Apollos Fluch und Segen: Musizieren als Neuroplastizitätsmotor

Einleitung: Musik machen als Plastizitätsmotor

Es steht außer Frage, dass Musik machen auf professioneller Ebene eine der anspruchsvollsten und faszinierendsten menschlichen Erfahrungen ist. Es beinhaltet die präzise Ausführung von sehr schnellen, in vielen Fällen enorm komplexen Bewegungsabläufen, welche strukturiert und mit kontinuierlicher auditiver, somatosensorischer und visueller Rückmeldung koordiniert werden müssen. Weiterhin erfordert es den Abruf von musikalischer, motorischer und multisensorischer Informationen aus dem Kurz- sowie Langzeitgedächtnis und beruht auf fortlaufender Planung der aktuellen Darbietung im Arbeitsgedächtnis. Die motorische Ausführung muss antizipiert, überwacht und nahezu in Echtzeit angepasst werden (Brown et al. 2015). Gleichzeitig sollte Musik ausdrucksvoll dargeboten werden, was einer Anreicherung der Darbietung mit angeborenen und kulturell erworbenen emotionalen Gesten bedarf.

Übung ist notwendig, um all diese Fähigkeiten zu entwickeln und diese komplexen Aufgaben auszuführen. Die einflussreichste Studie diesbezüglich wurde 1993 von Ericsson und Kollegen mit Studenten der Berliner Universität der Künste durchgeführt (Ericsson et al. 1993). Dabei berücksichtigten sie nicht nur die Zeit, welche zum Üben investiert wurde, sondern auch die Qualität des Übens und stellten ein Konzept des „zielgerichteten Übens“ als Voraussetzung für den Erwerb von exzellenten Fähigkeiten vor. Zielgerichtetes Üben („deliberate practice“) ist eine Kombination aus zielorientiertem, strukturiertem und engagiertem Üben mit Motivation, Anleitung und gezielter Aufmerksamkeit. Ericsson und Mitarbeiter argumentierten, dass ein bedeutender Unterschied zwischen professionellen und Amateurmusikern sowie im Allgemeinen zwischen mehr bzw. weniger erfolgreichen Musikschülern im Ausmaß von zielgerichtetem Üben liegt (Ericsson und Lehmann 1996). Außergewöhnlich begabte Musiker wenden daher ein weitaus höheres Maß an Anstrengung und Konzentration während ihres Übens auf als weniger begabte Musiker und planen und kontrollieren ihr Spiel mehr, indem sie ihre Aufmerksamkeit auf das zu übende Stück und dessen Verbesserungsmöglichkeiten lenken. Außerdem bauen sie sich oft ein soziales Netzwerk an Gleichgesinnten, häufig aus dem Familien- und Freundeskreis auf, die sie unterstützen.

Das Konzept des zielgerichteten Übens wurde verfeinert als klar wurde, dass nicht nur die Dauer des Übens, sondern auch der Zeitpunkt im Leben, zu dem intensives zielgerichtetes Üben begonnen wurde, als wichtige Variablen erkannt wurden. In der auditorischen Entwicklung zum Beispiel existieren sensitive Perioden – „Gelegenheitsfenster“ – für den Erwerb des sogenannten „absoluten Gehörs“. Der Ausdruck „absolutes Gehör“ beschreibt die Fähigkeit, einen Ton ohne Referenzton benennen zu können. Es kann als Spezialfall des auditorischen Langzeitgedächtnisses betrachtet werden und ist stark mit intensiver, frühkindlicher musikalischer Erfahrung, normalerweise vor dem siebten Lebensjahr, verknüpft (Baharloo et al. 1998; Miyazaki 1998; Sergeant 1968). Dennoch könnte eine genetische Prädisposition eine Rolle spielen, da das absolute Gehör in bestimmten ostasiatischen Bevölkerungsgruppen häufiger ist und zudem innerhalb einer Familie gehäuft auftreten kann (Baharloo et al. 2000; Gregersen et al. 2001). Im sensomotorischen Bereich führt frühes Üben vor dem siebten Lebensjahr zu optimierten und stabileren motorischen Abläufen (Furuya et al. 2014a) und zu kleineren, jedoch effizienteren neuronalen Netzwerken, verglichen mit Üben, das später im Leben begonnen wurde. Das bedeutet, dass für spezifische sensomotorische Fähigkeiten, wie zum Beispiel schnelle und unabhängige Fingerbewegungen, sensitive Perioden während der Entwicklung und Reifung des zentralen Nervensystems existieren, vergleichbar mit denen für auditorische und somatosensorischen Fähigkeiten (Ragert et al. 2003).

Das Thema Anlage versus Umwelt beziehungsweise genetische Prädisposition versus Einflüsse aus der Umwelt und Erlernen musikalischer Fertigkeiten ist komplex, da der Erfolg des Lernens genetischer Variabilität unterliegt. Allgemeine Beobachtungen legen nahe, dass Lernerfolge trotz gleichen Lernumfangs nicht für alle Individuen gleich sind. Beweise dafür, dass prä-existente individuelle Unterschiede zum Lernerfolg beitragen, brachte eine umfangreiche schwedische Zwillingsstudie, welche zeigte, dass Neigung zum Üben teilweise vererbt werden kann (Mosing et al. 2014). In einer Reihe von Studien untersuchten Schellenberg und Mitarbeiter den Anteil von kognitiven und persönlichkeitsbezogenen Variablen bei der musikalischen Ausbildung. Sie konnten zeigen, dass Jugendliche, die musizieren, besser bei kognitiven Tests abschneiden, Eltern mit besserer Bildung haben und sich selbst mit „offen für Erfahrungen“ in Persönlichkeitstests beschreiben (Corrigall et al. 2013). In der Expertiseforschung häufen sich ebenso Ergebnisse, die darauf hinweisen, dass Lernerfolge zum Teil aufgrund von prä-existenten strukturellen oder funktionellen Merkmalen des Gehirns vorhersagbar sind (Herholz et al. 2015). Ein überzeugendes Beispiel von dysfunktioneller genetischer Prädisposition ist die kongenitale Amusie, eine vererbbare Teilleistungsschwäche, die durch fehlende oder hochgradig eingeschränkte Wahrnehmung von Tonhöhen charakterisiert ist (Gingras et al. 2015). Im sensomotorischen Bereich hat die Musikerdystonie, der Verlust der motorischen Kontrolle von lang geübten Bewegungsabläufen beim Spielen eines Instrumentes, bei ungefähr einem Drittel aller betroffenen Musikern eine stark genetische Komponte (Schmidt et al. 2009).

Auf der anderen Seite bedarf es eindeutig der Übung, um musikalische Expertise zu erlangen. Eine große Anzahl von Studien konnte zeigen, dass die kumulative Lebensübezeit stark mit der Leistung bei musikalischen Aufgaben, aber auch mit Hirnfunktion und -struktur korreliert (Amunts et al. 1997; Bengtsson et al. 2005; Bermudez et al. 2008; Chen et al. 2008a; Oechslin et al. 2010). Zusammenfassend tragen sowohl genetisch determinierte Veranlagung als auch Erfahrung zu musikalischer Expertise bei und die relative Balance zwischen diesen beiden Faktoren mag sich in spezifischen Aspekten der vielen verschiedenen musikalischen Fähigkeiten unterscheiden. Weiterhin scheint es so zu sein, dass frühe sensitive Perioden existieren, in welchen musikalische Stimulierung bzw. musikalische Ausbildung erfolgen muss, um so den fruchtbaren Boden zu schaffen, um im späteren Leben eine herausragende Expertise zu entwickeln. Dieses wird am besten durch die Gerüst-Metapher illustriert (Steele et al. 2013): Ein früher Ausbildungsbeginn legt den Grundstein für ein „Gebäudegerüst“, auf dem im späteren Leben eine „Wolkenkratzer-ähnliche“ Expertise aufgebaut werden kann, wohingegen ein später Ausbildungsbeginn nur moderate Ergebnisse, selbst nach langem und intensivem Training, ermö√glicht. Natürlich können sich diese Gerüste je nach Bereich unterscheiden. Zum Beispiel sind die Voraussetzungen für die sensomotorischen Spitzenleistungen und die atemberaubende Fingerfertigkeit des legendären chinesischen Pianisten Lang Lang einerseits die genetischen Anlagen, andererseits das sehr intensive frühzeitige Training vor dem Alter von sechs Jahren. Vorrausetzungen für emotionale Höchstleistungen, wie sie sich in der stimmlichen Ausdruckskraft der verstorbenen französischen Sängerin Edith Piaf finden, sind neben einer genetischen Prädisposition die zahlreichen emotional tiefgreifenden und teilweise traumatisierenden Erlebnisse im Kindes- und Jugendalter. Das gesangstechnische Niveau, die sensomotorische „Expertise“ spielte bei ihr keine vorangige Rolle, zumal sie nie eine professionelle Ausbildung als Sängerin erhielt.

