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Wenn das Gehirn im höheren Lebensalter besonders gefordert ist, mobilisiert es zusätzliche Kapazitäten. Nach bisheriger Lehrmeinung soll das alternde Gehirn dafür Areale in beiden Gehirnhälften nutzen, während sich diese Areale in jungen Jahren für jede Aufgabe oftmals auf nur eine Seite beschränken. Ein Forscherteam aus der Abt. Kognitive Neurologie des Hertie-Instituts für Klinische Hirnforschung (HIH) um PD Dr. Axel Lindner hat nun genauer untersucht, wann dieser Mechanismus zum Einsatz kommt. Mit Hilfe funktioneller Magnetresonanztomographie (fMRT) beobachteten sie ein für Gedächtnisaufgaben zuständiges Hirnareal, den dorsolateralen Präfrontalcortex (dlPFC). Ihr Ergebnis: Der dlPFC wird bei besonders schwierigen Aufgaben immer in beiden Gehirnhälften aktiv – nicht nur im Alter, sondern auch bei jungen Menschen.

Bei jeder Denkaufgabe sind im Gehirn charakteristische, besonders auf die jeweilige Aufgabe spezialisierte Areale aktiv. Diese spezialisierten Areale sind in vielen Fällen in einer Hemisphäre (Gehirnhälfte) stärker aktiv, für die Sprachverarbeitung z.B. ist das die linke. Neurowissenschaftler nennen diese hemisphärische Aufgabenteilung die Lateralisation von Gehirnfunktionen. Bei älteren Menschen ist diese Lateralisation bei Gedächtnisaufgaben nach bisherigen Studien teilweise aufgehoben: Gedächtnisaufgaben, die bei Jüngeren nur in einer Hemisphäre Aktivität hervorrufen, lassen bei Älteren beide Seiten aktiv werden. Indem die andere Hemisphäre zusätzlich zur Leistungssteigerung herangezogen wird – so die bisherige Vermutung – wirkt das Gehirn seiner eigenen, altersbedingten Erosion entgegen.

Wann das jeweils geschieht, wollten die Forscher des HIH – unterstützt durch das Werner Reichardt Centrum für Integrative Neurowissenschaften (CIN) der Universität Tübingen und das Deutsche Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE) – nun genauer wissen. Frühere Studien hatten allen Versuchspersonen dieselben Aufgaben gestellt. Waren junge Probanden vielleicht einfach weniger stark gefordert? Die Leistungsfähigkeit des Arbeitsgedächtnisses ist ja individuell verschieden und nimmt mit dem Alter ab. Die Tübinger Forscher stellten daher erstmals sicher, dass junge wie alte Probanden Aufgaben bekamen, die für sie subjektiv gleich schwer zu lösen waren, bis an die Grenzen ihrer Leistungsfähigkeit: Wiederholtes Einprägen einer wechselnden Buchstabenfolge, räumlichen Positionen oder komplexen Figuren. Dabei wurde mittels fMRT die Gedächtnisaktivität in beiden Hemisphären im dlPFC verglichen.

Das Ergebnis überraschte die Neurowissenschaftler: Leichte Aufgaben konnten die Probanden erwartungsgemäß „mit links“ lösen – die Forscher registrierten höhere Aktivität in der linken Hemisphäre. Bei schwierigen Aufgaben zeigte sich in beiden Hemisphären erhöhte Aktivität, jedoch nicht nur in älteren, sondern auch in jüngeren Probanden. Die vorübergehende Erhöhung der „Rechenkapazität“ durch die beidseitige Nutzung von ansonsten einseitig aktiven Gehirnarealen ist also kein im Alter entwickelter Kompensationsmechanismus.

Die Aufhebung der Lateralisation ist zwar zuerst bei älteren Menschen beobachtet worden, aber nur weil das Arbeitsgedächtnis im Alter weniger leistungsfähig wird. Warum das so ist, ist immer noch eine offene Frage. Eventuell lässt das Gedächtnis im Alter gar nicht nach, sondern hat nur mehr und mehr Erinnerungen zu verarbeiten und wird dadurch weniger belastbar, wie es der Tübinger Linguist Michael Ramscar postuliert. „Dazu passen unsere Ergebnisse ganz gut“, meint Melanie Höller-Wallscheid, die die Studie im Rahmen ihrer Doktorarbeit durchführte. „Uns war nie ganz klar, wie das Gehirn im Alter eigentlich noch einen ganz neuen Mechanismus entwickeln soll, auch wenn das schon praktisch Lehrbuchmeinung war. Unser Befund zeigt nun aber, dass der Mechanismus schon immer da ist. Bei jungen Leuten wird er nur seltener gebraucht: Wann geht man im Alltag schon kognitiv an seine Grenzen? Wenn es sein muss, hat aber jeder diese zusätzlichen Denkressourcen. Adaptiv ist unser Gehirn nämlich ganz grundsätzlich.“

Originalpublikation:

Melanie S. Höller-Wallscheid, Peter Thier, Joern K. Pomper, Axel Lindner: Bilateral Recruitment of Prefrontal Cortex in Working Memory Is Associated with Task Demand but Not with Age. Proceedings of the National Academy of Sciences (online-Publikation).

doi: 10.1073/pnas.1601983114