Was ist neuronale Plastizität?

Während eines Großteils des 20. Jahrhunderts beschrieb die Wissenschaft das Nervensystem als eine praktisch feste Struktur, sobald die Gehirnreifung abgeschlossen war: starr, unveränderlich, mit einer für das ganze Leben stabilen Architektur. Wäre das vollständig zutreffend, ließe sich etwas so Alltägliches, wie dass eine Person mit vierzig Jahren ein Instrument lernen kann oder sich, wenn auch nur teilweise, von einer Hirnverletzung erholt, kaum erklären. Die seither gesammelte Evidenz deutet auf eine ziemlich andere Realität hin, zusammengefasst in einem Begriff: neuronale Plastizität, die Fähigkeit des Nervensystems, sich selbst als Reaktion auf Erfahrung zu verändern.

Lernen bedeutet, buchstäblich, das Gehirn zu verändern

Der Biologe James Zull bringt es direkt auf den Punkt: Lernen hat mit Veränderung zu tun und ist zugleich Veränderung. Versteht man Lernen als eine dauerhafte Verhaltensänderung, ergibt es Sinn, dass es von echten funktionalen und strukturellen Veränderungen im Gehirn begleitet wird. Die Neurowissenschaft unterscheidet drei Arten:

• Morphologische Veränderungen: Wachstum neuer Endigungen, synaptischer Knöpfchen und dendritischer Dornen, sowie eine Verengung des Raums zwischen Neuronen, die die Kommunikation zwischen ihnen erleichtert.
• Molekulare Veränderungen: Modifikationen an den Proteinen der neuronalen Membranen, die verändern, wie jedes Neuron auf die Aktivität der anderen reagiert.
• Neurochemische Veränderungen: Anpassungen in der Synthese und Freisetzung von Neurotransmittern, die die Wirksamkeit einer konkreten Verbindung je nach Nutzungsgrad erhöhen oder verringern können.

Die Hebb’sche Regel

1949 schlug der kanadische Psychologe Donald Hebb eine Idee vor, die zu einem der meistzitierten Prinzipien der Neurowissenschaft werden sollte: Gedächtnis müsse sich auf eine dauerhafte strukturelle Veränderung des Gehirns stützen, erreicht durch die Modifikation der Wirksamkeit bereits bestehender Synapsen, nicht notwendigerweise durch die Schaffung von Verbindungen von Grund auf. Je häufiger eine konkrete Verbindung zwischen zwei Neuronen genutzt wird, desto effizienter wird diese Kommunikation, was andere Autoren später mit einem Satz zusammenfassten, der zum Synonym für neuronale Plastizität geworden ist: Neuronen, die gemeinsam feuern, verdrahten sich miteinander.

Spätere Forschungen an Labortieren bestätigten diese Idee direkt und zeigten die Bildung neuer erregender Synapsen im Zusammenhang mit dem Lernprozess selbst. Neuronale Plastizität ist also keine Metapher: Sie ist eine überprüfbare physische Veränderung, dieselbe Art von Veränderung, die es möglich macht, dass das erwachsene Gehirn im Hippocampus weiterhin neue Neuronen bildet.

Warum sich manche Erinnerungen verankern und andere verlorengehen

Neuronale Plastizität erklärt auch, warum nicht alles, was du lernst, gleich fest gespeichert bleibt. Das Kurzzeitgedächtnis stützt sich auf Neuronenkreisläufe, die nur Sekunden lang aktiv bleiben; wird diese Information nicht in eine dauerhaftere Speicherung überführt, geht sie ohne bleibende Spur verloren. Das Langzeitgedächtnis hingegen erfordert viel tiefgreifendere Veränderungen: die Synthese neuer Proteine und dauerhafte strukturelle Modifikationen an den synaptischen Verbindungen. Dieser Konsolidierungsprozess ist nicht augenblicklich, er braucht Sekunden bis Minuten, ein Intervall, in dem er durch Ereignisse wie ein Trauma, einen Stromschlag oder Alkohol unterbrochen werden kann, was erklärt, warum manchmal die Erinnerung an die Minuten unmittelbar vor einem Schlag oder Schreck verlorengeht, während ältere, bereits konsolidierte Erinnerungen intakt bleiben.

Eine Veränderung, die nicht von neuen Neuronen abhängt

Eine Klarstellung ist wichtig: Neuronale Plastizität besteht meistens nicht darin, von Grund auf neue Neuronen zu produzieren, sondern darin, die Verbindungen zwischen bereits bestehenden zu verändern. Das ist eine wichtige Nuance, weil sie zwei verwandte, aber unterschiedliche Phänomene trennt: die Neurogenese (das Entstehen neuer Neuronen, begrenzt auf sehr konkrete Regionen wie den Hippocampus) und die synaptische Plastizität (die Stärkung oder Schwächung von Verbindungen zwischen bereits bestehenden Neuronen, die im gesamten Gehirn und während des gesamten Lebens stattfindet). Fast alles, was du Tag für Tag lernst, von einem neuen Wort bis zu einer handwerklichen Fähigkeit, stützt sich vor allem auf den zweiten, weit verbreiteteren Mechanismus.

Warum das mehr als nur Biologie ist

Diese biologische Grundlage hat eine praktische Implikation, die weit über das Labor hinausgeht: Wenn sich das Gehirn durch Übung physisch verändert, liegt eine Fähigkeit, die dir heute schwerfällt, nicht zwangsläufig außerhalb deiner Reichweite, sie braucht nur die Art von Wiederholung, die diese Verbindungen stärkt. Es ist dieselbe Idee, aus Sicht der Neurowissenschaft statt der Psychologie, die die Forscherin Carol Dweck bei ihrer Untersuchung der wachstumsorientierten Denkweise dokumentierte: Menschen, die verstehen, dass sich eine Fähigkeit entwickeln lässt, üben tendenziell mehr und geben seltener auf, gerade weil sie auf biologischer Ebene recht haben. Es ist auch die zugrunde liegende Erklärung, warum der kinästhetische Stil so viel durch Üben lernt: Jede körperliche Wiederholung ist buchstäblich eine Gelegenheit für das Gehirn, sich selbst neu zu organisieren.