Wie wir gesehen haben, bedarf professionelles Musizieren einer Reihe von Fähigkeiten, welche in verschiedenen, jedoch überlappenden Hirnregionen repräsentiert sind. Auditorische Fertigkeiten wie das oben erwähnte absolute Gehör, die Fähigkeit, rhythmische Unterschiede zu erkennen (etwa im „groove“) sowie minimale Tonhöhen zu unterscheiden (z. B. beim Stimmen einer Violine) oder das auditorische Langzeitgedächtnis (z. B. Behalten einer 12-Tonfolge), werden hauptsächlich in den Temporallappen beider Hemisphären, mit einer Tendenz zur Dominanz der rechten Hemisphäre, verarbeitet. Dennoch können übungsabhängige plastische Anpassungen in Zusammenhang mit auditiver und musikalischer Expertise bereits in der aufsteigenden auditorischen Bahn auf Höhe des Hirnstammes nachgewiesen werden (Skoe und Kraus 2013). Sensomotorische Fertigkeiten wie niedrige Zwei-Punkte-Diskrimination Schwellenwerte und hohe taktile Sensitivität (z. B. des linken kleinen Fingers bei professionellen Violonisten), zweihändige und zweifüßige Koordination (z. B. bei Klavier- oder Orgelspielern), schnelle Fingerbeweglichkeit (z. B. Arpeggios der rechten Hand auf der klassichen Gitarre) oder komplexe Handstellungen (z. B. die linke Hand auf der elektrischen Gitarre) sind in prämotorischen, motorischen und parietalen Kortexbereichen sowie in subkortikalen Hirnstrukturen wie den Basalganglien und dem Cerebellum repräsentiert. Emotionale und performative Fähigkeiten werden durch individualisierte prä- und orbitofrontale Hirnstrukturen sowie vom limbischen System getragen. Selbstwahrnehmung, Antizipation der Folgen des eigenen Handelns, Motivation und Aufmerksamkeitsfokussierung (was alles zum zielorientierten konzentrierten Üben beiträgt) rekrutieren ein weit verzweigtes Netzwerk, welches die lateralen präfrontalen und parietalen Kortizes, limbische Strukturen und besonders Kerne, die an der Motivationssteuerung beteiligt sind (VTA und Nucleus accumbens) mit einschließt. Darüber hinaus sind die im Hippocampus verorteten Gedächntisstrukturen von großer Bedeutung. All diese Bereiche und die sie verbindenden Nervenfaserstrukturen unterliegen beim Musizieren funktionellen sowie strukturellen Veränderungen, ein Phänomen, das durch die adaptive Pastizität des Gehirns bedingt ist.

Die Plastizität des Gehirns beschreibt die allgemeine Fähigkeit unseres zentralen Nervensystems, sich im Laufe des Lebens an Umwelteinflüsse und neue Anforderungen anzupassen. Plastizität wird typischerweise bei komplexen Aufgaben, welche stark verhaltensrelevant sind und unter emotionaler und motivationaler Beteiligung gelöst werden müssen, beobachtet. Die lebenslangen Aktivitäten von ausgebildeten Musikern sind ideale Voraussetzungen für Plastizität im Gehirn (als Review-Artikel siehe Schlaug 2015). Im Falle von musikalischer Expertise werden die oben genannten Prozesse von Veränderungen begleitet, welche nicht nur die Funktionen der neuronalen Netzwerke im Gehirn infolge von verstärkten synaptischen Verbindungen betreffen, sondern auch deren Gesamtstruktur. In Bezug auf die Mechanismen und mikrostrukturellen Auswirkungen von Plastizität, sind wir noch weit davon entfernt, die molekularen und zellulären Prozesse, welche diesen Anpassungen zugrunde liegen, in ihrer Ganzheit zu verstehen. Die Plastizität des Gehirns vollzieht sich auf unterschiedlichen Zeitskalen. Zum Beispiel können Effizienz und Größe von Synapsen in einem Zeitfenster von Sekunden bis Minuten verändert werden, während das Wachstum von neuen Synapsen und Dendriten Stunden bis Tage dauern kann. Ein Anstieg der Dichte von grauer Substanz, welche hauptsächlich eine Ausdehnung von Neuronen bei gesteigertem Zellmetabolismus widerspiegelt, benötigt vermutlich mehrere Wochen. Die Dichte der weißen Substanz nimmt infolge von musikalischem Üben ebenfalls zu. Dieser Effekt wird primär auf die Ausdehnung von Myelinzellen zurückgeführt, welche die Nervenfasern (Axone) und Dendriten ummanteln. Unter Bedingungen, die eine schnelle Informationsweiterleitung und hohe zeitliche Präzision verlangen, reagieren diese Myelinzellen mit Wachstum und als Folge davon steigt die Nervenleitgeschwindigkeit und die Genauigkeit der Signalübermittlung. Schließlich können ganze Hirnregionen, welche bei spezifische Aufgaben beansprucht werden, nach langzeitigem Training an Größe zunehmen. Dies geschieht aufgrund des Wachstums von Strukturen, welche die Nervenfunktionen unterstützen, wie zum Beispiel Blutkapillare und Gliagewebe.

Es gibt vier mögliche Argumente, warum die Auswirkungen auf die Plastizität des Gehirns beim Musizieren ausgeprägter sind als bei anderen Fertigkeiten, die ebenfalls Expertise voraussetzen. Erstens ist die Intensität von zielgerichtetem Üben ausgesprochen hoch: Studenten an deutschen Musikhochschulen haben im Durchschnitt 10 Jahre und 10.000 h mit zielorientiertem Üben verbracht, um die anspruchsvolle Aufnahmeprüfung zu bestehen (Ericsson et al. 1993). Zweitens beginnt die musikalische Erziehung von denjenigen, die später professionelle Musiker werden, sehr früh, manchmal vor dem sechsten Lebensjahr, wenn das Anpassungsvermögen des zentralen Nervensystems noch am größten ist. Drittens werden musikalische Aktivitäten stark mit Zuständen hoher Erregung und positiven Emotionen, jedoch auch mit Stressfaktoren wie Lampenfieber verbunden. Hierbei unterstützen neuroaktive Hormone, wie zum Beispiel Adrenalin (Erregung), Endorphine (Freude), Dopamin (Belohnung) und Stresshormone (Angst vor Versagen) neuroplastische Anpassungen. Viertens ist das öffentliche Aufführen von Musik häufig an starke soziale Gefühle geknüpft, die man am besten als „Aufgehen in der Menge“ und „Verbundenheit mit dem Publikum“ umschreiben könnte. Die Folge daraus ist ein Anstieg der Oxytozin- und Serotonin-Ausschüttung, was ebenfalls plastische Anpassungen begünstigt.

Trotzdem sollten wir vorsichtig mit der Behauptung sein, dass Musik ausgeprägtere plastische Veränderungen im Gehirn bewirkt als andere professionelle Aktivitäten, da mit der Methode des Gruppenvergleiches auch Selektionseffekte eine Rolle spielen können. Dies könnte zum Beispiel bei Untersuchungen von Gruppen professioneller Pianisten mit „Nicht-Musikern“, wie in unserer Studie von Vaquero et al. (2015), eine Rolle gespielt haben: Pianisten erleben ähnliche kulturelle Anpassung und nehmen auf Grund der stark reglementierten „kanonischen“ Ausbildung an sehr ähnlichen Aktivitäten teil, verglichen mit Gruppen von Nicht-Musikern wie beispielsweise Medizinstudenten. Die Erstgenannten lernen viele Jahre lang dieselben Etüden von Hanon, Czerny und Chopin, was sehr wohl ähnliche Anpassungen des Gehirns zur Folge haben kann. In anderen kreativen Bereichen wie der visuellen Kunst, der Schriftstellerei, der Architektur, Jazz Improvisation und Komposition könnte individualisiertes Lernen verschiedenartigere neuroplastistische Auswirkungen haben, welche auf Grund der hohen Varabilität in Gruppenvergleichen nicht auffallen würden.

Gehirnregionen, die beim Musizieren eine Rolle spielen: eine Übersicht

Wie oben beschrieben, erfordert das Spielen eines Instrumentes oder Singen auf professionellem Niveau außergewöhnlich gut ausgebildete auditorische, sensomotorische und emotional-kommunikative Fähigkeiten. Sie werden über viele Jahre intensiver Übung erworben und abgespeichert und müssen durch weiteres regelmäßiges Üben aufrecht erhalten werden. Zum Erhalt der musikalischen Leistung und zur Perfektionierung im Verlaufe des Lebens bedarf es auditiver Rückkopplung; ebenso müssen „emotionale“ limbische Hirnregionen aktiviert werden, um ein ergreifendes und zu Herzen sprechendes Spiel zu ermöglichen. Professionelles Musizieren beruht somit überwiegend auf einer hoch entwickelten auditorisch-motorisch-emotionalen Integrationsfähigkeit, die einerseits durch erhöhte neuronale Konnektivität, andererseits durch funktionale und strukturelle Anpassung von beteiligten Gehirnarealen wider gespiegelt werden. Es folgt eine kurze Übersicht der zahlreichen Gehirnregionen, die beim Musizieren eine Rolle spielen.

Wahrnehmung von Musik beansprucht primäre und sekundäre auditorische Areale (A1, A1) sowie auditorische Assoziationsareale (AA) in den beiden Temporallappen. Das primäre auditorische Areal, welches sich im oberen Bereich des Temporallappens im Heschl Gyrus befindet, erhält seinen überwiegenden Input vom kontralateralen Innenohr über die aufsteigende Hörbahn. Das Areal ist hauptsächlich bei der Verarbeitung von auditorischen Grundprozessen beteiligt, wie der Wahrnehmung von Tonhöhe, Lautstärke sowie von Zeitstrukturen und Klangspektren. Der linke primäre auditorische Kortex ist eher auf die rasche Analyse von Zeitstrukturen spezialisiert, wie z. B. den versetzten Stimmeinsatz bei der Artikulation von „da“ oder „ta“. Die rechte Seite dagegen ist hauptsächlich für die spektrale Auflösung von Tönen verantwortlich. Die sekundären auditorischen Areale umgeben den Primärbereich gürtelförmig. Hier werden komplexere auditorische Elemente wie Klangfarbe verarbeitet. Schließlich findet in den auditorischen Assoziatonsarealen auditorische Gestaltswahrnehmung statt. Auditorische Gestalten können z. B. als Tonhöhe-Zeit-Muster wie Melodien und Wörter verstanden werden. Bei Rechtshändern, sowie bei ungefähr 95 % aller Linkshänder, ist das Wernicke-Areal im linksposterioren Bereich des oberen Temporallappens auf Sprachverständnis spezialisiert.

Im Gegensatz zu der frühen auditiven Verarbeitung von einfachen akustischen Strukturen ist Musikhören eine weitaus komplexere Aufgabe. Musik wird nicht nur als eine sich in der Zeit entfaltende akustische Struktur wahrgenommen, sondern erzeugt auch Assoziationen, Emotionen, Erwartungen usw. Derartige Erfahrungen beruhen auf einem komplexen Zusammenspiel von perzeptuellen, kognitiven und emotionalen Vorgängen. Über die Zeit integriert und oft mit biografischen Erinnerungen verknüpft, ermöglichen sie es uns, starke Emotionen zu empfinden. Diese werden in den Strukturen des limbischen Systems, wie dem ventralen tegmentalen Bereich des Mesenzephalon oder des Nucleus accumbens im basalen Vorderhirn verarbeitet (Salimpoor et al. 2013). Soziale Emotionen, welche durch das Hören und Spielen von Musik hervorgerufen werden, sind mit dem Hippocampus, welcher tief im Temporallappen liegt, und dem dorsolateren präfrontalen Kortex, überwiegend in der rechten Gehirnhälfte, verknüpft.

