Baby-Gehirne können von Geburt an Rhythmen folgen: Neue Studien enthüllen

USA - Ekhbary Nachrichtenagentur

Baby-Gehirne können von Geburt an Rhythmen folgen: Neue Studien enthüllen

Seit über einem Jahrhundert legte das vorherrschende psychologische Verständnis der Kindheit, das William James berühmt als „blühende, summende Verwirrung“ beschrieb, eine Welt undifferenzierter sensorischer Reize für Neugeborene nahe. Neuere wissenschaftliche Bemühungen zerlegen diese Vorstellung jedoch und liefern Beweise dafür, dass Babys mit einem bemerkenswert hochentwickelten neurologischen Apparat geboren werden. Neue Forschungen deuten darauf hin, dass Babys nicht nur die visuelle Welt in verschiedene Kategorien organisieren, sondern auch den zugrunde liegenden Rhythmus in der Musik erkennen können – Fähigkeiten, die sich erstaunlich früh in der Entwicklung zeigen.

Die erste von zwei wichtigen Studien, die kürzlich in Nature Neuroscience veröffentlicht wurde, konzentrierte sich auf die visuellen Verarbeitungsfähigkeiten von Säuglingen. Neurowissenschaftlern gelang ein seltener Erfolg: die Durchführung von funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRT)-Scans bei über 100 wachen, zweimonatigen Säuglingen. Ziel war es zu untersuchen, wie ihre Gehirne visuelle Objekte kategorisieren. Die fMRT-Technik erfordert nahezu vollständige Reglosigkeit, was das Scannen von Säuglingen zu einer außergewöhnlich schwierigen Aufgabe macht. Während die Säuglinge in den Scannern lagen, wurden ihnen schnell aufeinanderfolgend Bilder von Tieren, Lebensmitteln, Haushaltsgegenständen und anderen vertrauten Objekten präsentiert. Cliona O’Doherty, eine Entwicklungsneurowissenschaftlerin an der Stanford University, die die Arbeit am Trinity College Dublin leitete, verglich die Erfahrung für die Säuglinge mit dem Ansehen eines „IMAX für Babys“.

Die technischen Hürden der fMRT sind selbst für Erwachsene, die Anweisungen zur Ruhigstellung befolgen können, erheblich. „MRT ist selbst unter „idealen“ Umständen schwierig, wenn Forschungsteilnehmer Anweisungen zur Ruhigstellung befolgen können“, kommentierte Scott Johnson, ein Entwicklungspsychologe an der UCLA, der nicht an der Studie beteiligt war. „Babys können keine Anweisungen befolgen, daher müssen diese Forscher die Geduld von Heiligen haben.“ Trotz dieser Herausforderungen lieferten die Bildgebungsdaten bemerkenswerte Einblicke. Die Scans zeigten, dass eine bestimmte Gehirnregion, der ventrale visuelle Kortex – zuständig für die Erkennung dessen, was wir sehen – Reaktionsmuster zeigte, die denen bei Erwachsenen ähneln. O’Doherty und ihre Kollegen berichteten in Nature Neuroscience, dass sowohl bei Erwachsenen als auch bei zweimonatigen Säuglingen der ventrale visuelle Kortex für verschiedene Objektkategorien eine unterschiedliche Aktivität aufweist. Diese Erkenntnis stellt die langjährige Annahme, dass das Gehirn im Laufe der Entwicklung schrittweise lernt, zwischen Kategorien zu unterscheiden, direkt in Frage und deutet auf eine angeborenere Organisationsstruktur hin.

Michael Frank, ein Kognitionspsychologe an der Stanford University, der ebenfalls nicht an der Forschung beteiligt war, bemerkte, dass diese Ergebnisse „gegen eine langsame, von unten nach oben gerichtete Entwicklung visueller Kategorien sprechen“. Er betonte weiter, dass die Studie eine provokante Frage aufwirft: Ist diese organisatorische Fähigkeit das Ergebnis schnellen Lernens in den ersten acht Lebenswochen oder ist sie ein angeborenes Merkmal des Gehirns des Säuglings?

