Volume 9, Issue 2

Zusammenfassung Untersuchungen zur Neuroplastizität haben auf Verhaltens- und zellulärer Ebene gezeigt, dass die Relevanz der Stimuli von großer Bedeutung für die Ausprägung zentralnervöser Adaptationen ist. Offensichtlich scheint das Musizieren eine derartige Relevanz zu besitzen, denn professionelle Musiker sind ideal, um Effekte der Neuroplastizität zu studieren. Zwei Gründe können dafür angeführt werden: 1.) Musizieren schließt überaus komplexe sensorische und motorische Funktionen ein und 2.) Musizieren erfordert jahrelanges Üben. In diesem Übersichtsartikel sollen die durch das Musizieren ausgelösten strukturellen und funktionellen zentralnervösen Veränderungen dargestellt werden, wobei in erster Linie die Ergebnisse bildgebender Verfahren berücksichtigt werden. Plastizität lässt sich in auditiven und sensomotorischen Arealen von Musikern darstellen. Strukturelle Veränderungen finden sich darüber hinaus im Bereich des Balkens und des Kleinhirns von Musikern. Auditiv-sensomotorische Integration führt bereits nach 20 Minuten zu Veränderungen der neuronalen Konnektivität. Als Beispiel für dysfunktionelle Plastizität gilt die Musiker-Dystonie, deren Grundlage eine Verschmelzung sensorischer Fingerrepräsentationen ist.

Zusammenfassung Frühkindliche emotional gesteuerte Lernprozesse, wie die Entstehung der Kind-Eltern Beziehung, sind von grundlegender Bedeutung für die Ausbildung normaler sozioemotionaler und intellektueller Fähigkeiten. Tierexperimentelle Untersuchungen haben gezeigt, dass Störungen dieser emotionalen Bindung zu Veränderungen der Gehirnorganisation und zu Defiziten nicht nur im emotionalen, sondern auch im kognitiven Bereich führen. Das Ziel unserer Forschungsarbeiten ist es, die zellulären und molekularen Mechanismen zu untersuchen, die der erfahrungsabhängigen Gehirnreifung zu Grunde liegen, und herauszufinden, in welcher Weise frühkindliche emotionale Erfahrungen diese Prozesse beeinflussen. In unseren Untersuchungen am Modell der Filialprägung des Haushuhnkükens und der Elterndeprivation bei der Strauchratte (Octodon degus) konnten wir zeigen, dass die Unterbrechung des Kind-Eltern Kontaktes (Elternseparation) zu langfristigen spezifischen synaptischen Veränderungen in limbischen kortikalen Regionen führt, die bei emotionalem Verhalten, Lernen und Gedächtnisbildung eine grundlegende Rolle spielen. Zudem stellte sich heraus, dass es im Verlauf von frühkindlichen Erfahrungen zu erheblichen Veränderungen des Gehirnstoffwechsels kommt, die möglicherweise einen Ausgangspunkt für die später auftretenden synaptischen Veränderungen bilden. Weiterführende, interdisziplinäre Untersuchungen sollen zeigen, inwieweit die aus solchen tierexperimentellen Ansätzen gewonnenen Erkenntnisse einerseits in die Entwicklung neuer pädagogischer Konzepte im Vorschulbereich einfließen können, und ob sie andererseits auch dazu beitragen könnten, die Entstehung von entwicklungs- und umweltinduzierten Verhaltens- und Lernstörungen besser zu verstehen.

Zusammenfassung Gehirne bestehen aus komplexen Netzwerken von Neuronen, die Informationen - in Form von neuronaler Aktivität - verarbeiten, optimieren und selektieren. Um grundsätzliche Mechanismen von Informationsverarbeitung zu verstehen, haben wir uns mit dem Geruchssinn beschäftigt. Hierzu haben wir eine klar abgegrenzte Struktur im Insektengehirn, den olfaktorischen Antennallobus, der das Riechhirn der Insekten darstellt, untersucht. Durch gleichzeitige Visualisierung der Aktivität des Eingangs und des Ausgangs haben wir die Verarbeitung der olfaktorischen Information durch das neuronale Netzwerk des Antennallobus analysiert. Mittels pharmakologischer Methoden haben wir Teile dieses Netzwerkes ausgeschaltet. Die Ergebnisse zeigen, dass die Duftrepräsentation durch mehrere parallele Netzwerke moduliert wird, die unterschiedliche Aspekte der Duftverarbeitung optimieren. Es konnten mindestens zwei Funktionen voneinander getrennt werden: ein globales Netzwerk, das die Gesamtaktivität im Optimum hält, und ein selektives Netzwerk, dessen Verschaltungen die Repräsentation verschiedener Düfte kontrastverstärkt.