Musizieren beruht auf lang geübten Willkürbewegungen, die vier kortikale Bereiche in beiden Gehirnhälften beanspruchen: das primäre motorische Areal (M1) im Gyrus praecentralis, direkt vor der Sulcus centralis gelegen; das supplementäre motorische Areal (SMA), vor M1 im Frontallappen und an der Innenseite des Interhemisphärenspalts gelegen; das cinguläre motorische Areal (CMA) im Interhemisphärenspalt über dem Corpus callosum; und das prämotorische Areal (PMA), welches an die laterale Seite des primären motorischen Areals angrenzt (siehe Abb. 1).

Abb. 1:

Gehirnregionen, die an der sensorischen und motorischen Verarbeitung von Musik beteiligt sind. Die linke Gehirnhälfte ist im Vordergrund gezeigt; die rechte Hälfte im Hintergrund. Die Zahlen beziehen sich auf die entsprechenden Brodmann-Areale, eine Bezeichnung von kortikalen Arealen, welche die Feinstruktur des Nervengewebes beschreibt

SMA, PMA und CMA können als sekundäre motorische Areale beschrieben werden, da sie überwiegend für die Verarbeitung von Bewegungsmustern und nicht so sehr von einfachen Bewegungsabläufen beansprucht werden. Neben kortikalen Arealen gehören zu den motorischen Systemen auch die subkortikalen Strukturen der Basalganglien und des Cerebellum. Auch ist konstante kinästhetische Rückmeldung erforderlich, um die motorische Aktivität zu kontrollieren; diese kommt vom primären somatosensorischen Areal (S1) hinter dem Sulcus centralis im Parietallappen. Dieser ist in vielen Aspekten bei der Verarbeitung von Bewegung involviert und stellt einen Bereich dar, in dem Informationen von zahlreichen sensorischen Regionen zusammentreffen. Im hinteren Parietalbereich werden die Körperkoordinaten im Raum erfasst und berechnet und visuelle Information wird in diese Koordinaten umgesetzt. Bei Musikern wird dieser Bereich stark bei Aufgaben aktiviert, die multisensorische Integration involvieren zum Beispiel während des Spielens von komplexen Musikstücken (Haslinger et al. 2005), der Umsetzung von Tonhöheninformation in Bewegungskoordinaten (Brown et al. 2013) und von musikalischer Notierung in die entsprechenden motorischen Ausführungen (Stewart et al. 2003).

Das primäre motorische Areal (M1) spiegelt in topografischer Anordnung die Bewegung verschiedener Körperteile wider. Die Abbildung des Beines findet sich an der Ober- und Innenseite der Gehirnhälfte, des Armes im oberen Teil und die der Hand und des Mundes im unteren Teil von M 1. Die Zuordnung von bestimmten Körperteilen zu den entsprechenden Hirnregionen nennt man „somatotope“ oder „homunculare“ Gliederung. So wie der motorische Homunculus kopfstehend abgebildet wird, befindet sich auch der sensorische Homunculus auf der anderen Seite des Sulcus centralis. Die Proportionen sowohl des motorischen als auch des sensorischen Homunculus sind deutlich verzerrt, da sie durch die Dichte an motorischen und sensorischen Innervationen aus den entsprechenden Körperteilen bestimmt werden. Kontrollierte Feinbewegungen der Zunge zum Beispiel benötigen deutlich mehr Nervenfasern, die Informationen zu diesem Muskel weiterleiten als kontrollierte Muskelbewegungen am Rücken. Somit beanspruchen die Hand, Lippen und Zunge fast zwei Drittel der Neuronen in diesem Bereich. Allerdings kann die relative Abbildung von Körperteilen je nach deren Gebrauch modifiziert werden. Außerdem deckt das primäre motorische Areal nicht einzelne Muskeln ab: Die muskulären Repräsentationen sind komplex angeordnet, sodass eher die Ausführung von einfachen Bewegungen als die Aktivierung eines spezifischen Muskels ermöglich wird. Dies beruht auf der Tatsache, dass eine zweidimensionale Anordnung von Neuronen im M1 dreidimensionale Bewegungen im Raum umsetzen muss (Gentner und Classen 2006). Einfacher ausgedrückt sind unserem Gehirn nicht einzelne Muskeln sondern vielmehr Bewegungsabläufe zugeordnet.

Das supplementäre motorische Areal (SMA) ist hauptsächlich an der Erstellung komplexer Bewegungsabläufe beteiligt. Es ist auch für die Verarbeitung von Rhythmus und Tonhöhe von Bedeutung (Hikosaka und Nakamura 2002). Begabte Musiker sowie Nicht-Musiker beanspruchen das SMA beim Musizieren oder bei der Vorstellung, Musik zu hören bzw. selbst zu musizieren (de Manzano und Ullén 2012; Herholz und Zatorre 2012). Dies legt nahe, dass das SMA ausschlaggebend für die Fähigkeit von Experten ist, Musik sequenziell, gewissermaßen Ton für Ton zu konzipieren.

Das prämotorische Areal (PMA) wird überwiegend dann beansprucht, wenn extern getriggertes Verhalten geplant und vorbereitet wird. Es ist an Lernprozessen, Ausführung und Erkennung von Bewegungen beteiligt und scheint von besonderer Bedeutung für die Bearbeitung von visueller Information zu sein, wenn diese für das Planen von Bewegungsabläufen erforderlich ist. Das PMA ist ebenso für die Verarbeitung von komplexen Rhythmen verantwortlich (Chen et al. 2008b).

Die Rolle des cingulären motorischen Areals (CMA) wird noch diskutiert. Elektrostimulation und bildgebende Verfahren veranschaulichen seine Beteiligung an der Auswahl von motorischen Programmen in Situationen, in denen diese ausschlaggebend sind um Belohnung zu erlangen oder Bestrafung zu vermeiden. Dies läßt eine enge Verknüpfung zwischen dem Gyrus cinguli und dem limbischen System, in dem Emotionen verarbeitet werden, vermuten. Das CMA mag somit eine bedeutende Rolle bei der Integration von kortikalen kognitiven und limbisch-emotionalen Abläufen spielen, wie zum Beispiel bei der Fehlerverarbeitung während einer Musikdarbietung.

Die Basalganglien, die tief in den Gehirnhälften eingebettet liegen, sind beidseitig über den Thalamus mit den motorischen und sensorischen Kortizes verbunden und bilden somit einen der „Loops“ zwischen kortikalen und sub-kortikalen Arealen. Sie sind unabdingbar für jegliche Art von Willkürmotorik und spielen eine zentrale Rolle bei der Untergliederung von einzelnen Handlungsabläufen. Die Basalganglien stellen die anatomischen Strukturen dar, die hauptsächlich an der Automatisierung von geübten Bewegungen, wie z. B. fortlaufende Fingerbewegungen beteiligt sind. Hier besteht ihre besondere Aufgabe darin, entsprechende motorische Programme auszuwählen und Ziel und Richtung der Willkürbewegungen mit früheren Erfahrungen zu vergleichen. Besonders das mittlere Putamen scheint an der Speicherung von schnellen und automatisierten Bewegungsprogrammen beteiligt zu sein. Es unterliegt plastischen Anpassungen bei professionellen Musikern wie weiter unten noch beschrieben wird. Darüber hinaus werden Informationen zwischen dem Kortex und dem limbischen System, vor allem den Amygdala und dem Nucleus accumbens in den Basalganglien integriert. Somit verarbeiten und kontrollieren die Basalganglien gemeinsam mit dem Cingulum die emotionale Bewertung von motorischem Verhalten in Bezug auf erwartete Belohnung oder Bestrafung.

Das Cerebellum trägt maßgeblich zur zeitlichen Koordinierung und Präzision von Feinbewegungen bei. Es wird angenommen, dass es eine Rolle bei der Fehlerkorrektur und bei dem Erlernen von neuen Fähigkeiten spielt. Das Cerebellum ist vermutlich auch Teil eines Netzwerkes, das die interne Modelle, die Efferenzkopie hervorbringt. Der Ausdruck „internes Modell“ bezieht sich hier auf eine antizipatorische neuronale Repräsentation der sensorischen Folgen eines motorischen Befehls. Das Cerebellum ist nahezu mit allen Gehirnregionen verbunden, inklusive denen, welche für Gedächtnis und höhere kognitive Fähigkeiten bedeutend sind. Darauf basierend wurde postuliert, dass diese Struktur ein universales Kontrollsystem darstellt, welches generell an Lernprozessen und an der Optimierung einer ganzen Reihe von Gehirnfunktionen beteiligt ist (Ramnani 2014).

Auswirkungen des Übens auf Gehirnfunktionen

Die neuronalen Grundlagen der überlegenen auditiven Verarbeitung bei Musikern sind gut erforscht. Pantev und seine Kollegen lieferten 1998 erste Hinweise dafür, dass intensives Musizieren rezeptive Funktionen plastisch verändern kann. Sie berechneten mit dem MEG (Magentoenzephalogramm) die Dipolstärke der evozierten Magnetfelder als Maß für die Größe der angeregten Neuronenpopulationen bei Reaktionen auf Klaviertöne sowie auf Sinustöne gleicher Grundfrequenz und Lautstärke. Bei Musikern ist die Reaktion auf Klaviertöne (jedoch nicht auf reine Töne) um ~25 % höher als bei Nicht-Musikern. In einer Studie mit Violinisten und Trompetern war dieser Effekt am deutlichsten ausgeprägt bei Tönen, die von dem jeweiligen Instrument des Musikers erzeugt wurden (Hirata et al. 1999). Ereigniskorrelierte Potenziale, die auf kleine Änderungen in Rhythmus oder Tonhöhe hervorgerufen werden, sind bei Musikern deutlicher ausgeprägt als bei Nicht-Musikern (Münte et al. 2003). Selbst die Fähigkeit, Töne präzise zu lokalisieren ist der Plastizität unterworfen. Professionelle Dirigenten sind besser als Pianisten in der Lage, Schallquellen in der Peripherie des Hörfeldes aufzulösen. Dies zeigt sich auch in den evozierten Potenzialen, die bei einer Schallwahrnehmungsaufgabe bei Dirigenten in der Peripherie höhere Amplituden hatten als bei Pianisten oder Nicht-Musikern. Derartige funktionelle Anpassungen beschränken sich nicht auf den auditorischen Kortex, sondern können auch in den subkortikalen Bereichen der aufsteigenden Hörbahn beobachtet werden: Musikalisch geübte Personen weisen eine verstärkte Antwort der Steady-State Hirnstammpotenziale auf als Nicht-Musiker und haben darüber hinaus eine verbesserte Spracherkennensleistung bei hohem Hintergrundsrauschen (Wong et al. 2007).

