Mit dem Erlernen feinmotorischer Bewegungen das Gehirn trainieren

Forschende um Kelly Tan von der Universität Basel belegten, wie sich Verbindungen einer Neuronenpopulation im Nucleus ruber durch feinmotorische Bewegungen plastisch umformen: Das Erlernen neuer Greifbewegungen stärkt die Verbindungen zwischen den einzelnen Neuronen. Die ausgeführte Bewegung wird so optimiert und im Gehirn quasi als Code gespeichert.

Greifen und Zugreifen – wie das Lernen feinmotorischer Bewegungen das Gehirn verändert , Foto: Universität Basel, Biozentrum

Durch das Trainieren des Greifens und Ergreifens von Gegenständen wird auch das Gehirn trainiert. Forschende am Biozentrum der Universität Basel konnten kürzlich belegen, dass sich dabei die Verbindungen einer Neuronenpopulation im Nucleus ruber, einer Region im Mittelhirn, die feinmotorische Bewegung steuert, verändern. Sie konnten nachweisen, wie sich dieses Hirnareal durch feinmotorische Bewegungen plastisch umformt.

Die Forschungsgruppe um Prof. Dr. Kelly Tan am Biozentrum der Universität Basel wies in einer im Fachmagazin Nature Communications veröffentlichten Studie nach, wie sich Verbindungen einer Neuronenpopulation im Nucleus ruber durch feinmotorischen Bewegungen plastisch umformen.

Schon das Ergreifen einer Kaffeetasse ist eine feinmotorische Bewegung mit höchster Präzision. Gleichzeitig setzt diese Koordinationsfähigkeit eine Gehirnleistung voraus, die erlernt und geübt werden kann. Bei der Untersuchung des Nucleus ruber identifizierte das Schweizer Wissensschaftsteam eine neue Population von Nervenzellen und wies nach, dass sich dieses Gehirnareal beim Trainieren feinmotorischer Bewegung verändert. Je mehr das Greifen geübt wird, desto mehr verstärken sich die Verbindungen zwischen den Neuronen dieser Nervenzellgruppe.

Verbesserte Feinmotorik durch plastische Änderungen im Gehirn

Das Greifen ist eine Fähigkeit, die auch im Erwachsenenalter trainiert und verbessert werden kann.  Damit die Muskeln eine Bewegung korrekt ausführen können, müssen die Befehle des Gehirns über das Rückenmark weitergeleitet werden. Der Nucleus ruber, der über lange Zeit hinweg wenig Aufmerksamkeit in der Hirnforschung erhielt, spielt für die Feinmotorik eine wichtige Rolle. Denn hier lernt das Gehirn neue feinmotorische Fähigkeiten des Greifens und speichert das Gelernte ab. Kelly Tans Team hat den Nucleus ruber im Mausmodell nun genauer untersucht und dessen Struktur und neuronale Zusammensetzung analysiert. „Wir haben herausgefunden, dass diese Region des Gehirns sehr heterogen ist und aus verschiedenen Neuronenpopulationen besteht“, erklärte Giorgio Rizzi, Erstautor der Studie, in einer Aussendung der Universität.

Eine dieser Neuronenpopulationen konnte das Forschungsteam identifizieren und zeigen, dass das Erlernen neuer Greifbewegungen die Verbindungen zwischen den einzelnen Neuronen stärkt. „Dadurch wird beim Lernen neuer feinmotorischer Bewegungen die ausgeführte Bewegung optimiert und im Gehirn quasi als Code gespeichert“, erklärt Tan. „Somit konnten wir die Plastizität des Gehirns nun auch im Nucleus ruber nachweisen.“

In einem weiteren Schritt möchte das Team nun untersuchen, wie beständig diese gestärkten Nervenzellverbindungen des Nucleus ruber sind und inwieweit sie sich wieder zurückbilden, wenn die erlernte feinmotorische Bewegung nicht weiter ausgeübt wird. Auch im Hinblick auf das Verständnis vom Parkinson-Syndrom, bei dem die Betroffenen unter motorischen Störungen leiden, könnte die Ergebnisse neue Erkenntnisse liefern. Dazu möchte das Team herausfinden, ob auch die Verbindungen der Neuronen im Nucleus ruber von Parkinson-Patienten verändert sind und inwieweit ein Training der Feinmotorik das neuronale Netzwerk wieder stärken kann.

Giorgio Rizzi, Mustafa Coban, Kelly R. Tan: Excitatory rubral cells encode the acquisition of novel complex motor tasks. Nature Communications. Published online May 21, 201