Das sind wir: Mareike Grotheer

Mareike Grotheer leitet seit Mai die Lise‑Meitner‑Forschungsgruppe NeuroLearn. Ein Gespräch über ihre Forschung zur Neuroplastizität, innovative Forschungsmethoden, ihre Faszination für die frühen Entwicklungsphasen bei Babys – und darüber, was sie motiviert hat, ans Institut zu kommen.

Mareike, Du bist seit Mai bei uns am Institut. Zum Einstieg würden wir gerne mehr über Deinen wissenschaftlichen Hintergrund erfahren: Was hat Dich zu Deinem Forschungsthema geführt und welche Stationen haben Deinen Weg dorthin geprägt?

Mareike Grotheer: Meine Promotion habe ich in Jena gemacht. Damals habe ich mich mit sogenannten Repetition-Suppression-Effekten beschäftigt – also mit der Frage, wie das, was wir gerade sehen, beeinflusst, was wir als Nächstes erwarten.  

Schon in dieser Zeit habe ich mich sehr für spezialisierte Regionen im visuellen System interessiert. Es gibt im Gehirn Areale, die selektiv auf bestimmte Kategorien reagieren, etwa auf Gesichter. Diese Regionen sind essenziell: Fällt ein solches Areal aus, kann der entsprechende Reiz nicht mehr richtig verarbeitet werden. Das fand ich faszinierend und habe mich gefragt, ob es so etwas auch für Zahlen gibt. Diese Frage begleitete mich über meine Promotion hinaus und war der Ausgangspunkt für mein erstes eigenes Forschungsprogramm.  

Mit einem DFG-Stipendium bin ich dann an die Stanford University gegangen und habe mich dort mit den neuronalen Grundlagen von Zahlen und Wörtern beschäftigt. Nach meiner Zeit in Stanford habe ich eine eigene Juniorgruppe an der Universität Marburg aufgebaut. Dort habe ich zunächst vor allem zu Lernen im Kontext von Bildung geforscht – etwa zu Lesen und Rechnen. Gleichzeitig ist mein Interesse an früher Entwicklung immer stärker geworden. Die Arbeit mit Säuglingen, mit der ich bereits in Stanford in Berührung gekommen war, übte eine besonders starke Anziehungskraft auf mich aus.

Was macht gerade diese frühe Phase – die Forschung mit Babys – für Dich so interessant?

Mareike Grotheer: Weil das Gehirn in dieser Phase am formbarsten ist. Babys lernen in extrem kurzer Zeit unglaublich viel, und das Gehirn verändert sich dabei sehr schnell. Mich interessiert, ob Lernen in dieser Phase  anders funktioniert. Lernen Babys schneller, weil ihr Gehirn noch viel stärker umstrukturiert werden kann? Während bei Erwachsenen vieles bereits stabil ist, ist bei Babys noch alles im Aufbau. 

Um das zu verstehen, reicht es nicht, nur Momentaufnahmen zu machen. Wir müssen Entwicklung direkt verfolgen. Deshalb arbeiten wir longitudinal und begleiten Babys über die Zeit hinweg. 

Ein Beispiel ist das Erlernen des Krabbelns. Wir möchten dabei zwei Ansätze kombinieren: große Datensätze, in denen wir viele Babys unterschiedlichen Entwicklungsstands vergleichen, und eigene Studien, in denen wir einzelne Babys mehrfach untersuchen, während sie diese Fähigkeit entwickeln. 

Das erlaubt uns, sehr innovative Fragen zu stellen: Verändert sich das Gehirn kontinuierlich oder eher in Sprüngen? Kommt zuerst die strukturelle Veränderung – oder das Verhalten? Solche Dynamiken werden erst sichtbar, wenn man die Entwicklung über einen längeren Zeitraum hinweg verfolgt.

Du erweiterst damit Deinen ursprünglichen Fokus auf Lesen und Rechnen. Was hat sich verändert?

Mareike Grotheer: Der Fokus hat sich deutlich erweitert. Während ich mich früher stark auf Lesen und Rechnen konzentriert habe, beschäftige ich mich heute mit allgemeinen Prinzipien des Lernens. 

Das bedeutet, dass wir nicht mehr nur fragen, was im Gehirn passiert, wenn wir lesen oder rechnen lernen, sondern ganz allgemein, was passiert, wenn wir etwas Neues lernen. 

Ein Beispiel dafür ist ein geplantes Experiment, bei dem Kinder, Erwachsene und ältere Erwachsene das Jonglieren lernen werden. Wir wollen untersuchen, wie sich das Gehirn in verschiedenen Altersgruppen verändert und ob das Alter eine Rolle dabei spielt, wie das Gelernte im Gehirn verankert wird.

