Jüngere Gehirne lassen sich leichter neu verdrahten – Gehirnregionen können Funktionen wechseln

Jüngere Gehirne lassen sich leichter neu verdrahten – Gehirnregionen können Funktionen wechseln
Jüngere Gehirne lassen sich leichter neu verdrahten – Gehirnregionen können Funktionen wechseln
Anonim

Ein neues Papier von MIT-Neurowissenschaftlern in Zusammenarbeit mit Alvaro Pascual-Leone vom Beth Israel Deaconess Medical Center liefert Beweise dafür, dass es einfacher ist, das Gehirn früh im Leben neu zu verdrahten. Die Forscher fanden heraus, dass ein kleiner Teil des visuellen Kortex des Gehirns, der Bewegungen verarbeitet, nur in den Gehirnen von Personen, die blind geboren wurden, neu organisiert wurde, nicht von denen, die später im Leben erblindeten.

Die neuen Erkenntnisse, die in der Ausgabe der Zeitschrift Current Biology vom 14. Oktober beschrieben werden, geben Aufschluss darüber, wie sich das Gehirn in den ersten Lebensjahren verdrahtet, und könnten Wissenschaftlern dabei helfen, zu verstehen, wie die Fähigkeit des Gehirns optimiert werden kann später im Leben neu verdrahtet werden.Dies könnte immer wichtiger werden, da medizinische Fortschritte es ermöglichen, dass angeboren blinde Menschen ihr Sehvermögen wiederherstellen können, sagte Marina Bedny, Postdoktorandin am MIT, Hauptautorin der Studie.

In den 1950er und 1960er Jahren begannen Wissenschaftler zu glauben, dass sich bestimmte Gehirnfunktionen nur dann normal entwickeln, wenn ein Individuum innerhalb eines bestimmten Zeitraums im frühen Leben relevanten Informationen wie Sprache oder visuellen Informationen ausgesetzt wird. Danach, so die Theorie, verliert das Gehirn die Fähigkeit, sich als Reaktion auf neue Eingaben zu verändern.

Tierversuche unterstützten diese Theorie. Zum Beispiel können Katzen, denen in den ersten Lebensmonaten die Augen verbunden sind, nicht normal sehen, nachdem die Augenbinden entfernt wurden. Ähnliche Perioden mit verbundenen Augen im Erwachsenen alter haben keine Auswirkung auf das Sehvermögen.

In den letzten Jahren gab es jedoch Hinweise darauf, dass es mehr Spielraum gibt als bisher angenommen, sagte Bedny, der im Labor von MIT-Assistenzprofessorin Rebecca Saxe arbeitet, ebenfalls Autorin des Artikels Current Biology.Viele Neurowissenschaftler unterstützen heute die Idee einer frühen Phase im Leben, nach der es schwierig, aber nicht unmöglich ist, das Gehirn neu zu verdrahten.

Bedny, Saxe und ihre Kollegen wollten feststellen, ob ein Teil des Gehirns, der als mittlerer zeitlicher Komplex (MT/MST) bekannt ist, jederzeit oder nur früh im Leben neu verdrahtet werden kann. Sie entschieden sich zum Teil dafür, MT/MST zu studieren, weil es einer der am besten untersuchten visuellen Bereiche ist. Bei sehenden Menschen ist die MT-Region auf Bewegungssehen spezialisiert.

In den wenigen seltenen Fällen, in denen Patienten die MT-Funktion in beiden Gehirnhälften verloren haben, konnten sie keine Bewegung in einer visuellen Szene wahrnehmen. Wenn zum Beispiel jemand Wasser in ein Glas gießt, sieht er nur einen stehenden, gefrorenen Wasserstrahl.

Frühere Studien haben gezeigt, dass MT bei blinden Menschen von der Klangverarbeitung übernommen wird, aber diese Studien unterschieden nicht zwischen Menschen, die früh und spät im Leben blind wurden.

In der neuen MIT-Studie untersuchten die Forscher drei Gruppen von Probanden – sehende, von Geburt an blinde und später im Leben erblindete Personen (ab neun Jahren).Mittels funktioneller Magnetresonanztomographie (fMRT) testeten sie, ob MT bei diesen Probanden auf sich bewegende Geräusche reagierte – zum Beispiel sich nähernde Schritte.

Die Ergebnisse waren eindeutig, sagte Bedny. MT reagierte auf Bewegungsgeräusche bei angeborenen Blinden, nicht aber bei sehenden oder später erblindeten Menschen.

Dies deutet darauf hin, dass bei spätblinden Personen der visuelle Input, den sie in frühen Jahren erhielten, es dem MT-Komplex ermöglichte, seine typische visuelle Funktion zu entwickeln, und dass er nicht wiederhergestellt werden konnte, um Geräusche zu verarbeiten, nachdem die Person das Augenlicht verloren hatte. Von Geburt an blinde Menschen erhielten nie einen visuellen Input, so dass die Region nach der Geburt von auditiven Inputs übernommen wurde.

"Wir müssen das frühe Leben als Gelegenheitsfenster betrachten, um die Funktionsweise des Gehirns zu gest alten", sagte Bedny. "Das soll nicht heißen, dass spätere Erfahrungen nichts ändern können, aber es ist einfacher, sich früh zu organisieren."

Bedny glaubt, dass Wissenschaftler durch ein besseres Verständnis, wie das Gehirn früh im Leben verdrahtet ist, möglicherweise lernen können, wie man es später im Leben neu verdrahtet.Es gibt nur noch sehr wenige Fälle von Sehkraftwiederherstellung, aber wenn sie häufiger wird, müssen Wissenschaftler herausfinden, wie sie das Gehirn des Patienten umschulen können, damit es den neuen visuellen Input verarbeiten kann.

"Die ungelöste Frage ist, ob das Gehirn umlernen kann und wie sich dieses Lernen im Gehirn eines Erwachsenen von dem eines Kindes unterscheidet", sagte Bedny.

Bedny hofft, in zukünftigen Studien die Verh altenskonsequenzen des MT-Wechsels untersuchen zu können. Dazu gehört, ob Blinde gegenüber Sehenden bei der auditiven Bewegungsverarbeitung im Vorteil sind und ob sie bei Wiederherstellung des Sehvermögens einen Nachteil haben.

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