Laboruntersuchung für Schüler und Studenden: Vorhersage über Lernerfolge möglich

Medizin am Abend Berlin:  Neurotransmitter GABA sagt Lernerfolge vorher

In einer internationalen Kooperationsstudie mit der Johns Hopkins Universität in Baltimore haben Neurowissenschaftler der Ruhr-Universität untersucht, wie die Konzentration des Neurotransmitters GABA im Gehirn Lernprozesse beeinflusst.

Mithilfe der Magnetresonanzspektroskopie konnten sie zeigen, dass Lernerfolge durch das Basisniveau des Botenstoffes GABA vorhergesagt werden können. Das Fachjournal „Cerebral Cortex“ hat die Ergebnisse der Studie veröffentlicht. 
 
Botenstoff GABA spielt entscheidende Rolle in neuronaler Verarbeitung

• Bei der Informationsverarbeitung im Gehirn kommunizieren die meisten Nervenzellen über chemische Botenstoffe, die sogenannten Neurotransmitter. 

Sie werden von den Synapsen der Nervenzellen entsendet und passen wie ein Schlüssel ins Schloss eines Rezeptors an der empfangenden Nervenzelle.

• Dort erzeugen die Botenstoffe ein erregendes oder hemmendes Signal, das anschließend weiterverarbeitet wird. 

• Der wichtigste hemmende Neurotransmitter im zentralen Nervensystem ist die γ-Aminobuttersäure, kurz GABA genannt. 

Studien zur synaptischen Plastizität, also zur Anpassungs- und Lernfähigkeit des Gehirns, haben gezeigt, dass GABA eine entscheidende Rolle bei der Regulierung neuronaler Erregung spielt.

Zusammen mit Wissenschaftlern an der Johns Hopkins University und des Kirby Center for Functional Brain Imaging in Baltimore, haben Forscher der Ruhr-Universität nun zum ersten Mal beim Menschen eine Verbindung zwischen sensorischen Lernerfolgen und dem Basisniveau der GABA-Konzentration nachgewiesen.

Passive Stimulation erzeugt Lernprozesse

Für ihre Forschung stützen sich die Neurowissenschaftler auf Erkenntnisse früherer Studien. Diese haben gezeigt, dass passive Stimulation, ähnlich wie aktives Training, Lernprozesse im Gehirn auslöst. Für ihre eigene Studie erzeugte das Forscher-Team bei einer Gruppe von Probanden über passive Stimulation der Fingerspitzen durch elektrische Impulse, eine Verbesserung des Tastsinnes. Durch die Passivität dieses Vorgangs konnten Lernprozesse im Gehirn und ihr Zusammenhang mit dem Botenstoff GABA unter Laborbedingungen beobachtet werden. Die Konzentration von GABA lässt sich dabei durch die Magnetresonanzspektroskopie bestimmen. Sie ermöglicht es den Wissenschaftlern, chemische Substanzen im Gewebe zu identifizieren und zu messen.

Vorhersage über Lernerfolge möglich

Die Messungen der interdisziplinären Arbeitsgruppe Neurowissenschaftliche Bildgebung am Bergmannsheil Universitätsklinikum, zeigen, dass sich die Konzentration von GABA im Laufe des Lernprozesses nicht ändert.

Vielmehr ist das Basisniveau des Neurotransmitters entscheidend dafür, wie erfolgreich der Lernprozess sein wird. 

• „Neben anderen genetischen und anatomischen Faktoren, nimmt der Botenstoff GABA eine wichtige Rolle beim Lernen ein. Die Basiskonzentration dieses Neurotransmitters lässt uns vorhersagen, wie erfolgreich jemand lernen wird“, erklärt die Arbeitsgruppe. 

Kollaboration im DFG-geförderten Sonderforschungsbereich
Die Studie wurde, unter anderem, durch eine Förderung der Deutschen Forschungsgemeinschaft für den Sonderforschungsbereich 874 „Integration und Repräsentation sensorischer Prozesse“ an der Ruhr-Universität Bochum ermöglicht. Sie ist das Ergebnis einer Kollaboration von Prof. Dr. Martin Tegenthoff, PD Hubert Dinse und Prof. Dr. Tobias Schmidt-Wilcke, die jeweils eigene Teilprojekte im SFB 874 leiten.

Titelaufnahme

Heba, S, Puts, N A J, Kalisch, T, Glaubitz, B, Haag, L M, Lenz, M, Dinse, H R, Edden, R A E, Tegenthoff, M, Schmidt-Wilcke, T (2015) Local GABA Concentration Predicts Perceptual Improvements After Repetitive Sensory Stimulation in Humans Cerebral Cortex doi: 10.1093/cercor/bhv296.

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Dr. Stefanie Heba
Berufsgenossenschaftliches Universitätsklinikum Bergmannsheil GmbH
Neurologische Klinik und Poliklinik
Forschungsgruppe Plastizität
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Annegret Kalus Ruhr-Universität Bochum