Überlegene somatosensorische Wahrnehmung stellt eine weitere Grundlage für professionelles Musizieren auf hohem Niveau dar. Hierfür ist der kinästhetische Sinn von besonderer Bedeutung. Dieser ermöglicht Kontrolle und Rückmeldung von Muskeln, Sehnenspannung sowie Gelenkstellung, was wiederum die fortlaufende Überprüfung von Finger, Hand und Lippenstellung im Rahmen der Körper- und Instrumentenkoordinaten (z. B. die Tastatur, das Mundstück) erlaubt. Intensives musikalisches Üben wurde mit einer vergrößerten zentralnervösen Repräsentation von von Finger- oder Handkarten in Verbindung gebracht. Beispielsweise wurde gezeigt, dass die somatosensorische Repräsentation des linken Kleinfingers von Streichern größer als die von Nicht-Musikern ist. Musiker, die in früher Kindheit mit dem Üben des Streichinstrumentes begonnen haben (<13 Jahre) wiesen ebenfalls eine größere kortikale Repräsentation dieses Fingers auf als diejenigen, die erst später im Leben angefangen haben. Dies zeigt sich auch in Verhaltensdaten, denn Musiker, die früh mit dem Üben begonnen haben, besitzen auch einer niedrigere Zweipunktunterscheidungsschwelle an den Fingerspitzen. (Ragert et al. 2003).

Veränderungen von motorischen Funktionen, die durch den Erwerb von musikalischer Expertise hervorgerufen wurden, können mit elektrophysiologischen Methoden erfasst werden. Befunde sind hier herabgesetzte Schwellenwerte motorischer Erregbarkeit (Ridding et al. 2002, Pascual-Leone 2001), Veränderungen von motorisch rezeptiven Feldern (Pascual-Leone et al. 1994) sowie von sensomotorischer Integration. So werden zum Beispiel auditorische und prämotorische Kortexareale gleichzeitig aktiviert, wenn Anfänger mit dem Klavierspielen beginnen. Bangert und Altenmüller zeigten in longitudinalen Studien, dass die Bildung von derartigen auditiv-sensomotorischen Korepräsentationen weniger als sechs Wochen regelmäßigen Klavierspielens erfordert. Dies zeigt, wie dynamisch Anpassungen im Gehirn musikalische Lernprozesse begleiten (Lahav et al. 2007).

Aktivierung von auditiv-sensomotorischen Korepräsentationen kann bei geübten Pianisten nicht nur durch das Hören von Klaviertönen (Bangert et al. 2006), sondern auch durch die Beobachtung der Fingerbewegungen eines Pianisten auftreten. Wenn Klavierspieler Videosequenzen einer Hand, die sich auf dem Klavier bewegt, sehen, werden zusätzliche Hirnregionen in der motorischen Handarea, im auditiven Kortex und im Parietalkortex aktiviert (Haslinger et al. 2005): Darüber hinaus sind die Repräsentationen der Handregionen im Kleinhirn aktiv. Dieses erweiterte neuronale Netzwerk entspricht im Wesentlichen dem Spiegelneuron-Netzwerk, einer Gruppe von funktionell verbundenen Gebieten, die an der Imitation von Bewegungen und Lernen durch Beobachtung beteiligt sind (Rizzolatti et al. 1996). Gerade in der Musikpädagogik ist Lernen durch Demonstration des Lehrers und Nachahmung des Schülers ein wichtiges pädagogisches Prinzip.

Üben durch Zuhören und/oder Beobachtung kann als besonderer Fall von mentalem Training angesehen werden. Unter mentalem Training versteht man in der Musikpädagogik die intensive Vorstellung von Bewegungsabläufen am Instrument und deren klangliches Resultat, ohne die Bewegungen physisch auszuführen. Dabei sind prinzipiell die gleichen Hirnregionen aktiv als wenn die vorgestellte Handlung selbst ausgeführt wird; diese Hirnregionen sind der primäre Motorkortex, der supplementäre Motorkortex und das Cerebellum (Kuhtz-Buschbeck et al. 2003). In einer Studie, die das mentale Training von Fingerbewegungen unterschiedlicher Komplexität untersuchte, erhöhte sich die Hirnaktivität mit dem Schwierigkeitsgrad der vorgestellten motorischen Aufgabe. Darüber hinaus hatte kontinuierliches mentales Training über mehrere Tage hinweg zur Folge, dass sich die beteiligten Hirnregionen plastisch anpassten. Obwohl diese Anpassungen weniger ausgeprägt waren als wenn die motorischen Aufgaben tatsächlich ausgeführt wurden, erzielte das mentale Training eine deutliche Verbesserung bei der Ausführung einer Aufgabe.

Viele Studien bedienten sich der funktionellen magnetischen Resonanztomografie (fMRT), um Musiker mit Nicht-Musikern zu vergleichen. Zusammengefasst wurden bei zahlreichen Aufgaben expertiseabhängige Unterschiede der Hirnaktivierung gefunden. Dies betrifft beispielsweise die Fähigkeit, Klänge und Harmonien zu diskriminieren (z. B. Foster und Zatorre 2010), Melodien aus dem Arbeitsgedächtnis abzurufen (z. B. Gaab et al. 2006) oder einfache musikalische Phrasen zu spielen oder zu singen (Bangert et al. 2006; Kleber et al. 2010). Trotz der Vielfalt der Aufgaben war in vielen Studien der hintere Teil des oberen Temporalgyrus unterschiedlich aktiviert. Dieser ist wichtig für die auditorische Gestaltswahrnehmung, für spektrotemporale Verarbeitung und für die Umsetzung von auditorischer Information in motorische Koordinaten. (Warren et al. 2005). Eine vor wenigen Jahren erschienene Arbeit zeigte, dass der linke obere Temporalgyrus eine Region darstellt, die am besten mit den kumulativen Übungsstunden am Instrument korreliert (Ellis et al. 2013). Wie wir weiter unten sehen werden, zeigten morphometrische Studien, dass in dieser Region Expertise und spezifische auditorische Fähigkeiten mit einer höheren Dichte an grauer Substanz einhergehen (Gaser und Schlaug, 2003).

Die Effekte musikalischen Übens auf die Hirnstruktur

Seit dem Zeitalter der Phrenologie versuchten Neurowissenschaftler, außergewöhnliche Fähigkeiten einer veränderten Hirnanatomie zuzuordnen. So berichtete Auerbach (1906) zu Beginn des 20. Jahrhunderts, dass das mittlere und hintere Drittel des oberen Temporalgyrus größer als die Norm in postmortem Untersuchungen von Gehirnen berühmter Musiker war. Moderne bildgebende Verfahren wie Voxel-basierte Morphometrie (VBM) und Tensor-basierte Morphometrie (TBM) ermöglichen eine genaue Bestimmung des Volumens von grauer und weißer Substanz in vordefinierten Hirnregionen. Unterschiede in Volumen und Richtung von Fasersträngen können mit der Diffusions-Tensor-Bildgebung (DTI) dargestellt werden. Diese liefert Informationen über Mikrostrukturen der weißen Substanz, indem sie die Diffusionseigenschaften von Wassermolekülen misst, welche vorrangig entlang der Myelinscheiden von Axonen fließen. Der Grad der Diffusität wird als fraktionale Anisotropie (FA) gemessen, ein Parameter, der es erlaubt, Orientierung und Richtung von Axonen sowie deren Myelinisierungsgrad zu bestimmen.

In der auditorischen Domäne werden funktionale Anpassungen wie erhöhte Klangsensibilität von anatomischen Veränderungen im primären oder sekundären auditorischen Kortex des oberen Temporalgyrus und des Planum Temporale begleitet (Bermudez et al. 2008; Schneider et al. 2005; Zatorre et al. 2007). Eine Studie von Schneider und Kollegen (2002) an professionellen Musikern, Amateuren und Nicht-Musikern ist von besonderer Bedeutung: Es wurde nicht nur eine Vergrößerung des primären auditorischen Kortex (Heschl Gyrus) bei professionellen Musikern gefunden, sondern auch erhöhte auditive Reaktionspotenziale mit dem MEG. Verhaltensstudien mit den drei gleichen Probandengruppen zeigten, dass das Volumen des Heschl Gyrus mit dem auditiven Arbeitsgedächntis und der Fähigkeit zur „Audiation“, das heißt zur mentalen Vorstellung von auditivem Material hochgradig korrelierte. In einer Längsschnittstudie wurde an Kindern nachgewiesen, dass derartige strukturelle Veränderungen kausal mit dem Instrumentalspiel verknüpft sind. (Hyde et al. 2009). Fünfzehn sechsjährige Kinder erhielten 15 Monate lang Klavierunterricht und zeigten daraufhin nicht nur eine verbesserte auditorische Wahrnehmung, sondern ebenso eine vergrößerte graue Substanz im rechten primären auditorischen Kortex, verglichen mit 16 gleichaltrigen Kontrollen.

Bei Personen, die über das absolute Gehör verfügen, wurde eine ausgeprägte linksseitige Asymmetrie des Planum Temporale gefunden (Schlaug et al. 1995a). Ebenso wurde gezeigt, dass bei Musikern mit absolutem Gehör der hintere obere Temporalgyrus mit einer Region innerhalb des mittleren Temporalgyrus verbunden ist, welche mit kategorialer Wahrnehmung assoziiert wird (Loui et al. 2010).