Ein zentraler Bestandteil Deiner Forschung ist die Untersuchung von Myelin. Welche Rolle spielt diese Struktur? 

Mareike Grotheer: Myelin ist eine Art Isolierung der Nervenbahnen. Man kann es sich wie ein Kabel vorstellen: Je besser es isoliert ist, desto effizienter wird das Signal übertragen. Für das Gehirn ist das wichtig, weil Signale nicht nur schnell, sondern auch möglichst synchron ankommen müssen.  

Wird die Myelinisierung gestört, kann dies erhebliche negative Auswirkungen haben. Das wurde sogar mit Entwicklungsstörungen und neurologischen Erkrankungen in Verbindung gebracht. 

Lange Zeit wurde Myelin eher vernachlässigt, weil man davon ausgegangen ist, dass diese Strukturen wenig veränderlich sind. In den letzten Jahren hat sich jedoch gezeigt – vor allem in Tierstudien –, dass Myelinisierung eng mit Lernen verbunden ist. Genau diese Zusammenhänge wollen wir beim Menschen besser verstehen.

Mit welchen Methoden untersuchst Du Myelin? 

Mareike Grotheer: Wir arbeiten mit quantitativer Magnetresonanztomografie, einer vergleichsweise neuen Methode. Sie erlaubt es uns, den Myelingehalt im Gehirn direkt zu messen und zwar sehr präzise auf Ebene einzelner Bildpunkte.  

Das ist ein großer Fortschritt gegenüber früheren Verfahren, bei denen man nur allgemeine Veränderungen der weißen Substanz erfassen konnte, ohne genau zu wissen, was sich verändert hat.  

Ein weiterer Vorteil ist, dass sich die Daten sogar zwischen verschiedenen Scannern vergleichen lassen. Das eröffnet neue Möglichkeiten für standortübergreifende Forschung. Der Nachteil ist, dass die Messungen etwas länger dauern, was insbesondere bei Studien mit Kindern und Babys eine Herausforderung sein kann.

In einer aktuellen Studie hast Du gemeinsam mit internationalen Kolleginnen und Kollegen untersucht, wie sich graue und weiße Substanz im Säuglingsalter entwickeln. Was habt Ihr herausgefunden? 

Mareike Grotheer: Wir konnten zeigen, dass sich graue und weiße Substanz im Säuglingsalter synchron entwickeln. Bisher wurden diese beiden Bestandteile des Gehirns meist getrennt betrachtet. Unsere Ergebnisse zeigen jedoch, dass ihre Entwicklung eng aufeinander abgestimmt und es somit wichtig ist beide Strukturen gleichzeitig im Blick zu behalten. 

Die graue Substanz ist hauptsächlich für die Informationsverarbeitung zuständig, während die weiße Substanz die Verbindungen zwischen verschiedenen Hirnregionen herstellt. Unsere Daten zeigen, dass die Myelinisierung in beiden Strukturen synchron verläuft. Wenn sich Myelin in den Bahnen der weißen Substanz aufbaut, geschieht dies auch in den entsprechenden Verarbeitungsbereichen der Großhirnrinde. 

Besonders spannend ist, dass diese Synchronität nicht bei allen Kindern gleich stark ausgeprägt ist. Wir beobachten deutliche Unterschiede zwischen frühgeborenen und termingeborenen Babys. Bei Frühgeborenen ist diese Synchronität schwächer.  

Außerdem gibt es erste Hinweise darauf, dass diese frühe Synchronität eine Rolle für die spätere Entwicklung spielen könnte: Kinder, bei denen graue und weiße Substanz besonders gut synchronisiert sind, zeigen tendenziell bessere motorische Fähigkeiten im Kleinkindalter.  

Das deutet darauf hin, dass die Organisation des Gehirns schon sehr früh wichtige Weichen für die weitere Entwicklung stellt.

Wie sehen Deine Forschungspläne für die kommenden Jahre aus? 

Mareike Grotheer: Kurzfristig konzentrieren wir uns auf Längsschnittstudien in klar definierten Entwicklungsphasen, insbesondere im ersten Lebensjahr und rund um den Schuleintritt. 

Der Schuleintritt ist für mich besonders interessant, da sich die Lernbedingungen zu diesem Zeitpunkt grundlegend ändern. Kinder wechseln von eher beiläufigem Lernen zu einer Situation, in der von ihnen erwartet wird, dass sie gezielt und systematisch lernen. Uns interessiert, wie sich dieser Übergang im Gehirn widerspiegelt. 

