Sanfter Einblick in die Arbeit unseres Großhirns

Magnetoenzephalographie ortet Hirnaktivität / Untersuchungen zu Musikalität und Legasthenie

Wer kennt dieses Phänomen nicht? Intensiv lauscht man einem Gesprächspartner. Andere Geräusche werden zwar registriert, doch nicht wirklich verstanden. Wie bringt es unser Gehirn fertig, die Aufmerksamkeit auf bestimmte Stimmen und Töne zu richten und andere gleichzeitig zu unterdrücken? Eine Untersuchungsmethode, die dazu in jüngster Zeit eindrucksvolle Ergebnisse geliefert hat, ist die Magnetoenzephalographie (MEG). Sie misst Magnetfelder, die durch synchronisierte Aktivität der Nervenzellen in der Großhirnrinde (Kortex) erzeugt werden. Richtet man etwa seine Aufmerksamkeit auf bestimmte Töne, so werden neben den normalerweise für das Hören zuständigen Hirnregionen („Hörkortizes“) zusätzlich Areale aktiviert, denen die Aufmerksamkeit zuzuschreiben ist. Die Arbeitsgruppe der „Sektion Biomagnetismus“ an der Neurologischen Universitätsklinik Heidelberg hat nun zeigen können: Auch die Verarbeitung der Tonhöhe und der Lautstärke ist in verschiedenen Arealen des Hörkortex angesiedelt.

Anders als bei Magnetresonanz- oder Computer-Tomographie wird das Gehirn bei der MEG-Messung keiner Strahlung ausgesetzt. Den sanften Blick unter die Schädeldecke ermöglicht die elektrische Kommunikation der Hirnzellen: Wenn die Nervenzellen Signale aussenden, geht dies stets mit einem geringen Stromfluss und damit einem Magnetfeld einher. Die Messung elektrischer Aktivität hat sich die Medizin schon lange zunutze gemacht, indem sie Ströme von Herz (Elektrokardiographie, EKG) und Gehirn (Elektroenzephalographie, EEG) ableitet. „Erst in den letzten Jahren ist es mit Hilfe sehr empfindlicher Geräte gelungen, auch die äußerst schwachen Magnetfelder zu messen“, sagt Dr. André Rupp, Leiter der Heidelberger Arbeitsgruppe. Nun können Gehirnaktivitäten, die sich beim Hören, Sehen und Fühlen in der Großhirnrinde innerhalb von Millisekunden abspielen, dargestellt und bestimmten Gehirnarealen zugeordnet werden.

Klinische Funktionsdiagnostik bei Schlaganfall und Epilepsie

Forschungsschwerpunkt in Heidelberg ist die Verarbeitung akustischer Signale. „Mit dem MEG lässt sich gut darstellen, wie das Großhirn verschiedene Eigenschaften von Tönen erkennt“, erklärt Dr. Rupp. Ihre Verarbeitung ist im Scheitellappen angesiedelt. Aufgenommen werden die Magnetfelder in einem gegen äußere elektromagnetische Einflüsse isolierten Raum. Die Versuchspersonen nehmen in einem bequemem Sitz Platz und können während der Messungen Videofilme anschauen. Das MEG-Gerät wird auch bei Erkrankungen wie Epilepsie oder nach einem Schlaganfall eingesetzt, um Gehirnfunktionen der Patienten zu testen, oft im Zusammenspiel mit anderen Messmethoden, etwa dem EEG oder der Kernspintomographie.

Profi-Musiker haben spezielle Hirnstrukturen / Präzisere Beschreibung der Legasthenie?

Das wissenschaftliche Interesse der Heidelberger Biomagnetismus-Spezialisten gilt Personengruppen, die sich durch Begabungen oder Defizite auszeichnen und deren Gehirn deshalb möglicherweise Besonderheiten aufweist. So stellten der Physiker Dr. Peter Schneider und seine Heidelberger Kollegen unlängst fest, dass professionelle Musiker mehr als doppelt so viele graue Hirnmasse im primären Hörkortex haben als unmusikalische Menschen. Außerdem reagiert ihr Gehirn, wie MEG-Messungen zeigten, stärker auf Töne. „Vermutlich wird musikalische Begabung zum großen Teil vererbt“, sagt Dr. Schneider und verweist auf die deutlich vergrößerte Hirnstruktur bei den Profi-Musikern. Doch lässt sich der Anteil, den die musikalische Erziehung in der Kindheit ausmacht, nicht bestimmen. Diese Ergebnisse haben die Wissenschaftler jüngst in der renommierten britischen Fachzeitschrift „Nature Neuroscience“ (Band 5, S. 688-694) veröffentlicht.

Noch nicht abgeschlossen sind Untersuchungen mit dem MEG bei legasthenen Kindern. Liegen der Lese- und Rechtschreibschwäche ebenfalls Veränderungen in der Hirnstruktur zugrunde? Die Heidelberger Forschergruppe geht davon aus, dass die Verarbeitung auditorischer Reize im Hörkortex bei der weiteren Sprachverarbeitung eine wichtige Rolle bei der Legasthenie spielt. Die große zeitliche Genauigkeit des MEG ermöglicht es, die Verarbeitung von Frequenzänderungen, die der Sprache, z.B. beim Übergang eines Konsonanten zum Vokal, zugrunde liegen, zu beschreiben. Dadurch soll eine Methode gefunden werden, mit deren Hilfe die Legasthenie präziser beschrieben und diagnostiziert werden kann.