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Forscher finden Mathe-Gen

ROBO1-Gen vergrößert Mathe-Hirnareale und lässt Kinder in Mathetests besser abschneiden

Gehirn und Gen
Das ROBO1-Gen prägt schon bei Kleinkindern die Größe bestimmter Mathe-Areale im Gehirn und verbessert später ihre Leistungen in Mathetests.© kirstypargeter/ iStock

Genetisch vorbestimmt? Bis zu 20 Prozent unserer mathematischen Fähigkeiten könnten allein auf ein Gen zurückgehen – das ROBO1-Gen. Wer dieses Gen trägt, entwickelt schon im Kleinkindalter mehr graue Substanz in wichtigen Mathematik-Zentren des Gehirns. Im Schulalter schneiden die Träger des ROBO1-Gens dann signifikant besser in standardisierten Mathetests ab, wie Forscher herausgefunden haben.

Die Fähigkeit zur Mathematik ist tief in unserem Gehirn verankert: Wir besitzen Schaltkreis, Areale und Neuronen, die speziell bei der Erkennung von Mengen, Zahlengrößen und auch der Zahl Null anspringen. Vor allem die rechte Hirnhälfte spielt dafür eine wichtige Rolle. Bei Mathematikern ist die Reaktion des Gehirns sogar noch ausgeprägter: Bei ihnen springt ein ganzes Netzwerk an verknüpften Arealen an, wenn sie über ein mathematisches Problem nachdenken.

Welche Gene fördern die Mathe-Fähigkeiten?

Was aber entscheidet darüber, ob jemand mathematisch begabt ist oder nicht? „Die mathematischen Fähigkeiten werden durch ein komplexes Wechselspiel von Genen und Umwelt geprägt“, erklären Michael Skeide vom Max-Planck-Institut für Kognitions- und Neurowissenschaften in Leipzig und seine Kollegen. Immerhin 60 Prozent der Unterschiede gehen Studien zufolge auf die genetische Veranlagung zurück. Deshalb kommt die Mathematik-Begabung oft gehäuft in Familien vor.

Doch welche Gene die mathematische Begabung fördern und wie sie das Gehirn beeinflussen, ist bislang kaum bekannt. „Unser Ziel war es daher, Zusammenhänge zwischen bekannten Mathe-Kandidatengenen und der Gehirnstruktur von Kindern vor Beginn ihrer mathematischen Schulung aufzuspüren“, sagen die Forscher. Für ihre Studie untersuchten sie bei 178 drei- bis sechsjährigen Kindern zunächst, ob sie eine oder mehrere von 18 Einzelnukleotid-Varianten in zehn mutmaßlichen Mathe-Genen in ihrem Erbgut trugen.

Über Magnetresonanz-Tomografie (MRZ) verglichen die Wissenschaftler bei den Kindern dann das Volumen der grauen Hirnsubstanz im gesamten Gehirn und im speziellen in Arealen, die eng mit den mathematischen Fähigkeiten verknüpft sind. Einige Jahre später werteten sie dann Ergebnisse ein mathematischen Standardtests aus, die diese Kinder im Alter von sieben bis neun Jahren absolviert hatten.

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ROBO1-Gen lässt Mathezentren wachsen

Das Ergebnis: Bei neun der untersuchten Gene gab es keinen signifikanten Zusammenhang zum Hirnvolumen oder den Mathe-Fähigkeiten der Kinder. Aber beim zehnten, dem ROBO1-Gen, war dies anders. Die Kinder, die das ROBO1-Gen trugen, besaßen ein signifikant höheres Volumen an grauer Hirnsubstanz im hinteren Teil des rechten parietalen Cortex, wie die Forscher feststellten. Auch ein angrenzender Hirnbereich, der intraparietale Sulcus, war bei den Trägern dieses Gens stärker ausgeprägt.

Diese Hirnareale gelten als Zentrum für die Verarbeitung von Zahlengrößen. „Diese Erkennung von Größen wiederum bildet die essenzielle Basis auch für das Lösen von mathematischen Problemen höherer Ordnung“, erklären Skeide und sein Team. Ihrer Ansicht nach könnten die Volumenunterschiede in diesem Hirnbereich erklären, warum einige kleine Kinder Mengen besser erkennen als andere.

Besser auch in Mathetests

Der Effekt des ROBO1-Gens zeigte sich auch im Schulalter: Die Kinder, die diese Genvariante besaßen, schnitten im zweiten Schuljahr in den mathematischen Standardtests signifikant besser ab als ihre Altersgenossen ohne dieses Gen. Ihre Mathe-Vorsprung war zudem eng mit dem größeren Hirnvolumen in den Mathe-Arealen verknüpft, wie die Forscher berichten.

Gestützt wird der Zusammenhang zwischen dem ROBO1-Gen und den mathematischen Fähigkeiten durch genetische und entwicklungsbiologische Studien. Denn sie ergaben, dass dieses Gen unter anderem die Einwanderung und Positionierung von Neuronen im embryonalen Gehirn steuert. „ROBO1 könnte zudem zum Wachstum von Neuronen im Cortex beitragen“, so die Forscher.

Ein Fünftel der Mathe-Begabung geht auf ROBO1 zurück

Nach Ansicht von Skeide und seinem Team spricht all dies dafür, dass das Gen ROBO1 eine entscheidende Rolle für die individuellen Mathematik-Fähigkeiten spielt. „Unsere Studie deutet darauf hin, dass bis zu einem Fünftel der mathematischen Fähigkeiten durch dieses Gen und die von ihm verursachten Volumenunterschiede im rechten parietalen Cortex erklärt werden können“, schreiben sie.

Gleichzeitig bestätigen diese Ergebnisse, dass sich die mathematische Begabung schon im frühen Kindesalter manifestiert – lange bevor ein Kind erste Rechenaufgaben löst. Denn schon dann haben einige Kinder offenbar schon ein besser ausgeprägtes Mathezentrum in ihrem Gehirn. Wenn dann noch entsprechende Förderung durch Eltern und Schule dazu kommen, kann sich diese Begabung vollends entfalten. (PLOS Biology, 2020; doi: 10.1371/journal.pbio.3000871)

Quelle: PLOS

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