Lise-Meitner-Forschungsgruppe Neuroplastizität in Entwicklung und Lernen

Wir Menschen sind zu Beginn unseres Lebens vollständig auf die Fürsorge anderer angewiesen. Dennoch erwerben wir innerhalb weniger Jahre eine bemerkenswerte Bandbreite kognitiver Fähigkeiten, von denen einige im Tierreich einzigartig sind. Diese rasante Veränderung wird durch die außergewöhnliche Plastizität des sich entwickelnden Gehirns ermöglicht. Die Lise-Meitner-Forschungsgruppe Neuroplastizität in Entwicklung und Lernen widmet sich der Erforschung der biologischen Grundlagen dieser Plastizität und ihrer Bedeutung für Lernen über die gesamte Lebensspanne hinweg.

Unsere Forschung untersucht, wie das menschliche Gehirn in den frühesten Lebensphasen geformt wird und wie diese Prozesse die Entwicklung komplexer Fähigkeiten ermöglichen. Mithilfe moderner neurobildgebender Verfahren setzen wir Lernen in Zusammenhang mit Veränderungen sowohl der Gehirnstruktur als auch der Gehirnfunktion – von der Zeit vor der Geburt bis ins Erwachsenenalter.

Besonders interessieren uns dabei die folgenden Fragen:

• Wie werden Gehirnstruktur und Gehirnfunktion zu Beginn des Lebens aufgebaut, und wie verändern sie sich beim Erreichen wichtiger Entwicklungsmeilensteine?
• Wie wirkt sich der Beginn formaler Schulbildung auf das Gehirn aus, und wie beeinflussen individuelle Unterschiede in Gehirnstruktur und Gehirnfunktion den Lernerfolg?
• Wie wirken Lernen und Entwicklung zusammen? Unterstützt die erhöhte Plastizität des sich entwickelnden Gehirns bestimmte Arten des Lernens?

Um diese Fragen zu beantworten, kombinieren wir verschiedene Arten von Magnetresonanztomographie (MRT) – darunter strukturelle, diffusionsgewichtete und funktionelle Bildgebung – mit Verhaltensstudien über eine breite Altersspanne hinweg, von Föten und Säuglingen bis hin zu Kindern und Erwachsenen. Hierdurch können wir direkt vergleichen, wie Lernen in unterschiedlichen Lebensphasen mit Veränderungen im Gehirn zusammenhängt.

Die Erforschung des menschlichen Gehirns in den frühesten Entwicklungsphasen bringt Herausforderungen mit sich. Da die Gehirne von Föten und Säuglingen besonders klein sind und sich schnell verändern, sind spezialisierte Messverfahren sowie neue computergestützte Auswertungsverfahren erforderlich, um sie gut abzubilden. Die Entwicklung und Anwendung solcher Verfahren ist daher ein wichtiger Bestandteil unserer Arbeit. Auf diese Weise können wir Gehirnstruktur und Gehirnfunktion bereits in den frühesten Lebensphasen erfassen.

Indem wir Lernen über verschiedene Lebensphasen hinweg vergleichen, möchten wir ein detailliertes Bild davon gewinnen, wie sich Gehirn und Verhalten gemeinsam im Laufe der Zeit entwickeln. Langfristig wird diese Forschung dazu beitragen, besser zu verstehen, wann das Gehirn besonders aufnahmefähig für Lernen ist, warum Lernen manchmal gelingt oder scheitert und wie Lernvariabilität im Gehirn verankert ist.