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#Neues aus der Industrie
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Die Gehirne von Neugeborenen sind bereits in funktionellen Netzwerken organisiert - mit individueller Variabilität in Verbindung mit Genetik
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Von Geburt an ist das menschliche Gehirn in Netzwerken organisiert, die geistige Funktionen wie Sehen und Aufmerksamkeit unterstützen, wie eine neue Studie zeigt.
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Frühere Studien hatten gezeigt, dass Erwachsene sieben solcher funktionellen Netzwerke im Gehirn haben. Diese Studie, die erste, die einen feinkörnigen Ansatz für das gesamte Gehirn von Neugeborenen verfolgt, ergab, dass fünf dieser Netzwerke bei der Geburt aktiv sind.
Entscheidend ist, dass in der Studie auch individuelle Unterschiede in diesen Netzwerken bei Neugeborenen festgestellt wurden, was Auswirkungen darauf haben könnte, wie die Genetik das Verhalten von Erwachsenen beeinflusst.
"Seit Jahrhunderten fragen sich die Menschen, was sie einzigartig macht und welche Rolle die genetische Programmierung im Vergleich zu unserer lebenslangen Erfahrung spielt", sagte Zeynep Saygin, Hauptautorin der Studie und Assistenzprofessorin für Psychologie an der Ohio State University.
"Unsere Studie zeigt eine Variabilität im Gehirn bei der Geburt, die möglicherweise mit einigen der Verhaltensunterschiede zusammenhängt, die wir bei Erwachsenen beobachten
Die Studie, die kürzlich in der Zeitschrift NeuroImage veröffentlicht wurde, wurde von M. Fiona Molloy, einer Psychologiestudentin an der Ohio State University, geleitet.
Die Forscher analysierten fMRI-Scans der Gehirne von 267 Neugeborenen, die meisten weniger als eine Woche alt, die am Developing Human Connectome Project teilnahmen. Alle Säuglinge wurden 15 Minuten lang gescannt, während sie schliefen.
Im Rahmen der Studie wurden die kleinsten mit MRT möglichen Gehirnteile - Voxel oder volumetrische Pixel genannt - analysiert, um festzustellen, wie die Signale der einzelnen Voxel mit anderen Voxeln im Gehirn zusammenhängen.
"Selbst wenn wir schlafen, ist das Gehirn aktiv und verschiedene Teile kommunizieren miteinander", sagte Saygin.
"Wir identifizieren Netzwerke, indem wir herausfinden, welche Teile des Gehirns zur gleichen Zeit ähnliche Aktivitätsmuster aufweisen - wenn zum Beispiel ein Bereich aktiviert wird, tut dies auch der andere. Sie sprechen miteinander."
Die Ergebnisse zeigten fünf Netzwerke bei Neugeborenen, die denen von Erwachsenen ähneln: das visuelle, das Standard-, das sensomotorische, das ventrale Aufmerksamkeits- und das High-Level-Vision-Netzwerk.
Erwachsene verfügen über zwei zusätzliche Netzwerke, die im Gehirn von Neugeborenen nicht zu finden sind: das Kontrollnetzwerk und das limbische Netzwerk. Diese sind beide an Funktionen auf höherer Ebene beteiligt, erklärte Saygin.
Das Kontrollnetzwerk ermöglicht es Erwachsenen, Pläne zu machen, um Ziele zu erreichen. Das limbische Netzwerk ist an der Emotionsregulation beteiligt.
"Babys haben wenig kognitive Kontrolle und emotionale Regulierung, daher ist es nicht überraschend, dass diese Netzwerke nicht entwickelt sind", sagte Saygin.
"Aber eine Möglichkeit wäre gewesen, dass sie bereits bei der Geburt angelegt sind und nur noch verfeinert werden müssen. Das haben wir aber nicht gefunden. Diese Netzwerke sind noch gar nicht vorhanden und müssen sich durch Erfahrung entwickeln."
Die Forscher untersuchten auch individuelle Unterschiede in den Gehirnnetzwerken der untersuchten Neugeborenen. Die Ergebnisse zeigten, dass das ventrale Aufmerksamkeitsnetzwerk bei den Neugeborenen am stärksten variierte. Dabei handelt es sich um das Netzwerk, das die Aufmerksamkeit auf wichtige Reize in der Welt lenkt, insbesondere auf etwas Unerwartetes.
"Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass das ventrale Aufmerksamkeitsnetzwerk eine stabile Quelle individueller Variabilität ist, die bei der Geburt vorhanden ist und vielleicht ein Leben lang bestehen bleibt", sagte sie.
Bei Erwachsenen wurde diese individuelle Variabilität in der Netzwerkorganisation mit Verhalten und verschiedenen Störungen in Verbindung gebracht.
"Wir sehen individuelle Unterschiede in der Netzwerkorganisation bereits bei der Geburt, und es könnte interessant sein zu sehen, ob diese Unterschiede das Verhalten oder das Risiko psychologischer Störungen im späteren Leben vorhersagen", sagte Molloy.
In einer weiteren Analyse verwendeten die Forscher Gewebeproben menschlicher Gehirne, die über den Allan Human Brain Atlas verfügbar sind, um zu untersuchen, wie Unterschiede in den Gehirnnetzwerken der Neugeborenen mit Unterschieden in der Genexpression - dem Prozess des Einschaltens oder Aktivierens von Genen - zusammenhängen könnten.
Sie fanden in den Gewebeproben des Gehirns mehrere Gene, die möglicherweise zu den spezifischen Hirnorganisationen geführt haben, die sie in der Studie bei einzelnen Neugeborenen fanden.
"Dies könnte eine mögliche genetische Grundlage dafür aufdecken, warum wir diese Unterschiede in den Netzwerken der Neugeborenen in unserer Studie sehen", sagte sie.
Künftige Forschungsarbeiten werden untersuchen, wie sich diese Netzwerke im Laufe der Zeit entwickeln, um ein besseres Verständnis der Rolle der genetischen Programmierung und der Erfahrung bei der Entstehung von Unterschieden in diesen Netzwerken zu erhalten.
"Wir wollen den Entwicklungsverlauf dieser Netzwerke besser verstehen, um herauszufinden, wie Gene und Erfahrungen mit zukünftigem Verhalten und Ergebnissen zusammenhängen", so Saygin.