Die unglaubliche Plastizität des Gehirns – 1. Teil

Der Karlsruher Neurologe Dr. med. Michael H. Stienen gibt uns in seinen Blogs – und vor allem Ihnen, werte Leserinnen und Leser – faszinierende Einblicke in die Welt der Neurologie! In diesem Artikel schreibt er auf klare, verständliche und nachvollziehbare Weise über die Fähigkeiten und die Arbeitsweise des „Wunderwerk Gehirn.“ Absolut lesenswert! Danke, Dr. Stienen, dass Sie Ihre Artikel mit uns teilen.

Neuroplastizität ist lebenslange, ständige Fähigkeit des Gehirns, sich strukturell – anatomisch und physiologisch – auf die Anforderungen der Umwelt einzustellen.

Es ist das Fundament des Gehirns: Lernen. Lassen Sie mich bitte das Entscheidende aus der Neurologie vorne weg bemerken, nämlich was sich aus dieser erstaunlichen lebenslangen Veränderungsfähigkeit des Gehirns ableitet: Zu jeder Zeit im Leben sind unsere Hirnleistungen verbesserungsfähig. Neuroplastizität ist die biologische – genauer – die neurophysiologische Erklärung, warum moderne Neurorehabilitation so überaus erfolgreich sein kann.

Erlauben Sie zunächst einleitend eine persönliche Begebenheit zu schildern, die begründet, warum mich dieses Thema, diese fabelhafte Fähigkeit des Gehirns Zeit meines medizinischen Lebens seit mehr als 30 Jahren bewegt und unverändert fasziniert.

Meine Generation von Ärzten wurde mit dem Dogma (=Lehrsatz) ausgebildet, dass das Gehirn – einmal ausgereift Mitte des 3. Lebensjahrzehnts – abzusterben beginne. Die weltweite Lehrmeinung war damals, dass es im Hirn beim Erwachsenen keine Veränderungen außer einen unaufhaltbaren langsamen Abbau mehr gibt – es sei quasi „hard-wired“ (fixiert verdrahtet). Dies war ein lange unwidersprochenes und entscheidendes – aber wie oft in der Wissenschaft falsches – Forschungsresultat eines der Väter der Neurowissenschaften, des Nobelpreisträgers Santiago Raymón y Cajal, vor mehr als 100 Jahren.

Da es dennoch Änderungen des Verhaltens und der Persönlichkeit bekanntermaßen ja gab, eine Tatsache, die zwar beobachtbar aber vor 30 Jahren noch ohne biologische Erklärung war, führte mich dies auf dem Wege zum Psychosomatiker. Damals war dieses noch junge Fachgebiet aus der Neurologie und der Inneren Medizin hervorgegangen. Wichtige Begründer waren Viktor von Weizäcker oder Thure von Uexküll. Die Psychosomatik war quasi als ein „sprechender“ Hausarzt geplant. Also: körperliche Untersuchungen, kleine apparative Diagnostik und Reden („Talking cure“ = Gesprächstherapie als Ursprung der Psychoanalyse nach Sigmund Freud), also das ärztlich-therapeutische Gespräch als wichtigster Teil der Behandlung. Und somit saß ich 1997 mit dieser Perspektive in meiner kleinen Praxis in der Kölner Südstadt. Meine Ausbildung zum Psychoanalytiker war bereits weit fortgeschritten, als ich einen Vortrag von Stavros Mentzos über Erfolge der Psychotherapie bei Patienten hörte, die mittels einer Bildgebung des Gehirns vor und nach der Therapie untersucht wurden. Bei dieser Methode, der funktionellen Kernspintomografie (fMRT), lassen sich Veränderungen im Gehirn darstellen. Genau dies gelang in der Studie: erfolgreich psychotherapeutisch Behandelte zeigten erkennbare anatomisch-strukturelle Veränderungen im Gehirn! Dies, heute nichts Besonderes mehr, erschütterte mein berufliches und ärztliches Glaubensfundament. Folglich ist das Gehirn nicht „hard-“ sondern „soft-wired“ (also weich verdrahtet).

Ab dieser Zeit wollte ich nicht mehr in den Vergangenheiten der Patienten herumwurmen, sondern verstehen lernen, wie in aller Welt sich das Gehirn aktiv zum Besseren verändern lässt. Ich war elektrisiert und bin es seitdem unverändert.

Unser Gehirn: Ein sich stetig wandelndes System überbordender Vielfältigkeit.

Zur Theorie: In den ersten drei Jahren des Lebens wächst das Gehirn am schnellsten und formt sehr mannigfaltige und weit verzweigte Netzwerke. Dies sind Zusammenschlüsse von Neuronen (Nervenzellen) mit den Verbindungsbahnen (Axonen), die für bestimmte Aufgaben zuständig sind, so fundamental für die verschiedenen Sinne Sehen, Hören, Tasten, Schmecken und Riechen und für motorische Programme natürlich. Diese Netzwerke spezifizieren sich je nach den Anforderungen in der jeweiligen Umwelt immer weiter. Je mehr und je häufiger ein Netzwerk „benutzt“ bzw. gebraucht wird, desto besser und rascher gelingt die Informationsverarbeitung. Bestimmte Netzwerke bilden sich erst völlig neu oder Voranlagen: so ist bei Kindern, die Lesen gelernt haben, dieses „Lesen-Netzwerk“ nachweisbar, bei Kindern jedoch, die Analphabetiker sind, fehlt es; deren Hirnregionen für Sehen, Hören und Sprechen sind nicht so eng miteinander verknüpft worden. Netzwerke die eine Voranlage haben sind z. B. Sprechen oder Gehen.

