Wann entsteht Lernen? Tübinger Studie deckt Lernverhalten von Neu- und Ungeborenen auf

Tübinger Studie deckt Lernverhalten von Neu- und Ungeborenen auf
Studie der Uniklinik Tübingen bei Neugeborenen. (Bild: pixabay)

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Redaktion

Tübingen – Was bekommen Neugeborene, aber auch Babys vor der Geburt im Mutterleib von ihrer Umwelt mit? Wie bewusst nehmen sie sie wahr und können sie diese Einflüsse so verarbeiten, dass sie bereits daraus lernen? Diesen Fragen ist ein Forschungsteam am Universitätsklinikum Tübingen vier Jahre lang nachgegangen. Um spezielle Messungen vornehmen zu können, kam ein europaweit einmaliges Gerät zum Einsatz: der fetale Magnetoenzephalograph (fMEG).

Eine Schwangerschaft ist nicht nur für die werdenden Eltern eine spannende und aufregende Zeit, sondern auch für die Kinder, die mit jeder weiteren Woche im Mutterleib neue Fähigkeiten entwickeln. Insbesondere im letzten Schwangerschaftsdrittel, wenn die sensorischen Systeme – die Fähigkeit zu Hören und zu Sehen – insoweit ausreifen, dass Informationen aus der Umgebung verarbeitet werden können. Der Fortgang des Reifungsprozesses ist entscheidend für die gesamte spätere kognitive Entwicklung des Kindes, beispielsweise für die Sprachentwicklung.

Welche Lernprozesse in diesen frühen Stadien bereits stattfinden und wie bewusst diese verarbeitet werden können, war bislang unklar. Im Rahmen einer vierjährigen Studie ist ein Forschungsteam des fMEG-Zentrums am Universitätsklinikum Tübingen diesen Fragen nachgegangen.

In dieser Zeit untersuchte das Studienteam um Prof. Dr. Hubert Preissl, Dr. Julia Moser, Dr. Franziska Schleger und Magdalene Weiß des Tübinger fMEG-Zentrums 60 Schwangere zwischen der 25. und 40. Schwangerschaftswoche sowie 33 zwei bis acht Wochen alte Neugeborene. Mithilfe der fetalen Magnetoenzephalographie (fMEG), einem europaweit einmaligen und nicht-invasiven Messgerät, wurde das Lernverhalten von Feten und Neugeborenen genauer untersucht.

Dabei maßen und analysierten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die fetalen und kindlichen Hirnantworten auf auditorische Reize. Dazu wurden ihnen einfache, sich wiederholende Tonabfolgen vorgespielt: „Wir haben uns eine besondere Tonstimulation ausgesucht, die Regelmäßigkeiten auf zwei verschiedenen Zeitskalen beinhaltet“, beschreibt Studienleiterin Dr. Julia Moser.

„Dabei schauen wir uns die Hirnantwort an, insbesondere die Antwort auf jene Töne, die wir miteingebaut haben, die die Regeln verletzen.“ Das fMEG registrierte dabei die durch die Tonsignale ausgelösten magnetischen Feldänderungen in der fetalen Hirnrinde. Im Rahmen dessen wurde die Reaktionszeit auf die präsentierten Töne erfasst.

„Wenn unsere kleinen Probandinnen und Probanden lernen, was die Regel ist, dann reagiert das Gehirn mit einer erhöhten Antwort auf eine Verletzung der Regel. Auf diese Weisen können wir herausfinden, ob die Kinder diese Regeln tatsächlich lernen“, so Moser. Die Ergebnisse der Studie konnten einen linearen Trend deutlich machen: die Fähigkeit zu Lernen steigt mit dem Alter des Kindes: „Wir konnten zeigen, dass bei Schwangeren ab der 35. Schwangerschaftswoche große Unterschiede zwischen den einzelnen Tontypen zu erkennen sind und somit bereits eindeutig Lernprozesse stattfinden“, berichtet Prof. Preissl. Bei den jüngeren Feten zwischen der 25. und 34. Schwangerschaftswoche ist dieser Lernprozess noch nicht so deutlich zu erkennen.

Bei der Auswertung der Messdaten der wenige Wochen alten Neugeborenen fanden die Forscherinnen und Forscher heraus, dass Lernprozesse auch während des Schlafens stattfinden. Den Unterschied macht dabei die Art des Schlafens: Befanden sich die Neugeborenen während der Messung im Tiefschlaf, waren die Messkurven niedrig. Im sogenannten „aktiven Schlaf“, der bei Babys mehr als 60 Prozent der Schlafzeit ausmacht, erfassen sie jedoch noch immer viel von ihrer Umwelt.

Fetale Magnetoenzephalographie (fMEG)

Bis vor einigen Jahren war die Beurteilung der neurologischen Entwicklung von Feten in der Geburtshilfe nicht möglich. Die neue Methode bietet, basierend auf dem bereits bekannten Verfahren der einfachen Magnetoenzephalographie (MEG), die Möglichkeit, erstmals eine nicht-invasive Zustands- und Funktionsbeschreibung der fetalen Hirnleistung im Mutterleib (intrauterin) vorzunehmen. Die Ableitung fetaler Magnetfelder per fMEG erfolgt nicht-invasiv über die Bauchwand der Mutter und ist schon in früheren Schwangerschaftswochen möglich.

Ohne Belastung für Mutter und Kind kann damit die Aktivität des Gehirns von Feten und Neugeborenen gemessen und so Rückschlüsse auf die Integrität und Entwicklung der kindlichen Hirnaktivität gezogen werden. Es liefert einen Einblick in die Hirnfunktion während der fetalen Entwicklung im Mutterleib und bietet die Möglichkeit der Überwachung und Sicherung der normalen Hirnentwicklung.

Die innovative Methode und das weltweit erste Modellgerät wurden in Zusammenarbeit von Instituten der Universität Tübingen und der University for Medical Sciences of Arkansas entwickelt – seit 2009 steht das Gerät im gleichnamigen Labor des Uniklinikums Tübingen und ist europaweit einmalig. Weltweit gibt es nur drei davon. Das fMEG-Zentrum ist ein Gemeinschaftsprojekt der Frauenklinik, der Abteilung Innere Medizin IV und dem Institut für Diabetesforschung und metabolische Erkrankungen des Helmholtzzentrums München an der Universität Tübingen.

Mehr Informationen sowie ein Video zur Studie: https://www.medizin.uni-tuebingen.de/de/studie-regellernen  

(Pressemitteilung: Universitätsklinikum Tübingen)