In der sensomotorischen Domäne wirkt sich frühes Musizieren deutlich auf die Hirnstruktur aus. Die meisten Untersuchungen wurden an Pianisten gemacht, da sie traditionsgemäß sehr viel üben und das Verhalten, – die Präzision und Geschwindigkeit der Fingerbewegungen, – sehr gut über MIDI-Technologie messbar ist. (Amunts et al. 1997; Bangert et al. 2006). In der ersten Studie, welche strukturelle Unterschiede zwischen Musikern und Nicht-Musikern untersuchte, zeigten Schlaug und Kollegen (Schlaug et al. 1995b), dass professionelle Musiker (Klavierspieler und Streicher) einen vergrößerten Mittelteil des Corpus callosum verglichen mit Nicht-Musikern in der Kontrollgruppe aufwiesen. Dies wurde darauf zurückgeführt, dass der Myeliniserungsgrad in den die Hemisphären verbindenden Fasern des Handbereiches beider Gehirnhälften erhöht ist, was mit der hohen Beanspruchung dieser für beidhändige Koordination in Verbindung gebracht wurde. Verschiedene Forschungsgruppen, die sich unterschiedlicher methodischer Ansätze bedienten, konnten diese Ergebnisse replizieren (Ötztürk et al. 2002, Gärtner et al. 2014). Ein kausaler Zusammenhang zwischen Klavierüben und einer Vergößerung des Corpus callosum wurde erneut in der oben erwähnten longitudinalen Studie von Hyde et al. hergestellt. Auch andere Nervenfaserbündel wurden an Musikern untersucht: Mittels der Diffusions-Tensor-Bildgebung (DTI) zeigten Bengtsson und Kollegen (2005) an Klavierspielern, dass die Größe mehrerer Bereiche der weißen Substanz mit Üben in der Kindheit korrelierte. Diese Strukturen schlossen den hinteren Schenkel der inneren Kapsel mit ein, ein Teil des kortikospinalen Traktes, der vom Motorkortex zum Rückenmark absteigt, sowie den Fasciculus arcuatus zwischen dem Temporal- und Frontallappen. Obwohl die Gesamtanzahl der Übungsstunden in der Kindheit geringer als in der Jugend bzw. im Erwachsenenalter war, unterstützen diese Anpassungen die Theorie, dass das zentrale Nervensystem größere plastische Kapazität in den frühen Entwicklungsphasen aufweist. Nichtsdestotrotz berichteten einige Studien eine herabgesetzte fraktionale Anisotropie im kortikospinalen Trakt (Imfeld et al. 2009) sowie im Fasciculus arcuatus (Halwani et al. 2011). Laut Schlaug (2015) kann man die widersprüchlichen Ergebnisse möglicherweise damit erklären, dass diese Faserstränge bei Nicht-Musikern weniger parallel angeordnet sind aufgrund von erhöhtem axonalem Sprouting sowie vermehrter Axonverzweigung. Hier könnten verbesserte bildgebende Verfahren zukünftig eine höhere Auflösung liefern.

Bezüglich der Größe des primären Motorkortex wurden zahlreiche interessante Befunde berichtet. Bei Pianisten war die Tiefe des Sulcus centralis, welcher oft als Marker für die Größe des primären Motorkortex verwendet wird, in beiden Gehirnhälften, besonders aber rechts größer als bei Nicht-Musikern (Amunts et al. 1997; Schlaug 2001). Es wurde argumentiert, dass dieser Effekt durch jahrelanges Training der nicht-dominanten linken Hand hervorgerufen wurde. Ferner wurde angenommen, dass dieser Effekt für die dominante rechte Hand maskiert wird, da diese durch Schreiben etc. bei jedem einem feinmotorischen Training ausgesetzt ist. Wie bereits beim Corpus callosum beobachtet wurde, gab es einen positiven Zusammenhang zwischen der Größe des primären Motorkortex und dem Beginn des Übens. Wiederum wurde ein kausaler Zusammenhang anhand der oben erwähnten longitudinalen Studie an Kindern festgestellt; Kinder, die mit dem Klavierspielen anfingen, wiesen nach 15 Monaten Klavierunterricht eine höhere Dichte an grauer Substanz im rechten motorischen Handareal auf. Eine Untersuchung von Pianisten mittleren Alters offenbarte einige interessante Details bezüglich der Auswirkung von fortgesetztem Üben auf lebenslange Plastizität (Gärtner et al. 2014). Pianisten, die weiterhin Konzerte gaben und täglich mindestens drei Stunden lang übten, zeigten nicht nur vergrößerte motorische Handareale, sondern auch größere Fußareale in den sensomotorischen Kortizes beider Gehirnhälften, verglichen mit Pädagogen, die zwar Klavier studiert hatten, jedoch über die letzten zehn Jahre weniger als zwei Stunden pro Tag übten. Dieses Ergebnis weist darauf hin, wie wichtig die Pedalisierung bei Klavierdarbietungen ist. Pedalisierung ist eine hochspezialisierte Fähigkeit, die einer Kontrolle im Bereich von Millimetern und Millisekunden bedarf, um Klangfarbe, Ausdruckskraft und Lautstärke von Klaviermusik angemessen zu nuancieren.

Auch bei Musikern, die unterschiedliche Instrumente spielen, wurden charakteristische Unterschiede in der Hirnstruktur beobachtet (Bangert und Schlaug 2006). Bei Pianisten ist die Omega-förmige Faltung des Gyrus praecentralis, welcher mit der Repräsentation von Hand- und Fingerbewegungen assoziiert wird, in der linken Gehirnhälfte ausgeprägter, bei Streichern dagegen in der rechten Hälfte. Dieser strukturelle Unterschied spiegelt eine Anpassung an die spezifischen Anforderungen verschiedener Instrumente wieder. Offensichtlich sind die schnellen und räumlich-zeitlich präzisen Bewegungen der linken Hand von Streichern ein stärkerer Stimulus für plastische Anpassungen als die Bogenbewegungen der rechten Hand, welche fein abgestimmtes Balancieren der Finger am Bogenfrosch und präzise Bewegungen von Handgelenk und Arm erfordern. Gaser und Schlaug verglichen professionelle Musiker, Amateurmusiker und Nicht-Musiker und fanden bei professionellen Musikern ein vergrößertes Volumen der grauen Substanz und zwar nicht nur in primären motorischen, somatosensorischen und prämotorischen Arealen, sondern auch in multisensorischen parietalen Integrationsarealen sowie in Regionen des Kleinhirns. James und Kollegen (James et al. 2013) berichteten ein komplexes Muster von vermehrter/verminderter grauer Substanz in Abhängigkeit der Expertise von Musikern bzw. Amateuren. Im Besonderen wiesen Musiker eine höhere Dichte an grauer Substanz in Bereichen auf, welche höheren kognitiven Prozessen zugeordnet sind (wie der Gyrus fusiformis oder der untere Frontalgyrus), wohingegen eine Abnahme der grauen Substanz in sensomotorischen Bereichen (wie den perirolandischen und striatalen Arealen) beobachtet wurde. Diese Reduzierungen der grauen Substanz wurden so gedeutet, dass sie die stärkere Automatisierung komplexer Bewegungsmuster bei den geübteren Musikern widerspiegelt.

Es ist inzwischen bekannt, dass mit zunehmender Expertise nicht nur eine Vergrößerung, sondern auch eine Reduzierung von neuralen Strukturen beobachtet werden kann. Dies wurde erstmals in einer Studie an Pianisten gezeigt, die den Fokus auf das mittlere Putamen in den Basalganglien setzte, einer Hirnregion, die an der Automatisierung von motorischen Programmen beteiligt ist. Granert et al. (2011) maßen den Fertigkeitsgrad des Klavierspiels anhand der zeitlichen Präzision der Fingerbewegungen bei Tonleiterübungen. Diese Autoren zeigten, dass mit zunehmender Präzision der Fingerfeinmotorik das Volumen des mittleren Putamens abnahm. Diese Volumenreduktion wurde mit einem Optimierungsprozess von neuronalen Netzwerken innerhalb des Putamens begründet, wodurch weniger, dafür jedoch effizientere und stabilere dendritische und axonale Verbindungen im Bereich der motorischen Basalganglienschleife entstehen.