Langfristig wollen wir Entwicklungsverläufe über sehr lange Zeiträume hinweg verfolgen, idealerweise vom Mutterleib bis ins Erwachsenenalter. 

Dies ist methodisch anspruchsvoll, insbesondere weil die Bewegungen der Föten die Bildgebung erschweren. Gleichzeitig liegt genau darin eine große Chance. Nur wenn wir dieselben Personen über einen langen Zeitraum begleiten, können wir verstehen, wie die frühe Entwicklung – bereits vor der Geburt – mit späteren Meilensteinen wie dem Schuleintritt zusammenhängt.

Welche Rolle spielen Kooperationen? 

Mareike Grotheer: Kooperationen sind zentral. Innerhalb des Instituts sehe ich klare Schnittstellen zu Forschung, die sich mit dem Einfluss von Umweltfaktoren auf die Gehirnentwicklung und mit Entwicklung über die Lebensspanne hinweg beschäftigt.  

Darüber hinaus arbeite ich weiterhin eng mit Kolleginnen und Kollegen aus meiner Zeit in Stanford zusammen die die Entwicklungsneurowissenschaften maßgeblich prägen. Zusätzlich gibt es eine enge Kooperation mit der University of Washington, wo innovative computergestützten Datenanaylsemethoden entwickelt werden. Diese Kombination aus Entwicklungsperspektive und modernsten Analyseverfahren hat sich bisher als sehr produktiv erwiesen.

Auch der Austausch mit der Öffentlichkeit ist Dir wichtig. Du hast in Marburg ein besonderes Format etabliert. Kannst Du das beschreiben? 

Mareike Grotheer: In Marburg hatten wir regelmäßig PEKiP Gruppen besucht – also Gruppen von Eltern mit ihren Babys – und dort über unsere Forschung gesprochen.  

Das Besondere war, dass das keine klassischen Vorträge waren. Man saß mit einer kleinen Gruppe von Eltern zusammen, während die Babys herumkrabbeln und kam ins Gespräch. Für mich ist das eine besonders schöne Form des Austauschs, weil sie sehr direkt und interaktiv ist. Die Eltern stellen viele Fragen, bringen eigene Erfahrungen ein, und es entsteht ein echter Dialog über Gehirnentwicklung.

Planst Du das Format, auch in Berlin weiterzuführen? 

Mareike Grotheer: Ja, das würde ich sehr gerne machen. Dafür müssten wir in Berlin zunächst passende Kooperationspartner finden – zum Beispiel Einrichtungen oder Programme, die solche Krabbelgruppen ohnehin anbieten.  

Die Idee wäre dann, dieses Format auch hier weiterzuführen: kostenlos vor Ort zu gehen, unsere Forschung vorzustellen und den Austausch zu suchen.  

Die Erfahrungen aus Marburg sind sehr positiv, und auch Kolleginnen und Kollegen – etwa an der University of Washington – haben ähnliche Formate übernommen, mit ebenfalls guter Resonanz. Deshalb bin ich optimistisch, dass sich das auch in Berlin gut etablieren lässt. 

Zum Abschluss: Was hat Dich zum Wechsel ans Institut bewogen? 

Mareike Grotheer: Vor allem die inhaltliche Passung: Ich bin überzeugt, dass meine Forschung hier genau richtig ist. Sie schließt sich gut an bestehende Themen an und ergänzt sie sinnvoll. Außerdem hat mich die dynamische Weiterentwicklung des Instituts überzeugt. Für mich wurde deutlich, dass das Institut unser Verständnis der menschlichen Gehirnentwicklung auch in Zukunft maßgeblich prägen wird und daran möchte ich gerne mitwirken.

 

Zur Person 

Mareike Grotheer promovierte in Psychologie an der Friedrich-Schiller-Universität Jena und erhielt ein DFG-Stipendium für die Stanford University, wo sie fünf Jahre lang im Vision and Perception Neuroscience Lab forschte. 2021 wechselte sie als Junior Group Leader an die Philipps-Universität Marburg, ab 2025 als Professorin. Seit Mai 2026 leitet sie ihre eigene Forschungsgruppe am Max-Planck-Institut für Bildungsforschung. 

Mehr Informationen zur Forschungsgruppe: 
LMG-Neuroplasticity in Development and Learning | Max-Planck-Institut für Bildungsforschung 

 

Originalpublikation 

Zika, S., Chang, K., Orhon, A., Kruper, J., Tyagi, C., Yan, X., Tung, S., Grill-Spector, K., Rokem, A., & Grotheer, M. (2026). Cortical and white matter myelination proceed in concert during early infancy. Nature Communications, 17, Article 5353. https://doi.org/10.1038/s41467-026-73366-9