Haben die Gene Einfluss auf unsere Denkstrukturen? Ja, sagt jetzt ein internationales Forscherteam im Wissenschaftsmagazin „Science“. In einer neuen Studie haben die Forscher gezeigt, dass sich im Aktivierungsmuster des Gehirns tatsächlich eine Art „genetischer Fingerabdruck“ nachweisen lässt. Es ist also genetisch mitbestimmt, auf welches Netzwerk von Gehirnarealen jemand für das Arbeitsgedächtnis zurückgreift, wenn ihm kognitive Anforderungen gestellt werden.
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Bei der Erforschung der Hirnaktivierung liefert die funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) Bilder des Gehirns: Während der Proband beispielsweise Gedächtnisaufgaben mit Zahlen ausführt, lässt sich die Aktivierung des Stoffwechsels verfolgen. Bisher haben Wissenschaftler hauptsächlich die Regionen untersucht, die die größten Effekte bei allen Probanden einer Studie zeigen. Die Messung solcher durchschnittlichen Gruppeneffekte kann aber das Verständnis für das Zustandekommen von Aktivierungsmustern des Gehirns verstellen, denn es gibt durchaus Unterschiede zwischen den Personen.
Eineiige Zwillinge im Test
Um Aufschluss über individuelle Muster zu bekommen, führten die Wissenschaftler um Professor Dr. Klaus Willmes-von Hinckeldey und Jan Willem Koten von der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen zusammen mit Kollegen aus Amsterdam, Bonn, Maastricht, Nijmegen und Salzburg nun eine Studie mit eineiigen Zwillingen durch. Die ausgewählten männlichen Geschwisterpaare hatten alle noch einen Bruder, der unter gleichen Bedingungen die gleichen Aufgaben löste. Während die Zwillinge genetisch identisch sind, teilen sie mit ihrem Bruder auf Grund der gleichen Abstammung im Durchschnitt nur 50 Prozent der Erbanlagen.
Im Rahmen der Studie hatten die drei Mitglieder jeder untersuchten Familie dieselben Gedächtnisaufgaben in zwei getrennten Untersuchungen mit der fMRT zweimal zu bearbeiteten: Sie sollten sich bei einer Gedächtnisaufgabe visuell vorgegebene Ziffern einprägen. Dabei wurden sie durch eine weitere Aufgabe abgelenkt, bei der einfache Rechenaufgaben zu lösen waren oder Fotos von Objekten in Gruppen einsortiert werden mussten. Anschließend bekamen sie erneut eine Ziffer gezeigt und sollten entscheiden, ob sie diese bereits vorher gesehen hatten.
Hirnaktivierungsmuster sehr unterschiedlich
Die Auswertung zeigte nach Angaben der Forscher, dass die Hirnaktivierungsmuster zwischen den einzelnen Personen beträchtlich variierten. Allerdings ließ sich bei der Aktivierung unter den Zwillingen in bestimmten Hirnregionen eine größere Ähnlichkeit feststellen als im Vergleich mit ihrem Bruder. Dies belegen die von den Wissenschaftlern farblich sichtbar gemachten Aktivierungsmuster und ihre räumliche Verteilung, die durch die Bearbeitung der Gedächtnisaufgaben gewonnen wurden. Zusätzlich fertigten sie eine Anordnung der Heritabilität der Aktivierung an.
Unter Heritabilität versteht man den genetischen Anteil an der beobachteten Variabilität. Heritabilitätskarten oder Erblichkeitskarten zeigen, in welchen Teilen des Gehirns genetische Einflüsse mehr oder weniger zu individuellen Unterschieden in der Hirnaktivierung beitragen. Im Detail wurden zwei Netzwerke des so genannten Arbeitsgedächtnisses beschrieben. Eines ist besonders mit der sprachlichen Verarbeitung, das andere mit der numerisch-räumlichen Verarbeitung von Zahlen befasst. Eineiige Zwillinge zeigten eine überraschend hohe Übereinstimmung in ihrer funktionellen Hirnorganisation, die signifikant höher ausfiel als mit ihrem (Nichtzwillings-) Bruder.
Individualität mit genetischer Komponente
Die Studie legt aus Sicht der Forscher nahe, dass die individuelle Bevorzugung eines bestimmten Verarbeitungsmodus und dessen Einflüsse auf die Verhaltensleistung unter genetischem Einfluss stehen. Damit würden gewisse neurobiologische Grundlagen der Individualität eine genetische Komponente aufweisen.
(idw – Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 30.03.2009 – DLO)
