[26.10.2010] Wie man die menschliche Lernleistung durch gezielte äußere Stimulation der Informationsübertragung im Gehirn beeinflussen kann, wollen Bochumer und Duisburg-Essener Forscher herausfinden. Dabei werden sie mit rund 210.000 Euro vom Mercator Research Center Ruhr unterstützt, einer Initiative der Stiftung Mercator und der Universitätsallianz Metropole Ruhr. Das Forschungsprojekt steht unter Federführung von Prof. Dr. Martin Tegenthoff, Direktor der Neurologischen Klinik des Berufsgenossenschaftlichen Universitätsklinikums Bergmannsheil (Klinikum der RUB) und Prof. Dr. David G. Norris, Direktor des Erwin L. Hahn Instituts für Magnetresonanz der Universitäten Duisburg-Essen und Nijmegen. Beteiligt ist außerdem PD Dr. Hubert Dinse, Institut für Neuroinformatik der RUB.

Wie Botenstoffe das Lernen beeinflussen

Im Fokus des Projektes steht ein bestimmtes Übertragungssystem von Botenstoffen im menschlichen Gehirn (sogenanntes Neurotransmitter-System). Solche Systeme stellen die Informationsübertragung zwischen den Nervenzellen im Gehirn sicher. Dabei unterscheidet man erregende und hemmende Botenstoffe, die also entweder die Ausbreitung von Nervenreizen fördern oder verringern. Zur Gruppe der hemmenden Botenstoffe gehört die Gamma-Aminobuttersäure (GABA). Sie ist für das Lernen von entscheidender Bedeutung: „Wenn wir lernen, müssen sich die Nervenreize weiter ausbreiten können“, sagt Prof. Tegenthoff. „Dann wird im Gehirn die Ausschüttung von reizhemmenden Botenstoffen verringert.“ Somit bestehe ein enger Zusammenhang zwischen der Aktivität des GABA-Systems und der Lernleistung unseres Gehirns.

Magnetresonanz-Spektroskopie bei 7 Tesla

Welche Faktoren diesen Zusammenhang beeinflussen, wollen die Forscher genauer bestimmen: Dazu messen sie, wie sich die GABA-Konzentration bei Versuchspersonen verändert, wenn diese bestimmte sensorische und motorische Lernaufgaben ausführen. Möglich werden solche Messungen durch eine hochkomplexe, nicht-invasive Technik, der hochauflösenden Magnetresonanz-Spektroskopie bei 7 Tesla. Damit können chemische Substanzen im Gehirn ohne Beeinträchtigung der Versuchsperson identifiziert und messbar gemacht werden. Mit der enormen Feldstärke wird eine hohe räumliche Auflösung erreicht, so dass sehr genaue Einblicke in den menschlichen Körper möglich sind. Für diesen Teil der Kooperation ist Prof. David Norris verantwortlich, Direktor des Erwin L. Hahn Instituts und Professor am Donders Centre for Cognitive Neuroimaging in Nijmegen. Er erforscht mit seinem Team die 7 Tesla-Technologie und die Bedingungen, unter denen damit die GABA-Konzentration gemessen werden kann.

Neue Instrumente zur Therapie von Hirnschäden

„Fernziel unserer Forschung ist die Entwicklung von Verfahren, mit denen man die Konzentration des GABA-Botenstoffes gezielt beeinflussen kann“, erklärt Prof. Tegenthoff. „Dann hätten wir ein wirksames Instrument, um die Lernleistung von Patienten verbessern zu können. Gehirnerkrankungen und deren Folgen, zum Beispiel Lähmungen nach einem Schlaganfall, könnten so besser therapiert werden.“ Solche Verfahren ließen sich wahrscheinlich auf der Basis spezieller Elektro- oder Magnetstimulationstechniken entwickeln.

Gefördert von MERCUR

Das Projekt ist eines von insgesamt 17 Forschungsvorhaben, die das Mercator Research Center Ruhr (MERCUR) derzeit finanziert, um die strategische Kooperation der in der Universitätsallianz Metropole Ruhr verbundenen Universitäten Bochum, Dortmund und Duisburg-Essen zu fördern und so den Wissenschaftsstandort Ruhrgebiet nachhaltig zu stärken. Die Stiftung Mercator stellt MERCUR dafür ein Budget von 20 Millionen Euro für die nächsten fünf Jahre zur Verfügung.

Weitere Informationen:

Prof. Dr. Martin Tegenthoff
Direktor der Klinik für Neurologie
Berufsgenossenschaftliches Universitätsklinikum Bergmannsheil GmbH
Bürkle-de-la-Camp Platz 1
44789 Bochum
Tel.: 0234/302-6828
E-Mail: martin.tegenthoff@bergmannsheil.de

PD Dr. Hubert Dinse
Institut für Neuroinformatik
Ruhr-Universität-Bochum
Universitätsstraße 150
Gebäude ND, Raum NDEF 04/589c
44780 Bochum
Tel.: 0234/32-25565
E-Mail: hubert.dinse@neuroinformatik.ruhr-uni-bochum.de

Prof. Dr. David G. Norris
Direktor des Erwin L. Hahn Instituts für Magnetresonanz der Universitäten Duisburg-Essen und Nijmegen, UNESCO-Weltkulturerbe Zollverein, Leitstand Kokerei Zollverein
Arendahls Wiese 199
45141 Essen
Tel.: 0201/183-6070
E-Mail: david.norris@uni-due.de