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Was bestimmt die Asymmetrie unseres Gehirns?

Individueller Grad der "Arbeitsteilung" hängt nur zum Teil von den Genen ab

Hirn Asymmetrie
In unserem Gehirn sind bestimmte Funktionen asymmetrisch verteilt. Doch dabei gibt es individuelle Unterschiede. © mastaka/ Getty images

Nicht spiegelbildlich: Unsere Hirnhälften arbeiten asymmetrisch – das Ausmaß dieser Asymmetrie ist jedoch von Mensch zu Mensch unterschiedlich. Warum, haben Forschende nun aufgeklärt. Demnach ist ein Teil dieser Hirnhälften-Asymmetrie erblich bedingt und wird von unseren Eltern und Vorfahren vererbt. Ein Teil der Funktionen wird aber auch durch vorgeburtliche und möglicherweise auch spätere Einflüsse und Erfahrungen geprägt.

Unser Gehirn ist in zwei Hälften geteilt, die äußerlich weitgehend identisch erscheinen. Doch das täuscht: Bei vielen Aufgaben funktionieren unsere Hirnhälften arbeitsteilig und asymmetrisch. So wird beispielsweise die Aufmerksamkeit bei den meisten Menschen überwiegend in der rechten Hemisphäre verarbeitet, Sprache dagegen überwiegend in der linken. Auch logisches Denken und die Verarbeitung von Emotionen sind gängiger Annahme nach asymmetrisch verteilt.

Der Asymmetrie auf der Spur

Allerdings ist diese Asymmetrie – fachsprachlich Lateralisation genannt – nicht bei allen Menschen gleich stark ausgeprägt. So ist sie bei Linkshändern generell schwächer, aber auch unter Rechtshändern und zwischen den Geschlechtern zeigen sich Unterschiede. Wie stark diese Asymmetrie für die verschiedenen Hirnareale und Funktionen variieren kann und wodurch die Lateralisation unseres Gehirns bestimmt wird, war jedoch bisher unklar.

An diesem Punkt setzt die Studie eines Teams um Bin Wan vom Max-Planck-Institut für Kognitions- und Neurowissenschaften in Leipzig an. Sie haben dafür anhand von funktioneller Magnetresonanztomografie die funktionellen Verknüpfungen im Gehirn von 1.014 Männern und Frauen analysiert. Dabei untersuchten die Forschenden, wie stark asymmetrisch die verschiedenen Hirnareale und Netzwerke bei verschiedenen kognitiven Aufgaben arbeiteten.

Was ist wie aufgeteilt?

Die aus diesen Hirnscans resultierenden 3D-Karten zeigen, wie welche Hirnareale und Netzwerke asymmetrisch arbeiten – und wie stark sich dieses individuell unterscheidet. So bestätigen sie, dass Sprache, Semantik, Hören und Lesen, aber auch Gesichtserkennung, Emotionen und soziale Kognition bei den meisten Menschen stärker in der linken Hirnhälfte stattfinden. Die rechte Hirnhälfte ist hingegen stärker aktiv, wenn es um Aufmerksamkeit, das Arbeitsgedächtnis, die Impulskontrolle oder die Schmerzverarbeitung geht.

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Der Grad der Asymmetrie nimmt dabei je nach Areal und Funktion zu: Primäre Zentren der Wahrnehmung und Aktion sind im Schnitt weniger asymmetrisch organisiert als die Hirnregionen für das abstrakte Denken, wie Wan und seine Kollegen berichten. Die individuellen Unterschiede machten sich dabei ebenfalls eher in den für höhere kognitive Funktionen zuständigen Regionen bemerkbar.

Zwillingsvergleich enthüllt Vererbbarkeit

Der Clou jedoch: Weil unter den Testpersonen ein- und zweieiige Zwillinge waren, konnte das Team auch die Vererbbarkeit der Lateralisation ermitteln. Denn je stärker erblich bedingt die Arbeitsteilung der Hirnhälften ist, desto ähnlicher müsste sie bei den eineiigen Zwillingen ausfallen. „Wenn wir verstehen, wie Asymmetrie vererbt wird, lässt sich auch besser einschätzen, welche Bedeutung genetische und umweltbedingte Faktoren generell für dieses Phänomen haben“, erklärt Wans Kollegin Sofie Valk.

Das Ergebnis: „Wir haben festgestellt, dass die Links-Rechts-Unterschiede in der großräumigen funktionellen Verteilung erblich bedingt sind“, berichten Wan und seine Kollegen. Dazu gehören unter anderem die Asymmetrie der sensorisch-motorischen Hirnareale, einige im Stirnhirn liegende Netzwerke und ein Teil der Sprachzentren. Andere Areale, darunter vor allem solche mit besonders starker Asymmetrie, waren dagegen weniger klar erblich. Bei diesen zeigten selbst eineiige Zwillinge deutliche individuelle Unterschiede.

Auch durch Erfahrungen geprägt

„Demnach ergibt sich die Asymmetrie unseres Gehirns vermutlich aus genetischen Faktoren und solchen, die sich aus persönlichen Erfahrungen ergeben“, erklärt Wan. Als mögliche individuelle Einflüsse kommen dabei sowohl vorgeburtliche Faktoren als auch im Verlauf des Lebens gemachte Erfahrungen in Frage. Die Erforschung dieser Faktoren, aber auch der genetischen Basis für die Lateralisation könnte dazu beitragen, einige neurologische Störungen besser zu verstehen. „Vielleicht können wir dann herausfinden, wo etwas schiefläuft, wenn genau dieser Unterschied zwischen links und rechts gestört ist“, sagt Valk.

Interessant auch: Der Mensch ist nicht der einzige Primat, bei dem es eine asymmetrische Arbeitsteilung der Hirnhälften gibt. Durch Vergleiche mit der funktionalen Asymmetrie bei Makaken haben die Wissenschaftler herausgefunden, dass vor allem die Verknüpfungen der Hirnnetzwerke innerhalb der beiden Hemisphären bei Affe und Mensch sehr ähnlich verteilt sind. Im Kontrast dazu ist die Asymmetrie bei Arealen für höhere kognitive Funktionen inklusive der Sprachzentren bei uns Menschen deutlich höher als bei den Affen. (eLife, 2022; doi: 10.7554/eLife.77215)

Quelle: Max-Planck-Institut für Kognitions- und Neurowissenschaften

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