PLASTIZITÄT DES GEHIRNS

plastizitaetDie Plastizität des Gehirns nutzt die Eigenschaften unseres zentralen Nervensystems, das auf Grund der Erfahrung in der Lage ist, sich neu zu organisieren und zu modellieren. In unserem Fall – es geht hier um die Wiederherstellung nach einem Schlaganfall – ist Erfahrung mit der Durchführung von ÜBUNGEN gleichzusetzen.

Ich halte es für sehr wichtig, über Plastizität zu sprechen, weil sie viel zu oft als unmöglich eingestuft wird.

Wir sind daran gewöhnt, Sätze zu hören wie: „Die Zellen des Gehirns können nicht nachwachsen“ – aber die Forschungen der letzten Jahre im Bereich der Neurobiologie und vor allem die Studien der Stammzellen haben diese These glücklicherweise widerlegt.

Wenn Familienangehörige und Patienten mit solchen Sätzen zu mir kommen wie „Nach einem Jahr kann man nicht mehr genesen“ oder „Das ist die Situation, und so wird sie auch bleiben“, die sie von ihren Spezialisten übernommen haben, dann denke ich, dass hier ein Grundprinzip der Biologie verleugnet wird, und zwar, dass das Gehirn plastisch ist. Da diese Plastizität durch Übung gefördert wird, wäre es aber dann ehrlicher zu sagen: „Du könntest deine verlorenen Funktionen wiederherstellen, weil dein Gehirn wie bei allen Menschen plastisch ist, aber leider kenne ICH die passenden Therapieansätze nicht, die dir helfen könnten“.

So etwas zu sagen, wäre viel gerechter, als ein willkürliches Urteil, noch dazu unwidersprochen, auszusprechen.

Die Plastizität existiert

Plastizität ist ein Grundsatz, der die Erneuerung unseres Körpers regelt. Er betrifft alle Gewebe des Körpers vom Knorpel, über den Knochen bis hin zur Haut. Wir erneuern beispielsweise alle drei bis vier Wochen die Haut unseres Körpers, indem wir die toten durch frisch erzeugte Hautzellen ersetzen.

Bis vor wenigen Jahren dachte man, dass dieser Prozess das zentrale Nervensystem nicht beträfe – darin liegt möglicherweise die Ursache von Aussagen über die angebliche Unmöglichkeit der Wiederherstellung.

Die Vermutungen über die Neuroplastizität sind aber nicht neu. Schon vor drei Jahrhunderten dachte Malacarne di Bologna, dass Erfahrung einen biologischen Einfluss auf das Gehirn hätte und realisierte eine Reihe von einfachen, aber für seine Zeit genialen Experimenten.

Malacarne selektierte zwei Zwillingshunde und aus derselben Brut je zwei Exemplare von Papageien, Stieglitzen und Amseln. Von jedem Paar wurde ein Exemplar isoliert und ausschließlich in die Lage versetzt, sich zu ernähren, während das zweite bei den Eltern bleiben durfte. Nach einiger Zeit maß Malacarne Größe und Gewicht der Gehirne aller Exemplare. Er stellte fest, dass bei denen, die eine reiche Erfahrung durch Stimulation und Lernen erlebt hatten – also bei denen, die bei den Eltern gelebt hatten – das Gehirn besser entwickelt war.

Allein das Gewicht kann jedoch nicht darauf schließen lassen, was im Gehirn tatsächlich passiert ist. Es zeigt aber deutlich, dass eine Veränderung der Struktur stattgefunden hat.

Plastizität nach einer Läsion

Eines der Phänomene der neuronalen Plastizität ist als Sprouting bekannt, das man in Knospung oder Keimung übersetzen kann. Dieser Begriff ermöglicht eine Vorstellung davon, was mit dem Neuron tatsächlich passiert. Wenn es beispielsweise in der Nähe seiner Verbindungen zu dem Muskel unterbrochen wird, kann es neue Terminals „auskeimen“ und sich mit ihnen neu verbinden, oder es kann sogar eine Verbindung zu den benachbarten Neuronen herstellen, die einer Degeneration ausgesetzt sind.

