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September 2015

«Solange die Wissenschaft die Mechanismen, nach denen das menschliche Hirn aus seinen Erfahrungen lernt, nicht besser kennt, ist die Übertragung von bei Ratten gewonnenen Erkenntnissen auf den Menschen nicht vertretbar.»

Von Anne Beuter

Man hört oft, dass die ersten drei Lebensjahre und die ersten Erfahrungen für die kindliche Entwicklung entscheidend sind, da sie den Prozess der Neuronenverbindungen beeinflussen, insbesondere die Anzahl der Verknüpfungsstellen zwischen den Neuronen, der sogenannten Synapsen, über welche Informationen im Gehirn übertragen werden.
So schreibt Hawley (2000) in seiner Publikation «Starting Smart: How Early Experiences Affect Brain Development» (Intelligenter Start: Wie frühe Erfahrungen die Hirnentwicklung beeinflussen), dass die Anzahl der Synapsen um bis zu 25 Prozent gesteigert werden kann, wenn Kinder in einem komplexen statt in einem anregungsarmen Umfeld aufwachsen (1). Doch kaum jemand weiss, dass diese Ergebnisse von einer Studie an Ratten abgeleitet sind, die Turner und Greenough 1985 durchgeführt haben (2). 1999 erklärte J. Bruer, dass diese Steigerung nur in einem klar abgegrenzten Hirnareal (dem visuellen Kortex) von Ratten beobachtet wurde und dass ähnliche Effekte zu jedem beliebigen Zeitpunkt im Leben der Ratten hätten auftreten können (3).
Die Neurowissenschaftler sind sich nicht einig darüber, was diese 25 Prozent mehr Synapsen bedeuten. Sie geben ausserdem zu bedenken, dass diese Ergebnisse beim Menschen nie bestätigt wurden, etwa beim Messen der Synapsendichte in verschiedenen Hirnarealen bei der Autopsie von infolge eines Unfalls verstorbenen Kindern. Es ist unbestritten, dass das Ratten- und das Menschenhirn gewisse Ähnlichkeiten aufweisen, so etwa das Prinzip der sogenannten kritische Periode, d. h. der sensiblen Phase, in der das Nervensystem gewisse Stimuli von aussen braucht, um sich zu entwickeln (ein Phänomen, das mit der neuronalen Plastizität zusammenhängt). Die Gehirne von Mensch und Ratte weisen aber auch deutliche Unterschiede auf. So haben beispielweise Rattenweibchen während der Trächtigkeit ein besseres räumliches Gedächtnis (4). Bei schwangeren Frauen hingegen scheinen bestimmte exekutive Funktionen leicht eingeschränkt zu sein (5). Diese Ergebnisse können unterschiedlich interpretiert werden.
Sicher ist aber, dass das Vorkommen von tiefgreifenden Veränderungen im Gehirn und von kritischen Perioden in den ersten Lebensjahren des Menschen noch nichts über den Einfluss der Synapsenzahl auf die Hirnfunktionen aussagt. Solange die Wissenschaft die Mechanismen, nach denen das menschliche Hirn aus seinen Erfahrungen lernt, nicht besser kennt, ist die Übertragung von bei Ratten gewonnenen, aus verschiedenen Gründen verzerrten Erkenntnissen auf den Menschen nicht vertretbar. Solche Vereinfachungen können zur Entstehung von Mythen führen, die schwerwiegende Auswirkungen auf rechtliche und pädagogische Entscheidungen haben können. Ein Beispiel dafür ist das Programm Head Start in den USA, das in den 1960er-Jahren lanciert und 1994 in Early Head Start umbenannt wurde. Das auf Kinder im «kritischen» Alter von 0 bis 3 Jahren ausgerichtete Bildungsprogramm kostet Milliarden von Dollar, wird insgesamt aber als eher erfolglos bewertet (6).

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Anne Beuter ist emeritierte Professorin der Neurowissenschaften am Institut National Polytechnique der Universität Bordeaux. Sie hat einen Master of Science der University of Wisconsin in Madison (USA) und einen Doktortitel der Naturwissenschaften der University of California in Berkeley. Sie lehrte mehrere Jahre in den USA, in Kanada (u. a. in Montreal) und in Frankreich. Sie hat rund 150 wissenschaftliche Publikationen und Hunderte von Abstracts verfasst. Ihre jüngste Forschungstätigkeit wurde vom BIOSIM Network of Excellence der EU finanziert. Anne Beuter hat eine Methode für die elektrische Kortexstimulation entwickelt und patentieren lassen: EP 09305432 – «Method and apparatus for electrical cortex stimulation».

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Anmerkungen:

(1) Hawley T (2000) Starting Smart: How Early Experiences Affect Brain Development (2nd Ed)
(2) Turner A M, Greenough WT (1985) Differential rearing effects on rat visual cortex synapses. I. Synaptic and neuronal density and synapses per neuron. Brain Research 329, 1-2, 195-203
(3) Bruer J (1999) The Myth of the First Three Years: A New Understanding of Early Brain Development and Lifelong Learning. https://www.nytimes.com/books/first/b/bruer-myth.html
(4) Galea LA, Ormerod BK, Sampath S, Kostaras X, Wilkie DM, Phelps MT. Spatial working memory and hippocampal size across pregnancy in rats. Horm Behav. 2000 Feb, 37(1), 86-95
(5) Onyper SV, Searleman A, Thacher PV, Maine EE, Johnson AG. Executive functioning and general cognitive ability in pregnant women and matched controls. J Clin Exp Neuropsychol. 2010 Nov, 32(9), 986-95
(6) http://en.wikipedia.org/wiki/Head_Start_Program


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