Film von Lernprozessen im Gehirn möglich

Forscher hoffen Veränderung von Hirnkarten während des Lernens zu erkennen

Mit einer neu entwickelten Software ist es Wissenschaftlern des Instituts für Neuroinformatik der Ruhr-Universität Bochum und der Universität Houston gelungen, einen Film der neuronalen Aktivierung während eines Lernprozesses aufzunehmen. Die Forscher erhoffen sich durch ihre Untersuchungen Antworten auf die weltweit untersuchte Frage, welche Gesetzmäßigkeiten hinter der Veränderung von Hirnkarten während des Lernens stehen, zu finden.

„Das neue Imaging-System ermöglicht eine pausenlose Aufzeichnung der Hirnaktivität“, erklärt Hubert Dinse, Professor am Institut für Neuroinformatik der Ruhr-Universität Bochum, im Gespräch mit pressetext. Es ist eine neue Technik des Sehsystems, wobei ein spezielles optisches Reizmuster abgespielt wird, während die Aktivität der Hirnnervenzellen im visuellen Cortex aufgezeichnet wird. Bis jetzt sei es nur möglich gewesen eine Zustandsbeschreibung über neuronale Bilder vor und nach dem Lernen aufzuzeichnen.

Mit der neuen Software dagegen ist es möglich während des Lernens zu beobachten, wie sich die Hirnbereiche ändern. „Perspektivisch gibt es nun viele Möglichkeiten“, erläutert Dinse. Zukünftig könne dies anwendbar sein bei der Untersuchung in der krankheitsbedingten sowie altersbedingten Entwicklung und der Entwicklung von Lernprozessen. Ein sehr aktuelles Beispiel sei PISA. Mit der neuen Software könne man verstehen lernen, welche Dynamik vorliegt, gut und schlecht zu lernen, so Dinse weiter.

Das Verfahren basiert darauf, dass aktive Hirnnervenzellen mehr Sauerstoff benötigen als inaktive. Bei vermehrter Hirnaktivität strömt mehr sauerstoffreiches Blut in betreffende Hirnbereiche. Mit Sauerstoff beladene Blutzellen absorbieren Licht einer bestimmten Wellenlänge stärker als sauerstoffarmes Blut. Mittels einer speziellen CCD-Kamera lassen sich diese Verhältnisse aufzeichnen. Es entsteht eine Karte der Aktivität im beobachteten Hirnareal. Bislang war die Hirnaktivität beim Lernen nur mit Momentaufnahmen möglich. Mit dem neuen Verfahren ist es möglich, die gesamten Hirnaktivitäten in einem Film aufzunehmen. Das Projekt wird mit 750.000 Dollar über drei Jahre aus dem Human Frontier Science Program gefördert.