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Wie das Gehirn sich Rechenleistung spart

26.10.2010
Neue Kunstfertigkeiten werden in vereinfachten Speichern abgelegt, um sie mühelos abrufbar zu machen

Wissenschaftler aus Leipzig und Würzburg haben in einer Studie an Musikern und Nichtmusikern herausgefunden, wie das menschliche Gehirn sich „Rechenleistung“ spart: „Es ist in der Lage, schwierige Bewegungen so zu speichern, dass sie bei Bedarf schnell und ziemlich mühelos wieder abgerufen werden können“, erläutert Prof. Dr. Joseph Claßen, Direktor der Klinik und Poliklinik für Neurologie des Universitätsklinikums Leipzig und Leiter der Studie. Die Erkenntnisse von Claßen und seinen Mitstreitern sind jetzt in der Fachzeitschrift „Current Biology“ veröffentlicht worden.

Bei ihren Forschungen betrachteten die Wissenschaftler die Fingerbewegungen von Geigern und Pianisten. Zunächst zeichneten sie auf, wie diese nach oft jahrelangem Training bestimmte Griffe auf ihren Instrumenten ausführten. Die daraus entstandenen Bewegungsmuster haben sie auf Regelhaftigkeiten untersucht. Anschließend lösten sie mit der transkraniellen Magnetstimulation, einer schmerzlosen und gefahrlosen Methode, Fingerbewegungen durch Reizung der Hirnrinde aus. Die transkranielle Magnetstimulation erlaubt es den Wissenschaftlern, durch starke Magnetfelder Bereiche des Gehirns anzuregen, ohne dass dazu ein direkter Eingriff in dieses hochempfindliche Organ notwendig ist.

„Die in völlig entspanntem Zustand magnetisch ausgelösten Fingerbewegungen, wiesen Merkmale auf, die direkt mit den langjährig trainierten Fingerbewegungen verbunden waren“, erläutert Claßen. Erklären lässt sich das nach Ansicht der Forscher dadurch, dass die entsprechenden Fähigkeiten im Gehirn modular abgelegt werden. „Die Veränderung in den Speicherbausteinen, die wir auf diese Weise sichtbar gemacht haben, ermöglicht es den Musikern, die speziellen Bewegungen bei der Ausübung ihrer Musik mit größerer Leichtigkeit, Präzision und Geschmeidigkeit auszuführen“, meint Claßen.

Allerdings ist seinen Worten nach auch klar, dass sich Speicherbausteine des Gehirns bei besonders schwierigen Leistungen nur allmählich und nach sehr langem Training verändern. „Die von uns untersuchten Musiker hatten viele Jahre täglich geübt, brachten bis zu 10.000 Trainingsstunden mit.“ Das aufgefundene Arbeitsprinzip der Gehirns gilt wahrscheinlich nicht nur für die Bewegungen beim Musikausüben und für hochspezialisierte Musiker, sondern ist auch für andere Menschen und andere motorische Fähigkeiten gültig: „Wir hätten auch Sekretärinnen, die täglich tausende Tastenanschläge machen, oder Chirurgen, die mit hoher manueller Geschicklichkeit komplexe Eingriffe am menschlichen Körper ausführen, untersuchen können“, sagt der Neurologe. Denn auch sie können ihre über lange Zeiträume einstudierten Bewegungen mühelos wiederholen; ihr Gehirn kann durch die Speicherung von immer wiederkehrenden Abläufen in Bausteinen wertvolle Zeit und Energie sparen und damit verhindern, dass es nicht jedes Mal von vorne mit der Analyse einer Situation beginnen muss.

Auch wenn derzeit noch nicht an eine klinische Umsetzung der Erkenntnisse der Forscher gedacht werden kann, so hält es Claßen für durchaus möglich, dass es zu sehr praktischen Anwendungen kommen kann. „Auch Schlaganfallpatienten werden hoffentlich von unseren Erkenntnissen profitieren“, sagt er. Claßen erwartet, dass Trainingsprogramme für Schlaganfallpatienten verbessert werden können, indem die Bildung von Modulen unterstützt wird. Und seine Vision geht sogar noch weiter: „Auch perzeptuelle Vorgänge wie etwa unsere visuelle Wahrnehmung wird vermutlich durch solche Speicherprozesse im Gehirn vereinfacht. Wir können uns vorstellen, dass sie wirksam sind, wenn ein Kind zum Beispiel erst lernt, einen Hund von einer Kuh zu unterscheiden, dann auch Hund und Katze und irgendwann sogar Hunderassen voneinander trennen kann.“ Vielleicht wird es auch einmal möglich sein, durch magnetische Stimulation des Gehirns Menschen zu helfen, die durch Krankheit oder Unfall lange geübte Fähigkeiten eingebüßt haben, indem man sich die Regelhaftigkeit der im Gehirn dauerhaft abgespeicherten Fähigkeiten zu Nutze macht. Aber bis dahin ist es noch ein langer Weg.

Weitere Informationen:
Prof. Dr. Joseph Claßen
Tel.: +49 (0)341 9724200
Mail: Joseph.Classen@medizin.uni-leipzig.de

Dr. Manuela Rutsatz | Universität Leipzig
Weitere Informationen:
http://neurologie.uniklinikum-leipzig.de/
http://www.uni-leipzig.de

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