Max-Planck-Institut für Kognitions- und Neurowissenschaften

Forschende messen von außen feinste Reaktionen im menschlichen Rückenmark

Bei der Wahrnehmung von Objekten erfasst das Gehirn viele Eigenschaften

Forschende untersuchen Unterschiede zwischen den Geschlechtern und die Rolle von Sexualhormonen auf den Gehirnaufbau

Bei widerstandsfähigeren Menschen ist der präfrontale Kortex im Gehirn stärker myelinsiert

Forschende entwickeln Methode zur Messung von Metallkonzentrationen für die Früherkennung von Parkinson

In einer fremden Stadt fühlt man sich im Gewirr unbekannter Gebäude und Straßen schnell verloren. Aber schon nach kurzer Zeit findet man den Weg auch ohne Stadtplan oder Navi. Christian Doeller vom Max-Planck-Institut für Kognitions- und Neurowissenschaften in Leipzig erforscht mit seinem Team, wie wir das schaffen. Die Forschenden wollen darüber hinaus verstehen, wie das Navigationssystem für andere Gehirnfunktionen, etwa das Gedächtnis oder auch das Abstraktionsvermögen, genutzt wird.

Die Stressreaktion des menschlichen Körpers ist eine Art Notfallprotokoll aus der Steinzeit. Zu unserer heutigen Lebensweise passt sie nur bedingt. Was aber passiert bei stress im Körper eigentlich? Warum sind manche Menschen besonders anfällig?

Was hält Materie zusammen? Was das Universum? Was macht das menschliche Denken aus? Es waren schon immer die großen Fragen, die Charlotte Grosse Wiesmann vom Max-Planck-Institut für Kognitions- und Neurowissenschaften beschäftigt haben. Inzwischen untersucht die Forscherin, die eigentlich Physik studiert hat, welche Entwicklungen im Gehirn es ermöglichen, dass Kinder sich in andere hineinversetzen können.

Operngesang. Vogelgezwitscher. Lautes Schreien. Eine nicht gestimmte Geige. Manche Töne finden wir instinktiv angenehm, andere unangenehm. Doch wie entscheiden wir, ob etwas gut oder schlecht klingt? Und wie wird Schall im Gehirn überhaupt verarbeitet? Um diese Fragen zu beantworten, versucht das Team um David Poeppel am Max-Planck-Institut für empirische Ästhetik in Frankfurt, Sprache und Musik in ihre elementarsten Bestandteile zu zerlegen. Und am Max-Planck-Institut für Kognitions- und Neurowissenschaften in Leipzig ergründen Forschende das Geheimnis von Superhits.

Dass Kinder irgendwann zu sprechen beginnen, scheint uns selbstverständlich. Doch das Erlernen der Sprache ist eine geistige Höchstleistung, die bis heute noch nicht komplett verstanden ist. Mithilfe verschiedenster Methoden ergründen die Abteilungen von Caroline Rowland am Max-Planck-Institut für Psycholinguistik in Nijmegen und von Angela Friederici am Max-Planck-Institut für Kognitions- und Neurowissenschaften in Leipzig, wie Kinder sich scheinbar mühelos dieses komplexe Kommunikationssystem aneignen.

Unser Gehirn ist bei der Geburt noch nicht vollständig entwickelt. Dies äußert sich unter anderem darin, dass es noch recht langsam ist. Schnellere Hirnaktivität reift erst nach und nach – und somit auch die Fähigkeit zur Verarbeitung schneller Signale, so auch des Sprachsignals. Ist es da nicht verblüffend, wie mühelos Babys in der Regel den Spracherwerb meistern? In unserer neuen Studie konnten wir zeigen, dass die allmähliche Beschleunigung des Babygehirns entscheidend für den Spracherwerb ist.

Von Kindheit an wächst unser aktiver Wortschatz auf etwa 20.000 Wörter, die wir nach bestimmten Regeln zu unendlich vielen sprachlichen Ausdrücken verknüpfen. Da Sätze oberflächlich betrachtet eine Aneinanderreihung von Wörtern sind, ähnlich der Abfolge motorischer Handlungen, wurde vermutet, dass die Verarbeitung von Sprache und Handlungen eine gemeinsame kognitive Grundlage in Form überlappender neuronaler Ressourcen hat. Unsere Forschung stellt diese Parallelität infrage und zeigt stattdessen die Unabhängigkeit von Sprach- und Handlungsverarbeitung auf.

Mentales Training zur Förderung von Fähigkeiten wie Achtsamkeit, Dankbarkeit oder Mitgefühl wird oft als Mittel zur Verringerung von Stress eingesetzt. Positive Trainingseffekte wurden bisher jedoch nur in akuten Stresssituationen und an einzelnen Tagen gezeigt oder sie basierten auf Selbstauskünften der Praktizierenden. Unsere Forschungsgruppe konnte erstmals einen objektiven Beleg dafür erbringen, dass mentales Training körperliche Anzeichen andauernder Stressbelastung bei gesunden Menschen verringert.

Die oberflächliche weiße Substanz (OWS), eine dünne Schicht unterhalb des Kortex, enthält die kurzen U-Fasern, die eine tragende Rolle bei der Vernetzung des Gehirns spielen. Bis vor Kurzem war wenig über diesen Teil des Gehirns bekannt. Neuartige Bildgebung machte diese dünne Schicht sichtbar und zeigte, dass sie unerwartet hohe Mengen an Eisen enthält, das vermutlich für die Myelinbildung an den kurzen Fasern notwendig ist. Mit unserer neuen Bildgebungsmethode können wir die OWS und ihre Rolle bei der Entwicklung, dem Altern und den Erkrankungen des menschlichen Gehirns untersuchen.

Wir Menschen stecken nicht im Hier und Jetzt fest: Dank unseres Gedächtnisses erleben wir längst vergangene Ereignisse lebhaft wieder. Das Gedächtnis dient aber nicht nur der Erinnerung. Mit seiner Hilfe können wir uns auch zukünftige Ereignisse ganz so vorstellen, als würden wir sie gerade erleben. Wir sind also imstande, auf mentale Zeitreisen zu gehen. Dadurch treffen wir bisweilen bessere Entscheidungen. Und wir lernen sogar aus solchen Vorstellungen, als hätten wir das Vorgestellte tatsächlich erlebt.