Entscheidende Hirnregion für Verhaltenssteuerung identifiziert

Trotz zahlreicher Indizien gab es bislang keinen eindeutigen Beleg dafür, in welchen Hirnbereichen unser Handeln verarbeitet wird. Eine Studie konnte nun die entscheidende Region identifizieren.

Kausalen Beleg durch Patientin erbracht, die mehrere Schlaganfälle erlitten hatte

Probleme lösen, das eigene Handeln planen, Emotionen kontrollieren – exekutive Funktionen sind grundlegende Prozesse, um unser Verhalten zu steuern. Trotz zahlreicher Indizien gab es bislang keinen eindeutigen Beleg dafür, in welchen Hirnbereichen diese Fähigkeiten verarbeitet werden. Eine Studie am Max-Planck-Institut für Kognitions- und Neurowissenschaften (MPI CBS) konnte nun die entscheidende Region identifizieren – mithilfe einer einzigartigen Patientin und dem gar nicht so seltenen dysexekutiven Syndrom.

Für unser Sozialleben und unseren Beruf müssen wir uns mit unserer Umwelt und anderen Menschen auseinandersetzen können. Dabei helfen uns die exekutiven Funktionen. Sie ermöglichen uns zudem Handlungen zu planen und in einzelne Schritte aufzuteilen.

Einigen Personen gelingt das jedoch nicht. Sie können sich nur schwer fokussieren, ihre Handlungen kaum zielorientiert planen und ihre Impulse und Emotionen schlecht kontrollieren. Sie leiden am dysexekutiven Syndrom, ausgelöst etwa durch ein Schädel-Hirn-Trauma oder einen Schlaganfall.

Eine der Betroffenen ist eine 56-jährige Patientin aus Leipzig. Sie hatte mehrere Schlaganfälle erlitten, die eine strategisch sehr wichtige Hirnregion getroffen hatten: Die untere Kreuzungsregion (engl. IFJ – inferior frontal junction area) im Stirnlappen der Großhirnrinde in beiden Gehirnhälften. Durch die Verletzung gelang es ihr nicht mehr, grundlegende psychologische Tests zu bestehen. Darunter etwa Aufgabe, einen Rundgang durch einen Zoo unter Beachtung verschiedener Vorgaben zu planen, oder den Stroop-Test. 

Läsion war bei Patientin allein auf die untere Kreuzungsregion begrenzt

Das Besondere bei der untersuchten Patientin: Die Läsion war allein auf die untere Kreuzungsregion begrenzt, in beiden Hirnhälften gleichermaßen. Normalerweise verletzt ein Schlaganfall größere Hirnbereiche oder beschränkt sich damit nicht auf ein derart definiertes Areal. Zudem trifft er nur selten gleichzeitig die zueinander homologen Areale auf beiden Seiten. So schwierig die Situation für die Patientin ist, so sehr bietet sie damit der Wissenschaft eine einmalige Gelegenheit: Sie kann die Rolle dieser Region für die exekutiven Funktionen untersuchen.

Quelle: MPI CBS

"Aus funktionellen MRT-Untersuchungen an Gesunden wusste man bereits, dass die untere Kreuzungsregion verstärkt aktiviert ist, wenn selektive Aufmerksamkeit, Arbeitsgedächtnis und die anderen exekutiven Funktionen gefordert sind. Der endgültige Beleg dafür, dass diese exekutiven Fähigkeiten dort verortet sind, stand bislang jedoch aus", erklärt Matthias Schroeter, Erstautor der zugrundeliegenden Studie und Leiter der Forschungsgruppe "Kognitive Neuropsychiatrie" am MPI CBS. Einen kausalen Beleg für solche Funktions-Anatomie-Zusammenhänge erhält man jedoch erst, wenn die Areale tatsächlich ausgeschaltet sind – und damit die dort eigentlich verorteten Fähigkeiten versagen. "Den haben wir jetzt mithilfe der Patientin erbringen können."

symptom reading durch ermittelte Hirnschädigung

Und nicht nur das. Neben dem klassischen Weg – einzelnen Funktionen eine bestimmte Hirnregion anhand einer Hirnschädigung und den entsprechenden Beeinträchtigungen zuzuordnen – gingen die ForscherInnen auch den umgekehrten Weg: Den "Big Data"-Weg über Datenbanken. Auf diesen Portalen liegen die Informationen zehntausender TeilnehmerInnen aus vielen psychologischen Tests und den dabei aktivierten Hirnarealen vor. Mit deren Hilfe konnten die Forschenden die Beeinträchtigungen der Patientin allein aufgrund der durch die Hirnscans ermittelten Hirnschädigung vorhersagen. Fachleute sprechen hier vom symptom reading, zu Deutsch etwa Symptomlesen. Einem Verfahren, das in Zukunft genutzt werden könnte, um gezielt eine Therapie an einzelne PatientInnen und deren Hirnschädigung anzupassen, ohne sie ausführlich testen zu müssen.

"Wenn bei Patienten etwa nach einem Unfall oder Schlaganfall die exekutiven Funktionen ausfallen, können sie meist auch die anderen betroffenen Fähigkeiten schlechter regenerieren, weil ihnen die Planung dafür schwer fällt", erklärt Schroeter. "Wenn man in Zukunft anhand der Läsionsaufnahmen und den Datenbanken noch detaillierter weiß, welche Regionen und damit Fähigkeiten ausgefallen sind, kann man die Therapie noch gezielter anpassen."

Quelle:
Matthias L. Schroeter, Simon B. Eickhoff, and Annerose Engel, "From correlational approaches to meta-analytical symptom reading in individual patients: Bilateral lesions in the inferior frontal junction specifically cause dysexecutive syndrome," Cortex (2020)