Zudem: man kennt „Lernfenster“, also Phasen, in denen das Gehirn etwas sehr leicht lernen kann und für diese Anforderungen besonders veränderbar, also formbar und plastisch ist. Einfaches Beispiel: mehrere Sprachen von Lebensbeginn an zu lernen, ist spielend einfach. Wenn man jedoch erst als Erwachsener beginnt, eine zweite Sprache zu lernen, fällt es schwer und man kann nie das Niveau von frühem Lernen erreichen. Das „Lernfenster“ für Spracherwerb schließt sich im Laufe der Kindheit.

Diese Veränderbarkeit gilt – wenn auch begrenzter – im erwachsenen Gehirn. Jedoch: die überbordende Vielfältigkeit des kindlichen Gehirns spiegelt die Möglichkeit wider, sich an alle Umwelten auf unserem Planeten anzupassen. Netzwerke, die gebraucht werden, werden verstärkt, nicht genutzte Anlagen schrumpfen. Insbesondere mit der Pubertät schrumpfen diese Netzwerke auf diejenigen zurück, die in der jeweiligen Welt in der man lebt gebraucht werden. Das sind natürlich andere, wenn ein Mensch im Amazonas, der Antarktis, auf einem Schiff als See-Nomade im Südpazifik, in der Sahara oder in unseren Mega-Cities lebt. Jedes Gehirn ist einzigartig: niemals zuvor und niemals wieder ist es möglich, dieses zu kopieren: jedes Gehirn ist eine „Spezialanfertigung“. Jedes Gehirn ist ein Unikat, ein einzigartiges Werk, lebensverdrahtet – Live-wired – und belegt, wie sehr unser tägliches Handeln in unserer Lebenswelt, in unserer jeweiligen Umwelt, zu diesem Prozess beiträgt.

Neuroplastizität – bis ins hohe Alter vorhanden.

Eine zudem neue Erkenntnis der letzten 30 Jahren ist, dass diese Veränderbarkeit, „Neuroplastiziät“, zwar bei Erwachsenen nicht mehr so ausgeprägt wie als Kind, aber weiter zeitlebens bis ins hohe Alter vorhanden ist. Wie wir uns verhalten, was wir jeden Tag tun, wie wir unser Gehirn benutzen, ob beim Lesen, Sprachen lernen, Sport treiben oder nur beim Fernsehen – immer passt sich das Gehirn als Folge dieser gelernten Eindrücke tagtäglich an. Jeder hat es folglich in der Hand, sein Gehirn zum Besseren zu formen. Und wenn man sich mehrere Stunden vom TV berieseln lässt, schrumpft das Gehirn leider, da es weitgehend unterfordert wird und sich mehr oder weniger langweilt. Und: Was die Biologie nicht braucht, wird dann abgebaut, da es Energie kostet. Es gilt der geflügelte Spruch: „Use it or loose it!“

Es ist diese bemerkenswerte lebenslange Fähigkeit des Gehirns, sich auf die jeweiligen Umweltanforderungen motorisch und geistig in der biologischen Struktur selbststabilisierend und selbsterhaltend zu verändern. Das ist Leben! Nervennetzwerke in unserem Gehirn, die benutzt und gefordert werden, arbeiten schneller und effizienter, Netzwerke, die nicht benutzt werden, bauen ab und werden langsamer und schlechter. Jeder kennt dies: Wer jeden Tag z. B. eine neu begonnene Sportart einübt oder eine Sprache täglich eine Stunde lernt, kann dies bereits nach sechs Wochen durchaus ganz passabel. Wenn man jedoch z. B. das Schul-Englisch 20 Jahre nicht benutzt, ist es weitgehend verlorengegangen. Die Schattenseite ist „aktives Verlernen“, dem eine Veränderung im Gehirn zugrunde liegt.

Die gute Nachricht aber lautet: Alle leichten bis mäßigen Hirnleistungsbeschwerden lassen sich bei adäquatem Training auf ein normales Erwachsenenniveau anheben. Dies erfordert einen auf die jeweiligen Beschwerden ausgerichteten zielgenauen und personalisierten Therapieplan.

Ein wichtiger struktureller Änderungsprozess ist der Umbau der Nervenzellkontakte, Synapsen genannt. Dies sind die Kontaktstellen, an denen quasi die Information von einer zur anderen Zelle weitergegeben wird. Es sind Kontaktstellen, die sich vergrößern können, wenn sie vermehrt benutzt werden, aber auch verkleinern können, je nach Notwendigkeit. Dies bewirkt entweder raschere Übertragung oder bei Verkleinerung mit Rezeptorabbau eine Verlangsamung der Informationsübertragung.

Es gilt die grundlegende Regel der Neuroplastizität: „What fires together wires together!“ – übersetzt: Was zusammen feuert, vernetzt sich. – nach Donald O. Hebb (1949), einem der Pioniere, der die neurophysiologischen Grundlagen treffend beschrieb, ohne dass er damals Methoden hatte, dies zu beweisen.

Neue Hirnzellen werden ein Leben lang gebildet – seit 20 Jahren in der Wissenschaft bekannt, aber leider noch kein Allgemeinwissen.

Hinzu kommt eine weitere, äußert bemerkenswerte biologische Fähigkeit, die ebenfalls keine 20 Jahre bekannt ist: Wir sind lebenslang in der Lage, neue Hirnzellen zu bilden, dies wird „adulte Neurogenesis“ genannt. Diese Entdeckung war wissenschaftliche Furore.  Diese neuen Hirnzellen werden in einer sehr wichtigen und damit auch sehr verletzbaren Region – da sehr von Energiezufuhr abhängig – dem Hippocampus, gebildet. Dieses Hirnareal ist für Gedächtnisbildung, also für ständiges Erinnern und Lernen aber auch für die örtliche Orientierung, von höchster Bedeutung.

Teil 2 folgt in Kürze.