwerk sichtbar machen, das Menschen die wunderbare Fähigkeit, aufmerksam sein zu können, verleiht. Dieses Wissen wollen die Neurowissenschaftler nun dazu nutzen, um individuelle Verläufe von Aufmerksamkeitsstörungen vorherzusagen und so für jeden Patienten frühzeitig die für ihn richtige Therapie ausfindig machen zu können.

** Originaltitel der Publikation:
Decoding the anatomical network of spatial attention.
David Smith, John Clithero, Chris Rorden, Hans-Otto Karnath
Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA http://www.pnas.org/content/early/recent, erschienen am 8.1.2013
DOI: 10.1073/pnas.1210126110

Das 1805 gegründete Universitätsklinikum Tübingen (UKT) gehört zu den führenden Zentren der deutschen Hochschulmedizin und trägt als eines der 32 Universitätsklinika in Deutschland zum erfolgreichen Verbund von Hochleistungsmedizin, Forschung und Lehre bei. 2001 gründete es zusammen mit der Gemeinnützigen Hertie-Stiftung und der Eberhard Karls Universität das Hertie-Institut für klinische Hirnforschung (HIH), mit dem Ziel, die Ergebnisse der exzellenten neurowissenschaftlichen Forschung rasch in die klinische Praxis zur Behandlung neurologischer und neurodegenerativer Erkrankungen zu überführen. Website: www.medizin.uni-tuebingen.de

Das Hertie-Institut für klinische Hirnforschung (HIH) in Tübingen beschäftigt sich mit einem der faszinierendsten Forschungsfelder der Gegenwart: der Entschlüsselung des menschlichen Gehirns. Im Zentrum steht dabei die Frage, wie bestimmte Erkrankungen die Arbeitsweise dieses Organs beeinträchtigen. Vor diesem Hintergrund werden am HIH die informationstheoretischen und neuronalen Grundlagen wichtiger Hirnfunktionen wie Wahrnehmung, Gedächtnisleistung oder Lernverhalten untersucht. Unter anderem werden auch hirnorientierte Anwendungen für die Technik erforscht. Website: www.hih-tuebingen.de

Kontakt Experte
Zentrum für Neurologie, Sektion Neuropsychologie, Universitätsklinikum Tübingen
HIH Hertie-Institut für klinische Hirnforschung
Prof. Dr. Dr. Hans-Otto Karnath
Tel. 0 70 71/29-8 04 76, Fax: 0 70 71/29-59 57
E-Mail: Karnath@uni-tuebingen.de

Medienkontakt

Universitätsklinikum Tübingen
Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
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Telefon: 07071-29 80 112
Mail: ellen.katz(at)med.uni-tuebingen.de
Hertie-Institut für klinische Hirnforschung
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Dr. Ellen Katz | idw
Weitere Informationen:
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http://www.pnas.org/content/early/recent

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