Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

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

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizin Gesundheit:

nachricht In Deutschland wächst die Zahl der Patienten mit Diabetes mellitus
23.02.2017 | Versorgungsatlas

nachricht Ursache für eine erbliche Muskelerkrankung entdeckt
22.02.2017 | Klinikum der Universität München

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizin Gesundheit >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Kühler Zwerg und die sieben Planeten

Erdgroße Planeten mit gemäßigtem Klima in System mit ungewöhnlich vielen Planeten entdeckt

In einer Entfernung von nur 40 Lichtjahren haben Astronomen ein System aus sieben erdgroßen Planeten entdeckt. Alle Planeten wurden unter Verwendung von boden-...

Im Focus: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Im Focus: HIGH-TOOL unterstützt Verkehrsplanung in Europa

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt sich bewerten, wie verkehrspolitische Maßnahmen langfristig auf Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt wirken. HIGH-TOOL ist ein frei zugängliches Modell mit Modulen für Demografie, Wirtschaft und Ressourcen, Fahrzeugbestand, Nachfrage im Personen- und Güterverkehr sowie Umwelt und Sicherheit. An dem nun erfolgreich abgeschlossenen EU-Projekt unter der Koordination des KIT waren acht Partner aus fünf Ländern beteiligt.

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt...

Im Focus: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Im Focus: Innovative Antikörper für die Tumortherapie

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig von diesen teuren Medikamenten profitieren, wird intensiv an deren Verbesserung gearbeitet. Forschern um Prof. Thomas Valerius an der Christian Albrechts Universität Kiel gelang es nun, innovative Antikörper mit verbesserter Wirkung zu entwickeln.

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Big Data Centrum Ostbayern-Südböhmen startet Veranstaltungsreihe

23.02.2017 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - April 2017

23.02.2017 | Veranstaltungen

Wie werden wir gesund alt? - Alternsforscher tagen auf interdisziplinärem Symposium in Magdeburg

23.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Heinz Maier-Leibnitz-Preise 2017: DFG und BMBF zeichnen vier Forscherinnen und sechs Forscher aus

23.02.2017 | Förderungen Preise

Big Data Centrum Ostbayern-Südböhmen startet Veranstaltungsreihe

23.02.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Planeten außerhalb unseres Sonnensystems: Bayreuther Forscher dringen tief ins Weltall vor

23.02.2017 | Physik Astronomie