Es sieht so aus, als wäre die Perfektion unseres Organismus der Urheber dieses Phänomens: Es ist die Läsion bzw. die Degeneration selbst, die ein Mikroambiente für das Sprouting schafft. Einigen Studien zufolge scheint das gleiche Mikroambiente auch die Voraussetzungen für die Stimulation der Neurogenese zu schaffen – das heißt also für die Entstehung von neuen Neuronen. Aber über die Neurogenese spreche ich in einem anderen Artikel, der auch das Thema der Stammzellen behandelt.

Plastizität auch mit Abstand von der Läsion

Wir haben gesehen, dass die neuronale Plastizität in der Nähe der Läsion stattfindet. Aber viele Studien haben bewiesen, dass sie auch in einiger Entfernung zur Läsion vorhanden ist.

Zum Beispiel, wie bekannt, besitzt unser Körper eine Art Territorium der Repräsentation im

Gehirn – visuelle Informationen werden in den Okzipitallappen verarbeitet, während die Informationen des Körpers in Arealen der Parietallappen bearbeitet werden.

Diese zerebralen Areale sind plastisch und verändern sich aufgrund der Erfahrungen. Ein Beispiel ist, wenn wir blind werden. Es ist bekannt, dass alle anderen Sinne gestärkt werden. Das geschieht auf biologischer Basis, das heißt, unser Gehirn verändert seine Struktur und bietet den anderen Fertigkeiten, die fürs Leben notwendig sind, mehr Platz und Verbindungen. Im Falle von Blindheit sind es Informationen somästhetischer und akustischer Natur.

In einer bekannten Studie bewiesen Merzenich und Kaas, dass eine Läsion einer der peripheren Nerven der oberen Gliedmaße von Affen zu einer Reorganisation der Gehirnareale führte, die für die Bearbeitung der Informationen der betroffenen innervierten Bereiche des Körpers zuständig sind. Sie stellten fest, dass die Bereiche, die ohne Nervenverbindungen geblieben waren, jetzt auf die Stimulation reagierten, die aus den Bereichen kamen, die von benachbarten Nerven innerviert waren. Dieses Phänomen ist sehr wichtig, weil es zeigt, dass unser Organismus einen starken Sinn fürs Überleben hat und seine Funktionen durch die Neuroplastizität verteidigt – eine sehr faszinierende Waffe.

In jüngerer Zeit erkannte der bedeutende Neurologe Ramachandran, dass amputierte Patienten eine Art Empfindung an der fehlenden Hand wahrnehmen konnten, wenn sie am Gesicht berührt wurden. Auf den ersten Blick scheint das ein bizarres Phänomen zu sein, doch es lässt sich so erklären: Einige Gehirnareale, die mit dem Gesicht verbunden sind, stehen in enger Verbindung mit denen, die einige Funktionen der Hand steuern. Diese Gehirnareale des Gesichtes haben sich „ausgebreitet“, weil die Areale der scheinbar nicht mehr aktiven Hand von dieser nicht mehr stimuliert werden, so stehen ihre quasi freigewordenen Kapazitäten zur Verfügung.

Plastizität in Folge von Erfahrung

Ich schätze sehr eine Studie von Pascual-Leone und anderen Wissenschaftlern, die die Vermutungen von Malacarne sozusagen offiziell und quantifizierbar macht. Diese Wissenschaftler wollten erforschen, wie die kortikalen Hirnareale sich durch Erfahrung und Übung verändern. So stellten sie fest, dass das Spielen am Klavier von einem einfachen Refrain, der gerade erlernt wurde, bei den Testpersonen die Erweiterung des Territoriums der zerebralen Areale – wo die Aktion der Finger repräsentiert wird – bewirkte.

Dadurch ist bewiesen, dass das Lernen die Biologie des Gehirns verändert. Ich insistiere viel auf diesem Konzept, weil es eine der Grundlagen der neurokognitiven Theorie von Prof. Perfetti darstellt. Sie betrachtet die Wiederherstellung als einen Prozess des Lernens.