Ergänzend zu diesen visuellen Erkenntnissen zeigt eine zweite Studie, die in PLOS Biology veröffentlicht wurde, eine noch frühere kognitive Leistung bei Neugeborenen im Zusammenhang mit der auditorischen Verarbeitung. Forscher stellten fest, dass weniger als 48 Stunden nach der Geburt die Gehirne schlafender Neugeborener in der Lage sind, rhythmische Muster in der Musik zu verfolgen und vorherzusagen. In einem Experiment in Ungarn spielten Wissenschaftler fast 50 Neugeborenen Klavierstücke von Johann Sebastian Bach und überwachten dabei ihre Gehirnaktivität mittels Elektroenzephalographie (EEG). Das Forschungsteam präsentierte sowohl die Originalaufnahmen von Bach als auch modifizierte Versionen, bei denen entweder der Rhythmus oder die Melodie absichtlich durcheinandergebracht wurde.

Mithilfe eines Computermodells analysierten die Forscher die neuronalen Aufzeichnungen auf Muster der „Überraschung“, die darauf hindeuten würden, dass die Säuglinge die musikalische Struktur gelernt und ihre Erwartungen gebrochen hatten. Die Ergebnisse waren verblüffend: Ein veränderter Rhythmus löste zuverlässig eine neuronale Überraschungsreaktion aus, während eine durcheinandergebrachte Melodie von den Gehirnen der Säuglinge weitgehend unbemerkt blieb. Im Wesentlichen können Neugeborenengehirne einen Takt verfolgen, aber noch keine Melodie. Diese asymmetrische Verarbeitung ergibt intuitiv Sinn, so Roberta Bianco, eine Neurowissenschaftlerin an der Universität Pisa, die die Studie leitete, während sie am Italienischen Technologieinstitut in Rom tätig war. „Im Mutterleib sind rhythmische Merkmale in der Hörumgebung des Babys bereits sehr dominant“, erklärte sie. „Es gibt den [Herzschlag] der Mutter, das Gehen der Mutter, und rhythmische Informationen aller Art passieren.“ Umgekehrt neigt das Fruchtwasser dazu, bestimmte Tonhöhen zu dämpfen, was bedeutet, dass Föten während der Schwangerschaft weniger Melodiemuster ausgesetzt sind, was möglicherweise die stärkere Veranlagung des Gehirns zur Verarbeitung von Rhythmen erklärt.

Experten raten jedoch zur Vorsicht bei der zu breiten Interpretation dieser Ergebnisse. Erin Hannon, eine Psychologin an der University of Nevada, Las Vegas, die nicht an der Studie beteiligt war, betonte, dass „die Fähigkeit, Periodizitäten in der Musik neuronal zu verfolgen, nicht notwendigerweise einer reichen musikalischen Takt- oder Metrumwahrnehmung entspricht.“ Sie wies darauf hin, dass „viele Studien darauf hindeuten, dass Kinder lange brauchen, um gut im Tanzen oder Bewegen im Takt der Musik zu werden, oder um eine Trommel oder ein Metronom korrekt auf die Musik abzustimmen.“ Dies deutet darauf hin, dass, obwohl der grundlegende neuronale Mechanismus zur Rhythmuserkennung bei der Geburt vorhanden ist, die Entwicklung komplexerer musikalischer Kognition ein langwieriger Prozess ist.

Während beide Studien fortschrittliche Hirnbildgebungstechniken zur Untersuchung der neuronalen Aktivität nutzten, bleiben die direkten Auswirkungen auf die beobachtbare frühe Kognition oder das Verhalten ein Bereich für weitere Untersuchungen. Das Feld der Neugeborenen-Neurowissenschaften steht noch am Anfang und verspricht eine Fülle zukünftiger Entdeckungen, die zweifellos unser Verständnis der frühesten Grundlagen menschlicher Intelligenz und Wahrnehmung vertiefen werden.

Ekhbary Nachrichtenagentur