Plastizität: Wandlungsfähige Fasern
Das Erlernen neuer Fertigkeiten verändert auch die weiße Hirnsubstanz.
© Thomas Schultz / DTI-sagittal-fibers / CC BY-SA 3.0 CC BY-SA (Ausschnitt)
Das Gehirn setzt sich aus grauer und weißer Materie zusammen: Zellkörper und ihre Synapsen untereinander bilden die graue Substanz; die langen Nervenfasern, die weit entfernte Neurone miteinander verbinden, formen dagegen die weiße Substanz. Bislang interessierten sich Neurowissenschaftler vor allem für die Zellkörper. Beim Lernen etwa nimmt die Dichte der grauen Masse zu – da die Neurone untereinander neue Verbindungen knüpfen. Doch Forscher um Jan Scholz von der University of Oxford zeigten nun erstmals, dass sich auch die weiße Substanz verändert, wenn Menschen eine neue Fertigkeit erwerben.
Die Teilnehmer ihrer Studie sollten das Jonglieren mit drei Bällen einstudieren. Vor und nach der sechswöchigen Trainingsphase untersuchten die Neurowissenschaftler das Gehirn der Probanden mit Hilfe der Diffusionstensor-Bildgebung. Ergebnis: Durch die Übungen hatte sich die Struktur der weißen Substanz an manchen Stellen deutlich verändert. Die größten Unterschiede fanden die Forscher in der Nähe des Scheitellappens der Hirnrinde – einem Areal, das unter anderem an der räumlichen Wahrnehmung und der Steuerung von Bewegungen beteiligt ist. In dieser Region war auch die graue Substanz dank der Jonglierübungen dichter geworden. Die Veränderungen des Nervensystems waren sogar von Dauer: Auch vier Wochen nach der letzten Trainingseinheit konnten sie bei den Probanden noch nachgewiesen werden.
"Obwohl die veränderten Regionen in weißer und grauer Substanz nebeneinander lagen, handelt es sich vermutlich um zwei unabhängige Vorgänge", erklärt Scholz. Denn die Umstrukturierungen in den jeweils benachbarten Hirnbereichen waren nicht gleich stark ausgeprägt. Unklar ist jedoch, wie genau sich die Architektur der weißen Subtanz ändert. Tierversuche zeigten, dass durch Lernvorgänge vor allem die Dicke der Myelinscheide, der "Isolationsschicht" um die Fasern, zunimmt. Dadurch können Signale schneller entlang der Nervenbahnen übertragen werden. (lw)
Scholz, J. et al.: Training Induces Changes in White-Matter Architecture. In: Nature Neuroscience 10.1038/nn.2412, 2009.
Die Teilnehmer ihrer Studie sollten das Jonglieren mit drei Bällen einstudieren. Vor und nach der sechswöchigen Trainingsphase untersuchten die Neurowissenschaftler das Gehirn der Probanden mit Hilfe der Diffusionstensor-Bildgebung. Ergebnis: Durch die Übungen hatte sich die Struktur der weißen Substanz an manchen Stellen deutlich verändert. Die größten Unterschiede fanden die Forscher in der Nähe des Scheitellappens der Hirnrinde – einem Areal, das unter anderem an der räumlichen Wahrnehmung und der Steuerung von Bewegungen beteiligt ist. In dieser Region war auch die graue Substanz dank der Jonglierübungen dichter geworden. Die Veränderungen des Nervensystems waren sogar von Dauer: Auch vier Wochen nach der letzten Trainingseinheit konnten sie bei den Probanden noch nachgewiesen werden.
"Obwohl die veränderten Regionen in weißer und grauer Substanz nebeneinander lagen, handelt es sich vermutlich um zwei unabhängige Vorgänge", erklärt Scholz. Denn die Umstrukturierungen in den jeweils benachbarten Hirnbereichen waren nicht gleich stark ausgeprägt. Unklar ist jedoch, wie genau sich die Architektur der weißen Subtanz ändert. Tierversuche zeigten, dass durch Lernvorgänge vor allem die Dicke der Myelinscheide, der "Isolationsschicht" um die Fasern, zunimmt. Dadurch können Signale schneller entlang der Nervenbahnen übertragen werden. (lw)
Scholz, J. et al.: Training Induces Changes in White-Matter Architecture. In: Nature Neuroscience 10.1038/nn.2412, 2009.
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