Bis vor Kurzem war unklar, bis zu welchem Grad diese strukurellen und funktionalen Änderungen im Gehirn vom Alter, mit dem man musikalische Aktivität aufnimmt, sowie von kumulativen Übungsstunden über bestimmte Zeiträume im Leben, beeinflusst werden. Diese Faktoren wurden oft vermischt und es wurde allgemein angenommen, dass ein früher Beginn von musikalischer Aktivität, kombiniert mit erhöhter lebenslanger Übungszeit, in vergrößerter neuronaler Repräsentation resultiert und dadurch auditorische oder sensomotorische Fähigkeiten unterstützt. Steele et al. (2013) waren die Ersten, die die Morphologie des Corpus callosum bei Musikern untersuchten, die früher bzw. später begonnen hatten, das Instrument zu spielen, jedoch die gleiche kumulative Anzahl an Ausbildungs- und Praxisjahren besaßen. Sie fanden heraus, dass die Musiker, welche früh ausgebildet wurden, eine größere Konnektivität im hinteren Teil des Corpus callosum besaßen und dass die fraktionale Anisotropie in diesem Bereich mit dem Alter, mit dem der Unterricht aufgenommen wurde sowie mit sensomotorischer Synchronisierungsleistung korreliert. Sie folgerten daraus, dass musikalisches Training in den ersten sechs Lebensjahren Veränderungen der Konnektivität in der weißen Substanz zur Folge hat, die dann später im Leben als „Gerüst“ dienen, um weitere plastische Anpassungen zu ermöglichen. Inspiriert von dieser Studie und der Tatsache, dass weder die Dichte der grauen Substanz noch die Größe der spezifischen Gehirnregionen untersucht worden war, entwarfen wir eine ähnliche Morphometriestudie und untersuchten 36 Spitzenpianisten im Scanner (Vaquero et al. 2015). Wir hielten die kumulative lebenslange Übungszeit konstant, teilten die Probanden aber in eine Gruppe mit 21 Pianisten, die ihren Musikunterricht in den ersten sechs Lebensjahren begonnen hatten und eine weitere Gruppe mit 15 Pianisten, die erst später mit ihrer Ausbildung begonnen hatten. Wir verglichen die Hirnanatomie beider Pianistengruppen mit Medizinstudenten gleichen Alters, die keine Musiker waren. Zusätzlich führten 28 Pianisten der Gruppe Tonleiterübungen aus, um ein objektives Maß ihrer pianistischen Fähigkeiten zu ermöglichen. Verglichen mit Nicht-Musikern zeigten die Pianisten vermehrt graue Substanz in Bereichen, die mit Lernprozessen (Hippocampus), sensomotorischer Kontrolle und Verarbeitung (Putamen und Thalamus), emotionaler Verarbeitung und dem Belohnungssystem (Amygdala) sowie mit auditorischer und Sprachverarbeitung (rechter oberer Temporalkortex) in Zusammenhang gebracht werden. Nichtdestotrotz zeigten sie auch weniger graue Substanz in Bereichen, die mit sensomotorischer Kontrolle (Gyrus postcentralis) und Verarbeitung von musikalischen Reizen (rechter oberer Temporalkortex) assoziiert werden, sowieso in Strukturen, die beim Notenlesen beteiligt sind (Gyrus supramarginalis). Darüber hinaus wurde bei den Pianisten beobachtet, dass die Größe des rechten Putamens signifikant mit dem Alter korreliert, mit dem die musikalische Ausbildung begonnen wurde: Je früher sie mit dem Klavierspielen begonnen haben, desto kleiner war das Volumen der grauen Substanz im rechten Putamen (siehe Abb. 2). Entsprechend der Studie von Granert et al. (2011), wiesen Pianisten, die bereits früh im Leben mit dem Klavierspielen begonnen haben, eine optimierte Funktionalität von neuronalen Strukturen auf, welche an sensomotorischer Verarbeitung, motorischem Lernen und motorischem Gedächtnis beteiligt sind. Dies spiegelt sich in Verhaltensstudien wider: Diejenigen Klavierspieler, die ihre musikalische Ausbildung in den ersten sechs Lebensjahren aufgenommen hatten, spielten präziser Klavier als die, die später angefangen hatten; das, obwohl alle Pianisten die gleiche kumulative Lebensübezeit am Klavier aufwiesen und beruflich das gleiche Leistungsniveau erreicht hatten. Dies ist ein Hinweis auf die Gültigkeit des deutschen Sprichworts „Was Hänschen nicht lernt, lernt Hans nimmermehr“. Neurowissenschaftlich ist es ein interessantes Phänomen, da es zeigt, dass auch für hochkomplexe motorische Aufgaben sensitive Zeiträume im Nervensystem bestehen (Furuya et al. 2014a).

Abb. 2:

Zusammenfassung der Ergebnisse aus der Studie an Pianisten von Vaquero et al. 2015. Mit der Erlaubnis von Lucia Vaquero und Antoni Rodriguez-Fornells übernommen. Erläuterungen werden im Text gegeben

De-Expertise: Musiker-Dystonie als Syndrom von maladaptiver Plastizität

Neuroplastizität ist nicht immer von Vorteil. Übermäßiges Training, Angst vor Versagen, chronischer Schmerz und andere Stressfaktoren können eine Verschlechterung der feinmotorischen Kontrolle zur Folge haben und einen Prozess der De-Expertise auslösen. Ungefähr ein bis zwei Prozent der professionellen Musiker erleiden einen Verlust der feinmotorischen Kontrolle lang geübter Bewegungen am Instrument. Dies wird als fokale Dystonie, Violinisten- oder Pianistenkrampf bezeichnet. In einigen Fällen ist die fokale Dystonie so einschränkend, dass sie die professionelle Karriere des betroffenen Künstlers vorzeitig beendet. Die vielfältigen Symptome, die den Anfang der Krankheit markieren können, sind u. a. leichter Kontrollverlust in schnellen Passagen, unwillkürliches Einrollen oder Abspreizen von Fingern (Abb. 3), Präzisionsverlust bei Gabelgriffen von Holzbläsern , Unregelmäßigkeiten bei Trillern, „Kleben“ der Finger auf den Tasten, unfreiwilliges Beugen des Bogendaumens bei Streichern, Einschränkung der Ansatzkontrolle bei Holz- und Blechbläsern in bestimmten Registern. Die meisten Musiker glauben, dass die verminderte Präzision ihrer Bewegungen auf ein technisches Problem zurückzuführen ist. Als Folge intensivieren sie ihren Übungsumfang, was das Problem jedoch häufig nur verstärkt.

Abb. 3:

Typische Muster von dystonen Haltungen bei Pianisten, Violinisten, Posaunisten und Flötenspielern

Musikerdystonien (MD) wurden für fast alle Gruppen von Instrumentalmusikern beschrieben. Es finden sich Spieler von Tasteninstrumenten, Streichinstrumenten, Zupfinstrumenten, Holz- und Blechblasinstrumenten, Schlaginstrumenten und volkstümlichen Instrumenten wie Dudelsack und Akkordeon. In einer epidemiologischen Studie an 369 professionellen deutschen Musikern, die an MD litten, waren Spieler von Tasteninstrumenten mit 27,1 % am meisten vertreten, gefolgt von Holzbläsern (21,7 %) und Blechbläsern (20,9 %). Wenn man diese Instrumentengruppen in einzelne Instrumente aufgliedert, machte das Klavier 22 % aus, die Gitarre 15,2 %, die Flöte 9,7 % und die Geige 7,6 % (Lee et al. 2017).

Die relative Seltenheit von bestimmten Instrumenten in diesen Studien legt nahe, dass die spezifischen physischen Anforderungen eines Instrumentes Risikofaktoren für MD darstellen. Wird die relative Anzahl an gesunden professionellen Musikern, die das jeweilige Instrument spielen, berücksichtigt, so sind Harfe, Cello und Kontrabass deutlich unterrepräsentiert und Klavier, Gitarre und Flöte deutlich überrepräsentiert. Vermutlich begünstigen sehr schnelle simultane Fingerbewegungen die Entstehung einer Dystonie, während kraftvolle und eher langsamere sequenzielle Fingerbewegungen vor einer Dystonie zu schützen scheinen.

Auch die Seite der betroffenen Hand ist bei einer Musikerdystonie kein Zufall. Bei Pianisten und Gitarristen ist die rechte Hand öfter betroffen, bei Violinisten dagegen die linke Hand. Diese Tendenz entspricht den unterschiedlichen technischen Anforderungen jedes Instrumentes. Das virtuose Klavierrepertoire stellt höhere Ansprüche an die rechte als an die linke Hand, da die rechte Hand gewöhnlich schnellere Triller, Arpeggios und Ornamente spielen muss. Oft trägt sie auch die Melodie in der Sopranstimme mit dem dritten, vierten und fünften Finger der rechten Hand (Lehmann und Ericsson 1996). An der Violine sind die technischen Ansprüche an die Finger der linken Hand ausgeprägter. Hier wird eine zeitlich-räumliche Präzision im Millisekunden und Millimeter Bereich für ein professionelles Spiel gefordert. Bei Holzbläsern sind beide Hände ähnlich häufig betroffen. Eine Ausnahme bildet die Flöte, bei der die linke Hand häufiger betroffen ist, da der linke Zeigefinger zusätzlich zum Tastendruck das Gewicht des Instrumentes stützen muss und der linke Daumen, Ring- und kleine Finger im Vergleich zur rechten Seite außerordentlich aktiv sind.

Das Zusammenspiel von prädisponierenden und auslösenden Faktoren bei der Musikerdystonie wurde von uns ausführlich untersucht (Jabusch und Altenmüller 2004; Jabusch et al. 2004; Ioannou und Altenmüller 2015; Ioannou et al. 2016). Als prädisponierende Faktoren wurden männliches Geschlecht, genetische Disposition und psychologische Merkmale wie vermehrte Angstneigung oder Zwangstörungen (OCD, obsessive-compulsive-disorder) dokumentiert. Diese hängen möglicherweise zum Teil miteinander zusammen: Männliches Geschlecht und eine genetische Disposition für Funktionsstörungen von sensomotorischen Netzwerken könnten einen gemeinsamen Ursprung haben, da spezifische Gene auf dem X-Chromosom liegen. Zwangsstörungen und Angstzustände wiederum können Überlastungsverletzungen durch übertriebenes Üben und in der Folge dann Schmerz getriggert eine Dystonie auslösen. Folgende Triggerfaktoren wurden bis jetzt identifiziert: hohe motorische Beanspruchung, außermusikalische Aktivitäten wie Schreiben und Tippen, ein später Ausbildungsbeginn, das Spielen von klassischer Musik mit hohen Anforderungen an eine präzise zeitlich-räumliche Kontrolle, erhöhte allgemeine psychologische und muskuläre Anspannung und Destabilisierung von überlernten sensomotorischen Programmen aufgrund erzwungener technischer Veränderungen und schließlich sensorische Störungen nach einer Nerven- oder Bindegewebsverletzung (als Review siehe Altenmüller et al. 2015). Das Zusammenspiel von prädisponierenden und auslösenden Faktoren bei der Entwicklung der Musikerdystonie stellt Abb. 4 dar. Entsprechend unserem Modell ist die Entstehung der Musikerdystonie ein schrittweiser Prozess, welcher mit reversiblen Verspannungen und dysfunktionellen Bewegungen, auch als „dynamische Stereotypen“ bezeichnet, beginnt und sich dann stufenweise im sensomotorischen Gedächtnis manifestiert und schließlich automatisiert. Erst dann spricht man von Musikerdystonie, die als schwer zu behandelnde, anhaltende muskuläre Fehlfunktion definiert ist.