Die Studie von Pascual-Leone und den anderen Wissenschaftlern ist meiner Meinung nach auch wegen ihrer späteren Entwicklungen sehr wichtig. Sie stellten darüber hinaus fest, dass die Areale der Finger sich auch dann erweiterten, wenn der Refrain nicht am Klavier, sondern nur mental wiederholt wurde. Und die Erweiterung betrug 30% von der, die sich bei einer materiellen Ausführung ergeben hätte.

Ein so wichtiges Instrument wie die Bewegungsvorstellung (motor imagery) in der Rehabilitation wegzulassen, bedeutet, eine gute Möglichkeit der Wiederherstellung nach einem Schlaganfall auszuschließen.

Wie reorganisiert sich das Gehirn nach einem Schlaganfall?

Wer den Artikel über die Diaschisis noch nicht gelesen hat, sollte es tun. Er ist sehr wichtig, um zu verstehen, was in unserem Gehirn nach einem Schlaganfall passiert.

Hier kann ich nur kurz erwähnen, dass unser Organismus in Folge einer Läsion einige zerebrale Strukturen ausschaltet, auch wenn sie nicht direkt vom Vorfall betroffen sind. Manchmal auch solche, die nicht mal in direkter Nähe der Läsion sind aber trotzdem eine funktionelle Verbindung mit dem lädierten Areal haben.

Die beteiligten Strukturen sind hauptsächlich Kleinhirn und Thalamus. Warum gerade diese Strukturen betroffen sind, ist dadurch zu erklären, dass sie eine besondere Rolle beim Verhalten spielen. Das Kleinhirn ist eine Art „Orchesterdirigent“ der Bewegung, es organisiert, wie sich der Körper bewegen soll, um bestimmte Informationen zu bekommen; der Thalamus gibt die Informationen den zuständigen zerebralen Arealen weiter, die sie bearbeiten werden.

Es ist also kein Zufall, dass unser Körper nach einem Schlaganfall bestimmte Strukturen, die mit der Verarbeitung der Informationen zu tun haben, stilllegt. Denn in diesem Moment ist unser Gehirn nicht in der Lage, sie zu nutzen.

Aus diesen Gründen, in den frühen Stadien der Gehirnverletzung, erscheinen die Auswirkungen der Läsion auf den Patienten verheerend. Denn nicht nur die Areale, die direkt geschädigt wurden, sind ausgeschaltet, sondern auch andere werden funktionell gehemmt.

Im Laufe von Wochen und Monaten nach dem Schlaganfall werden die gehemmten Strukturen wieder eingeschaltet. Das geschieht am besten, wenn der Patient die geeigneten Rehabilitationsmaßnahmen bekommt – und zwar die, die seine Fertigkeit, Informationen zu verarbeiten, nach und nach wiederherstellen. Dafür sind die Übungen für die Wahrnehmung bestens geeignet.

FAZIT

Die Mechanismen, die uns unser Körper für die beste Wiederherstellung nach einem Schlaganfall zur Verfügung stellt, sind vielfältig.

  • Synaptogenese (Bildung neuer Synapsen)
  • Neurogenese (Bildung von neuen Neuronen)
  • 
Beendigung der synaptischen Inhibition (Überwindung der Diaschisis)

Den Ablauf der Wiederherstellung eines Schlaganfall-Patienten zeitlich bestimmen zu wollen, würde ihn mit einem Lebensmittelprodukt gleichsetzen. Dies jedoch würde die Grundsätze der Neurobiologie nicht berücksichtigen und leugnen, dass das Gehirn plastisch ist.

Hier finden Sie unseren Newsletter. Täglich melden sich etwa 20 Menschen – darunter Patienten, Familienangehörige und Fachleute – an, um kostenlos weitere spezifische Informationen über die zerebrale Ischämie und ihre Behandlung zu erhalten. Der erste Report wird sein: “10 Dinge, die Sie über den Schlaganfall wissen müssen.”

Dott. Valerio Sarmati

Dott. Valerio Sarmati

Prof. für Neurotraumatologie an der Universität „La Sapienza“ in Rom.

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