Beim Lernen neuer Bewegungsabläufe fertigt das Gehirn zuerst einen schnellen, groben Entwurf des Ablaufs an und verfeinert diesen bei weiterem Training. Dieses Prinzip haben amerikanische Wissenschaftler entdeckt, als sie die Nervenaktivität im Gehirn von Mäusen untersuchten, während die Tiere lernten, auf einem sich drehenden Stab das Gleichgewicht zu halten. Demnach sind an der Anfangsphase des Lernprozesses, in der sich die Leistung der Mäuse sehr schnell verbessert, andere Nervenkombinationen beteiligt als an der folgenden Phase, in der die Tiere nur noch langsame Fortschritte zeigen. Das berichten Rui Costa und seine Kollegen von der Duke-Universität in Durham im Fachmagazin Current Biology (Bd. 14, S. 1124).
Die Wissenschaftler implantierten sieben Testmäusen mehrere hauchdünne Drähte ins Gehirn, mit denen sie die von den Nervenzellen ausgehenden elektrischen Impulse messen konnten. Besonderes Interesse hatten die Forscher dabei am so genannten motorischen Cortex und dem dorsalen Striatum, zwei Gehirnbereichen, die bereits in früheren Studien mit dem Erlernen von Bewegungsabläufen in Verbindung gebracht worden waren. Anschließend setzten die Wissenschaftler die Mäuse auf einen Stab, der sich mit steigender Geschwindigkeit drehte, und beobachteten, wie gut die Tiere darauf das Gleichgewicht halten konnten. Diese Übungseinheit wurde während der folgenden drei Tage mehrmals wiederholt.
Die größten Fortschritte beim Lernen machten die Tiere während der ersten Trainingsphase, stellten die Forscher dabei fest. Begleitet wurde dieser Lerneffekt von einer deutlichen Zunahme der Anzahl aktiver Nerven sowohl im motorischen Cortex als auch im Striatum. In den späteren Trainingseinheiten zeigten die Mäuse zwar weiterhin Fortschritte, erzielten sie jedoch deutlich langsamer als zu Beginn. Dabei veränderte sich auch das Muster der Nervenaktivität: Die beiden Gehirnbereiche schienen nun unterschiedliche Aufgaben bei der Verfeinerung der erlernten Bewegung zu erfüllen.
Die Wissenschaftler hoffen nun, mithilfe ihrer Ergebnisse neue Erkenntnisse zur Entstehung von Krankheiten wie Parkinson oder Huntington gewinnen zu können. Bei diesen neurologischen Erkrankungen sind genau die Mechanismen gestört, die das Erlernen von Bewegungsabläufen steuern.
ddp/bdw ? Ilka Lehnen-Beyel