Abb. 4:

Heuristisches Modell, welches das vorgestellte Wechselspiel von sensomotorischen und psychologischen Triggerfaktoren veranschaulicht, die zu unterschiedlichen Bewegungsstörungen beitragen. Psychologische Triggerfaktoren werden hellgrau wiedergegeben; der dunklere Grauton symbolisiert den wachsenden Verlust an feinmotorischer Kontrolle

Bezüglich prädisponierender Faktoren zeigen demografische Daten ein Überwiegen von männlichen Musikern mit einem Verhältnis männlich/weiblich von 4:1 (Lim et al. 2004). Angeborene Faktoren spielen eine wichtige Rolle, da ein familiäres Auftreten von Dystonie bei Verwandten ersten Grades bei 36 % aller betroffenen Musiker gefunden werden kann (Schmidt et al. 2009). Prämorbide Zwangsstörungen und Angstzustände wurden bei 40 % unserer Patienten gefunden (Ioannou und Altenmüller, 2014; Ioannou et al. 2016). Das durchschnittliche Alter für das Auftreten von Dystoniesymptomen ist 35 Jahre (Lee et al. 2017), wobei die Musiker mit vermehrten Angstzuständen und erhöhtem Stresslevel im Durchschnitt 10 Jahre früher erkranken (Ioannou et al. 2016). Außerdem besteht eine große Variabilität bezüglich des Erstmanifestationsalters der Dystonie, wobei die jüngsten Patienten um das 18. Lebensjahr herum und die Ätesten in ihren Sechzigern erkrankten (Altenmüller 2003).

Ein später Ausbildungsbeginn ist ein weiterer wichtiger Triggerfaktor. Musiker mit Dystonie beginnen mit ihrer musikalischen Ausbildung im Durchschnitt mit zehn Jahren Das Durchschnittsalter des Ausbildungsbeginns bei gesunden Musikern ist sieben Jahre (Schmidt et al. 2013). Dies bestätigt die wichtige Rolle der frühen Optimierung von sensomotorischen Programmen, die es ermöglichen, ein stabiles „Gerüst“ aufzubauen, welches im weiteren Leben ausgebaut und verbessert werden kann. Dieses Phänomen beschreibt der Begriff Metaplastizität, der sich auf sensitive Perioden im Leben bezieht, in welchen allgemeine Lernstrategien in bestimmten Bereichen am besten angeeignet werden (Review in Altenmüller und Furuya 2016). Metaplastizität könnte auch dafür verantwortlich sein, dass eine Änderung der Spieltechnik im späteren Lebensalter, zum Beispiel bei Lehrerwechsel zu einer Destabilisierung von motorischen Programmen und somit zu einer Dystonie führt.

Eine überwältigenden Mehrheit von Patienten mit fokaler Dystonie sind klassische Musiker, die strikteste musikalische Vorgaben einhalten müssen und notierte Musik überwiegend reproduzieren. Im Gegensatz dazu besitzen Pop- oder Jazzmusik die Möglichkeit zur Improvisation und damit eine größere Interpretationsfreiheit. Bei klassischer Musik bedarf es maximaler Genauigkeit, welche sowohl durch den Künstler als auch durch das Publikum während der Darbietung genauestens bewertet wird. Daher sind öffentliches Konzertieren mit einem hohen Grad an sozialem Druck verbunden, denn jede Aufführung bewegt sich auf dem schmalen Grat zwischen Erfolg und Versagen.

Physische und psychologische Traumata sind häufig in der Anamnese von Musikern mit fokaler Dystonie zu finden. Beim physischen Trauma wissen wir, dass sensorische Störungen und chronische Schmerzen maladaptive plastische Veränderungen in sensorischen und motorischen Netzwerken auslösen können. Das wurde überzeugend beim komplexen regionalen Schmerzsyndrom gezeigt (Henry et al. 2011). Die wissenschaftliche Aufarbeitung von psychologischer Traumatisierung steckt noch in den Kinderschuhen. Diesbezüglich postulieren Jabusch und Altenmüller (2004), dass akuter und chronischer Stress durch beta-adrenerge Aktivierung, Ausschüttung von Stresshormonen, erhöhten Muskeltonus und assoziatives Lernen die Ausbildung eines dysfunktionalen motorischen Gedächtnisses begünstigen kann.

Zusammenfassend weist das Zusammenspiel zwischen den oben genannten Triggerfaktoren und der Ausbildung einer fokalen Dystonie stark darauf hin, dass Umweltfaktoren eine erhebliche Rolle bei der Pathogenese der Musikerdystonie spielen. Da ein Großteil der Musiker glücklicherweise keine Musikerdystonie entwickeln, scheint allerdings eine genetische Prädisposition sehr wichtig zu sein.

Veränderungen des Gehirns, die mit dem Verlust der sensomotorischen Kontrolle assoziiert werden

Die Ätiology der fokalen Dystonie ist bis jetzt nicht vollständig aufgeklärt, wird aber wahrscheinlich durch Auffälligkeiten in drei Hauptbereichen charakterisiert:

1. reduzierte Inhibition in motorischen Systemen auf kortikaler, subkortikaler und spinaler Ebene

2. Veränderung der sensorischen Wahrnehmung und Integration und

3. eingeschränkte sensomotorische Integration.

Es wird vermutet, dass all diese Veränderungen primär durch dysfunktionelle Plastizität des Gehirns ausgelöst werden.

Ein Mangel an Inhibition ist ein häufiger Befund in Studien an Patienten, die an verschiedensten Formen der Dystonie leiden (Review siehe Lin und Hallett 2009). Feinmotorische Kontrolle im Allgemeinen benötigt eine feine Balance zwischen aktivierenden und hemmenden neuronalen Netzwerken. Das ist besonders wichtig, um präzise und geschmeidige Handbewegungen auszuführen. Für schnelle Fingerbewegungen einzelner Finger beim Klavierspielen wird die selektive und spezifische Aktivierung von Muskeln benötigt, um einzelne Finger in gewünschter Weise zu bewegen und Bewegungen der nicht beteiligten Finger zu hemmen (Furuya et al. 2015). Patienten, die an einer Dystonie der Hand leiden, zeigten in elektromyografischen Messungen eine abnormal verlängerte Aktivität von Muskelsignalen bei gleichzeitiger Kontraktion von antagonistischen Muskelgruppen und einer Überaktivierung von benachbarten Muskeln (Furuya und Altenmüller 2013b). Die fehlende Hemmung konnte auf verschiedenen Ebenen des Nervensystems gefunden werden. Auf spinaler Ebene führt sie zu einer herabgesetzten reziproken Inhibition der antagonistischen Muskelgruppen, was eine Kontraktion beispielsweise von Handgelenksflexoren und Streckern verursacht. Das wiederum löst ein Gefühl von Verspannung und Immobilität aus und führt häufig zu abnormalen Stellungen der Hand mit einer überwiegenden Beugung des Handgelenkes aufgrund der relativen Stärke der Beugemuskeln. Abnormale Inhibition konnte ebenfalls mithilfe von nicht-invasiver transkranieller Magnetstimulation auf kortikaler Ebene nachgewiesen werden (Sommer et al. 2002). Interessanterweise konnte abnormale Inhibition in den meisten Fällen bihemisphärisch gezeigt werden, obwohl die Symptome unilateral auftraten. Dies lässt eine eher generalisierte Form des Inhibitionsdefizit vermuten. Schließlich konnte eine fehlende Inhibition bei komplexeren Aufgaben, wie zum Beispiel der Vorbereitung einer Handbewegung vor einer Tonleiterübung und der plötzlichen Hemmung einer Bewegung nach einem Stop-Signal bei Pianisten gezeigt werden (Herrojo-Ruiz et al. 2009b). Die allgegenwärtige Demonstration von unzulänglicher Inhibition deutet auf eine gemeinsame zugrunde liegende genetische Ursache hin. Allerdings muss betont werden, dass keiner dieser elektrophysiologischen Effekte eine Diagnose auf individueller Ebene erlaubt, da die Variabilität sowohl bei gesunden Menschen als auch bei Musikern mit fokaler Dystonie enorm hoch ist.

Veränderte sensorische Wahrnehmung kann ebenfalls ein Zeichen für maladaptive Plastizität sein. Mehrere Studien zeigten, dass die Fähigkeit, zwei Stimuli zeitlich und räumlich zu unterscheiden, bei Patienten, die an Musikerdystonie leiden, eingeschränkt ist. Dies ist unabhängig davon, ob die Sinneswahrnehmung über die Fingerspitzen (Dystonie der Hand) oder durch die Lippen (oromandibuläre Dystonie) erfolgt. Dieses Verhaltensdefizit spiegelt sich in der kortikalen somatosensorischen Repräsentation der Finger und Lippen wider. Mithilfe verschiedener funktioneller Bildgebungsverfahren konnte gezeigt werden, dass sich im Bereich des somatosensorischen Kortex die topografischen Bereiche von sensorischen Reizen einzelner Finger bei Patienten mit Musikerdystonie mehr überschneiden als bei gesunden Probanden (Elbert et al. 1998). Gleichermaßen kann die kortikale Repräsenation der Lippen bei Patienten mit oromandibulärer Dystonie verändert sein (Haslinger et al. 2010). Andere Auffälligkeiten sind erhöhte Schwellenwerte bei der Unterscheidung zweier zeitlich kurz aufeinander folgender Reize, ein Marker für eine Fehlfunktion der Basalganglien (Termsarasab et al. 2015). Da bei gesunden Musikern eine vergrößerte sensorische Fingerrepräsentation als adaptive plastische Anpassung gedeutet wird, könnte spekuliert werden, dass diese Veränderungen bei Musikern, welche an Dystonie leiden, über ihr Ziel hinaus schießen. Dies würde den Vorteil der adaptiven Neuroplastizität in einen Nachteil umkehren (Rosenkranz et al. 2005). An dieser Stelle mag es lohnenswert sein, sich ins Gedächtnis zu rufen, dass lokaler Schmerz und verstärkter sensorischer Input als auslösende Faktoren für eine Dystonie beschrieben wurden. Interessanterweise gibt es klare Parallelen bezüglich der abnormalen kortikalen Verarbeitung von sensorischen Informationen und der kortikalen Reorganisation zwischen Patienten mit chronischen Schmerzen und Patienten mit fokaler Dystonie. Ein Tiermodell der fokalen Dystonie in übertrainierten Affen unterstützt diese Beobachtung: Repetitive Bewegungen riefen beide Symptome hervor – Schmerzsyndrome und dystone Bewegungen. Die Kartierung von neuronalen rezeptiven Feldern zeigte eine verzerrte kortikale somatosensorische Repräsentation, was vermuten lässt, dass übermäßiges Training und Übungs-induzierte Veränderungen der kortikalen Verarbeitung in der Pathologie der fokalen Dystonie der Hand eine Rolle spielen.

