Baby-Gehirne sind viel organisierter als gedacht und formen blitzschnell Wissen

Bereits Baby-Gehirne zeigen eine erstaunlich geordnete Struktur. Trotz individueller Erfahrungen entstehen bei fast allen Menschen ähnliche Hirnareale zur Erkennung von Gesichtern, Wörtern und Orten. Forscher der Stanford University haben nun untersucht, wie diese Ordnung entsteht – und was dabei angeboren ist und was sich erst mit der Zeit entwickelt.

Die Studie stammt aus dem Labor der Kognitionswissenschaftlerin Kalanit Grill-Spector, Professorin an der Stanford University. Gemeinsam mit der Psychologin Emily Kubota untersuchte sie, wie sich das visuelle System im Gehirn entwickelt – mit einem besonderen Fokus auf den Bereich, der für die Gesichtserkennung verantwortlich ist.

Angeborene Ordnung trifft auf kindliche Flexibilität

Kubota wollte wissen, was im Gehirn eines Neugeborenen bereits festgelegt ist – und was sich durch Erfahrung verändert. „Ich war wirklich neugierig auf die Idee, dass manche Dinge bei Menschen von Geburt an festgelegt sind“, sagte sie, „und dass Umwelt und Erfahrung dann vieles verändern können, wenn wir uns entwickeln.“

Das Forschungsteam konzentrierte sich auf den sogenannten ventralen temporalen Kortex (VTC). Dieser Hirnbereich spielt eine zentrale Rolle bei der visuellen Verarbeitung von Gesichtern, Wörtern, Objekten und Orten. Frühere Studien hatten gezeigt, dass diese Areale bei Erwachsenen fast identisch angeordnet sind – egal, wie unterschiedlich ihre Lebensläufe verlaufen.

Doch wie kommt es zu dieser Einheitlichkeit? Ist das Gehirn von Anfang an „verkabelt“ für bestimmte Aufgaben wie die Gesichtserkennung? Oder entsteht diese Struktur erst durch Erfahrung?

Maßgeschneiderte Technik für Baby-Gehirne

Um diese Fragen zu beantworten, brauchte es hochpräzise Bilder von Baby-Gehirnen. Das Team entwickelte deshalb gemeinsam mit Boris Keil von der Hochschule Mittelhessen spezielle Magnetspulen, die exakt an die Größe von Säuglingsköpfen angepasst sind. „Wir haben jetzt Spulen für Neugeborene bis ein Jahr und von einem bis zwei Jahren“, erklärte Grill-Spector. Das sei nötig, da sich Baby-Gehirne im ersten Jahr stark verändern.

Mit diesen Geräten konnten die Forscher den Schlaf von Säuglingen nutzen, um deren Gehirne per diffusionsbasierter Magnetresonanztomographie (dMRI) zu untersuchen. Die Methode erfasst die weiße Substanz – also die Verbindungen zwischen den einzelnen Hirnregionen. Zum Vergleich analysierte das Team auch erwachsene Gehirne.

Die Karte im Kopf: Gesichtserkennung von Anfang an verankert

Die Ergebnisse überraschten selbst erfahrene Hirnforscher. Schon bei Neugeborenen zeigte der visuelle Kortex eine klare Organisation. Besonders auffällig war die Aufteilung nach sogenannten „visuellen Eccentricitätsbahnen“ – also danach, ob ein Bereich Informationen aus der Bildmitte oder dem Rand verarbeitet.

Dabei zeigte sich: Regionen, die später für die Gesichtserkennung zuständig sind, waren bereits von Geburt an stärker mit jenen Netzwerken verbunden, die zentrale, hochauflösende Bildinformationen liefern. Auch die zukünftigen Worterkennungs-Areale wiesen diese Verbindung auf. Dagegen waren die späteren Orts-Erkennungsregionen stärker mit peripheren Sehfeldern verbunden – also mit Bereichen, die Informationen aus dem Bildrand verarbeiten.

