Gene beeinflussen das Denken
Forscher entdecken „genetischen Fingerabdruck“ in den Hirnfunktionen




Haben die Gene Einfluss auf unsere Denkstrukturen? Dieser Frage ist jetzt eine internationale und interdisziplinäre Gruppe von Wissenschaftlern nachgegangen. Das Ergebnis zeigt, dass sich im Aktivierungsmuster des Gehirns eine Art „genetischer Fingerabdruck“ einer Person nachweisen lässt. Es ist also genetisch mitbestimmt, auf welches Netzwerk von Gehirnarealen eine Person für das Arbeitsgedächtnis zurückgreift, wenn ihr kognitive Anforderungen gestellt werden. Die Ergebnisse der Studie, die Wissenschaftler aus der RWTH Aachen und der Universität Bonn zusammen mit Kollegen aus Amsterdam, Maastricht, Nijmegen und Salzburg durchgeführt haben, wurden jetzt in der aktuellen Ausgabe des international renommierten Wissenschaftsmagazins „Science“ veröffentlicht.


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. Um Aufschluss über individuelle Muster zu bekommen, führten die Wissenschaftler 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.

Die Auswertung zeigte, 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. Die Studie legt 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.

An der aktuellen Studie über genetische Einflüsse auf die Hirnaktivierungsmuster war Prof. Dr. med. Peter Propping vom Institut für Humangenetik des Universitätsklinikums Bonn beteiligt. Sein Beitrag betrifft die genetische Seite der Untersuchung. Außerdem waren Wissenschaftler aus Aachen, Amsterdam, Maastricht, Nijmegen und Salzburg an den Arbeiten beteiligt. Die Zwillings-Studie wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und der Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO) gefördert.

Kontakt:
Professor Dr. Peter Propping
Institut für Humangenetik der Universität Bonn
Telefon: 0228/287-22644
E-Mail: propping@uni-bonn.de