Eingeschränkte sensomotorische Integration spielt ebenfalls eine Rolle in der Pathophysiologie der Musikerdystonie. Am besten wird dies durch den sensorischen Trick veranschaulicht: Einige Musiker, welche an einer Dystonie leiden, zeigen eine deutliche Verbesserung ihrer feinmotorischen Kontrolle, wenn sie zum Musizieren Latexhandschuhe anziehen, oder ein Objekt zwischen den Fingern halten (zum Beispiel einen Radiergummi) und somit den somatosensorischen Input verändern. Experimentell führten vibrierende Stimuli zu einer Verschlechterung der Musikerdystonie. In einer Studie, in der transkranielle magnetische Stimulation in Verbindung mit Muskelvibration angewandt wurde, verringerten sich motorisch evozierte Potenziale in agonistischen Muskeln und verstärkten sich in antagonistischen (Rosenkranz et al. 2002). Diese Daten lassen eine veränderte zentrale Integration von sensorischen Reizen bei der Musikerdystonie vermuten,was möglicherweise auf eine fehlerhafte Einbindung des propriozeptivem Inputs in die entsprechenden motorischen Programme zurückzuführen ist. Eine Umkehrung dieses Effektes der sensomotorischen Disintegration ist der Ansatz einiger Re-Training Therapien. Sensorisches Re-Training in Form taktiler Diskriminationsübungen kann eine Verbesserung der motorischen Symptome hervorrufen, was nahelegt, dass die oben genannten sensorischen Auffälligkeiten die motorischen Funktionsstörungen mit verursachen. Interessanterweise ist bei Musikern mit Dystonie eine positive Reaktion auf den sensorischen Trick mit einem besseren Re-Trainingserfolg verbunden (Paulig et al. 2014).

Mit modernen Konnektivitätsmessungen konnte kürzlich gezeigt werden, dass die Musikerdystonie auch eine Fehlsteuerung neuronaler Netzwerke ist. Die Untersuchung neuronaler Konnektivität verschiedene Hirnregionen zeigte, dass Patienten mit Musikerdystonie eine veränderte Netzwerkarchitektur, charakterisiert durch abnormale Vergrößerung oder Verkleinerung von neuronalen Zellverbänden, aufweisen. Diese Veränderungen umfassen eine Störung der Interaktion zwischen Basalganglien und Cerebellum, den Verlust des Informationsaustausches im prämotorischen Kortex, sowie eine deutliche Abnahme an Konnektivität innerhalb der sensomotorischen und frontoparietalen Bereiche (z. B. Strübing et al. 2012; Battistella et al. 2015). Diese Auffälligkeiten waren außerdem durch signifikante Veränderungen der Konnektivität zwischen den primären sensomotorischen und hinteren parietalen Kortexbereichen gekennzeichnet. Somit verkörpert die Musikerdystonie wahrscheinlich eine Funktionsstörung von großflächigen funktionellen Netzwerken. Jedoch muss die spezifische Bedeutung dieser Netzwerke und deren interindividuellen Variabilität erst noch aufgeklärt werden.

Es gibt im Moment verschiedene Therapieansätze für die Musikerdystonie. Neue Strategien sind darauf ausgerichtet, maladaptive plastischen Veränderungen umzukehren, zum Beispiel über Hemmung von überaktiven motorischen Hirnregionen auf der betroffen Seite, gepaart mit einer Aktivierung des kontralateralen „gesunden“ motorischen Kortex (Furuya et al. 2014b). Ein Re-Training kann ebenfalls erfolgreich sein, benötigt aber in der Regel mehrere Jahre (van Vugt et al. 2013). Symptomatische Behandlung durch eine temporäre Entspannung der verkrampften Muskeln mittels Injektionen von Botulinum-Toxin war in einigen Fällen erfolgreich; da jedoch die Injektionen regelmäßig alle drei bis fünf Monate für die Zeitdauer der gesamten beruflichen Labufbahn verabreicht werden müssen, ist dieser Ansatz nicht die beste Lösung für junge Patienten. Somit besteht die Herausforderung darin, überhaupt die Enstehung der Dystonie bei jungen Musikern zu verhindern. Ein solches Präventionsprogramm beinhaltet angemessene Übungspläne, ökonomische Technik, eine Verhinderung der Überbeanspruchung von Muskelgruppen und von Schmerzen, mentales Training, Vermeidung von übertriebenem Perfektionismus und psychologische Unterstützung mit Augenmerk auf ein gutes Selbstbewusstsein.

Plastizität des Gehirns als Voraussetzung und Resultat von professioneller Darbietung bei Musikern

In den vorangegangenen Absätzen haben wir gezeigt, dass musikalische Aktivität Plastizität im Gehirn hervorruft. Diese Anpassungen des zentralen Nervensystems sind in den meisten Fällen nutzbringend, können aber unter bestimmten Umständen nachteilig sein, wie am Beispiel der Musikerdystonie veranschaulicht wurde. Das Alter zu Ausbildungsbeginn, die Dauer und Qualität des Übens und begleitende Stressfaktoren oder muskuläre Überbeanspruchung bestimmen die Qualität und Natur (adaptiv oder maladaptiv) dieser Veränderungen im Gehirn. Weiterhin scheinen die sensitiven Phasen nicht nur auf angeborenen Faktoren zu beruhen, sondern unterscheiden sich offensichtlich auch in den verschiedenen sensorischen, motorischen und kognitiven Bereichen. Wir postulieren ein Konzept der Metaplastizität, welches mit der Gerüst-Metapher (siehe oben) umschrieben werden kann: Frühe musikalische Ausbildung stabilisiert das sensomotorische System und wirkt neuroprotektiv in Bezug auf die Entwicklung einer fokalen Dystonie (siehe Abb. 5). Interessanterweise bestehen diese protektiven Effekte das gesamte Leben lang: Die Musiker, welche frühzeitig mit dem Üben beginnen, entwickeln nicht nur überlegene auditorische und sensomotorische Fähigkeiten, sie zeigen auch einen verminderten altersbedingten Abbau sensomotorischer und kognitiver Funktionen (Krampe und Ericcson 1996; Meinz 2000). Zusammenfassend kann man sagen, dass eine intensive musikalische Ausbildung im Kindesalter lebenslange Veränderungen sowohl der Struktur als auch der Funktion des auditorischen, sensomotorischen und emotionalen Systems zur Folge hat. Diese stabilisieren nicht nur den Erwerb musikalischer Fähigkeiten, sondern tragen auch zu einer lebenslang optimierten neuronalen Entwicklung bei. In Abb. 5 sind die verschiedenen Zeitstränge des Erlernens eines Musikinstruments bei frühen und bei späten „Anfängern“, und bei Musikern, die an Dystonie leiden schematisch dargestellt. Neuronale Netzwerke, die diese spezifischen Fähigkeiten unterstützen, werden in der Kindheit optimiert. Dies ermöglicht eine effektivere Entwicklung während der Jugendzeit und im Erwachsenenalter. Das Niveau des Könnens verbessert sich kontinuierlich im Erwachsenenalter und erhält sich weitgehend, selbst wenn die Übeaktivität im Alter reduziert wird. Neuronale Netzwerke, die früh optimiert wurden, sind stabiler und weniger anfällig für maladaptive Veränderungen, wie sie bei der Musikerdystonie auftreten. Hier führen der späte Beginn der musikalischen Ausbildung und spezifische Auslösefaktoren zu einer Verschlechterung von sensomotorischen Fähigkeiten.

Abb. 5:

Verschiedene Zeitstränge des Erlernens einer Fähigkeit bei frühen und bei späten „Anfängern“, und bei Musikern, die an Dystonie leiden. Weitere Erläuterungen im Text

Wir möchte unser Kapitel mit einer allgemeinen Bemerkung zusammenfassen. Wie oben betont, sind die komplexen neurophysiologischen Prozesse, die am Musizieren beteiligt sind, nicht auf sensomotorische Netzwerke begrenzt, sondern beziehen das Gedächtnis, Vorstellungsvermögen, Kreativität und – am wichtigesten – emotionale kommunikative Fähigkeiten mit ein. Die genialsten Virtuosen werden nicht ihre Zuhörer berühren, wenn Vorstellungskraft, Farbe, Fantasie und Emotion nicht Teil ihrer künstlerischen Ausdrucksweise sind. Diese Eigenschaften werden häufig nicht in der Übezelle erworben, sondern beruhen auf Erfahrungen des täglichen Lebens, menschlichen Beziehungen, einer anregenden künstlerischen Umgebung, und auf einer emotionalen Tiefe. Solche Faktoren, welche grundlegend die ästhetische Qualität einer musikalischen Darbietung beeinflussen, könnten wissenschaftlich erforscht werden, sind aber beim jetzigen Stand der Forschung den neurowissenschaftlichen Methoden nahezu unzugänglich. Wichtige Schritte diesbezüglich umfassen die Entwicklung von genaueren bildgebenden Verfahren und die Einbindung von individualisierten Erkenntnissen der Hirnmorphologie, des neuronalen Metabolismus, von Konnektivitätsmessungen und Neurotransmitteraktivität (Amunts und Zilles 2015). Zusammen mit experimentellen Paradigmen, welche bedeutsame „ökologische“ Verhaltensparameter liefern, könnte solche Forschung möglicherweise eines Tages das Geheimnis von musikalischer Kreativität und der damit einhergehenden emotionalen Wirkung lüften.

Interessenkonflikt: E. Altenmüller und S. Furuya geben an, dass kein Interessenkonflikt besteht.

Dieser Beitrag beinhaltet keine von den Autoren durchgeführten Studien an Menschen oder Tieren.

Übersetzung der englischen Version des Artikels von Joo-Hee Wälzlein, Berlin.