Diese Grundstruktur blieb laut Grill-Spector auch im Erwachsenenalter erhalten. Dennoch beobachtete das Team über die Monate Veränderungen in der Intensität der Verbindungen. Das Gehirn sei also nicht vollständig festgelegt – aber es verfüge über ein stabiles Fundament, das Erfahrungen beeinflussen könnten, so die Forscher.

„Ein optimistisches Bild der Entwicklung“

Emily Kubota beschreibt das Ergebnis als „eine optimistische Geschichte“. Das Gehirn sei zwar vorstrukturiert, aber nicht auf starre Kategorien festgelegt. „Es bedeutet, dass es eine gewisse Flexibilität geben kann, während diese Repräsentationen entstehen“, sagte sie.

Das betrifft besonders die Gesichtserkennung. Im Bereich der Neuroforschung ist bekannt, wie zentral Gesichter für das menschliche Miteinander sind. Dass es im Gehirn ein angeborenes Grundmuster für Gesichtserkennung gibt, könnte erklären, warum selbst sehr kleine Kinder so schnell auf Gesichter reagieren. Die neue Stanford-Studie liefert dafür die bisher detaillierteste strukturelle Grundlage.

Erstmals weiße Substanz funktional kartiert

Grill-Spector betonte: „Diese Erkenntnis war nur möglich, weil wir zum ersten Mal die weiße Substanz spezifischer funktioneller Regionen bei Neugeborenen messen konnten.“ Die Forscher kombinierten diese Daten mit einem digitalen Modell, das die Lage von funktionellen Regionen aus dem Erwachsenen-Gehirn zurück auf das Baby-Gehirn projizierte.

So konnten sie verfolgen, wie sich die Verbindungen im Laufe der Monate verstärken – und wie Regionen mit ähnlicher zellulärer Struktur gleichzeitig reiften. Das deutet darauf hin, dass bestimmte Regionen nicht nur strukturell, sondern auch entwicklungsgeschichtlich miteinander verknüpft sind.

Folgen für Entwicklungsstörungen und Diagnosen

Die Ergebnisse könnten weit über die Grundlagenforschung hinausreichen. Denn wer versteht, welche Muster bei Geburt vorhanden sind und welche sich erst durch Lernen entwickeln, kann auch Entwicklungsstörungen früher erkennen.

Grill-Spector nannte als Beispiel Leseschwächen, Autismus oder Gesichtsblindheit. „Es sagt uns etwas über die Grenzen der Flexibilität unseres visuellen Systems“, sagte sie, „und es hat gesundheitliche Implikationen für die Frage, wann man Entwicklungsverzögerungen oder Defizite diagnostizieren sollte – und wann der beste Zeitpunkt für eine Intervention wäre.“

Neue Wege für die Hirnforschung

Die Studie der Stanford University bietet eine neue Perspektive auf die alte Debatte zwischen Vererbung und Erfahrung. Sie zeigt: Das Gehirn kommt nicht als leere Leinwand zur Welt – aber es bleibt offen für neue Einflüsse. Das gilt besonders für die Gesichtserkennung im Gehirn. Sie scheint auf angeborenen Strukturen zu beruhen – entwickelt sich aber erst durch den ständigen Austausch mit der Umwelt.

Kalanit Grill-Spector und ihr Team wollen ihre Forschung fortsetzen. Künftig wollen sie zusätzlich funktionale Hirnaktivitäten und quantitative Messungen einbeziehen. Ziel ist ein noch besseres Verständnis der ersten Lebensjahre – und der Frage, wie wir lernen, die Welt zu sehen.

Kurz zusammengefasst:

• Eine Studie der Stanford University zeigt, dass Baby-Gehirne bereits bei Geburt strukturelle Grundlagen zur Gesichtserkennung besitzen.
• Diese angeborenen Verbindungen im visuellen Kortex entwickeln sich weiter, bleiben aber flexibel für Erfahrungen.
• Die Erkenntnisse helfen, normale Entwicklung besser zu verstehen – und könnten Diagnosen wie Autismus oder Gesichtsblindheit früher ermöglichen.

Übrigens: Das Gehirn erkennt blitzschnell Gesichter – sogar in Steckdosen oder Kaffeeflecken. Das ist kein Zufall. Mehr dazu in unserem Artikel.

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