TÜBINGEN. Was bekommen Neugeborene, aber auch Babys vor der Geburt im Mutterleib von ihrer Umwelt mit? Wie bewusst nehmen sie die Einflüsse aus der Umwelt wahr? Können Babys diese so verarbeiten, dass sie daraus lernen? Diesen Fragen ist ein Forschungsteam am Universitätsklinikum Tübingen vier Jahre lang nachgegangen.
Eine Schwangerschaft ist nicht nur für die werdenden Eltern eine spannende und aufregende Zeit, sondern auch für die Kinder, die mit jeder weiteren Woche im Mutterleib neue Fähigkeiten entwickeln. Insbesondere im letzten Schwangerschaftsdrittel, wenn die sensorischen Systeme – die Fähigkeit zu Hören und zu Sehen – insoweit ausreifen, dass Informationen aus der Umgebung verarbeitet werden können. Der Fortgang des Reifungsprozesses ist entscheidend für die gesamte spätere kognitive Entwicklung des Kindes, beispielsweise für die Sprachentwicklung. Welche Lernprozesse in diesen frühen Stadien bereits stattfinden und wie bewusst diese verarbeitet werden können, war bislang unklar.
Europaweit einmaliges Messgerät
Das Studienteam um Hubert Preissl, Julia Moser, Franziska Schleger und Magdalene Weiß des Tübinger fMEG-Zentrums untersuchte 60 Schwangere zwischen der 25. und 40. Schwangerschaftswoche sowie 33 zwei bis acht Wochen alte Neugeborene. Mithilfe der fetalen Magnetoenzephalografie (fMEG), einem europaweit einmaligen und nicht-invasiven Messgerät, wurde das Lernverhalten von Feten und Neugeborenen genauer untersucht.
Dabei maßen und analysierten die Wissenschaftler die fetalen und kindlichen Hirnantworten auf auditorische Reize. Dazu wurden ihnen einfache, sich wiederholende Tonabfolgen vorgespielt: »Wir haben uns eine besondere Tonstimulation ausgesucht, die Regelmäßigkeiten auf zwei verschiedenen Zeitskalen beinhaltet«, beschreibt Studienleiterin Julia Moser.
»Dabei schauen wir uns die Hirnantwort an, insbesondere die Antwort auf jene Töne, die wir mit eingebaut haben, die die Regeln verletzen.« Das fMEG registrierte dabei die durch die Tonsignale ausgelösten magnetischen Feldänderungen in der fetalen Hirnrinde. Im Rahmen dessen wurde die Reaktionszeit auf die präsentierten Töne erfasst. »Wenn unsere kleinen Probanden lernen, was die Regel ist, dann reagiert das Gehirn mit einer erhöhten Antwort auf eine Verletzung der Regel. Auf diese Weise können wir herausfinden, ob die Kinder diese Regeln tatsächlich lernen«, so Moser.
Lernfähigkeit steigt im Alter
Die Ergebnisse der Studie konnten einen linearen Trend deutlich machen: Die Fähigkeit, zu lernen, steigt mit dem Alter des Kindes. »Wir konnten zeigen, dass bei Schwangeren ab der 35. Schwangerschaftswoche große Unterschiede zwischen den einzelnen Tontypen zu erkennen sind und somit bereits eindeutig Lernprozesse stattfinden«, berichtet Hubert Preissl. Bei den jüngeren Feten zwischen der 25. und 34. Schwangerschaftswoche sei dieser Lernprozess noch nicht so deutlich zu erkennen.
Bei der Auswertung der Messdaten der wenige Wochen alten Neugeborenen fanden die Forschenden heraus, dass Lernprozesse auch während des Schlafens geschehen. Den Unterschied macht dabei die Art des Schlafens: Befanden sich die Neugeborenen während der Messung im Tiefschlaf, waren die Messkurven niedrig. Im sogenannten »aktiven Schlaf«, der bei Babys mehr als 60 Prozent der Schlafzeit ausmacht, erfassen sie jedoch noch immer viel von ihrer Umwelt.
Bis vor einigen Jahren war die Beurteilung der neurologischen Entwicklung von Feten in der Geburtshilfe nicht möglich. Die neue Methode durch das fMEG bietet die Möglichkeit, erstmals eine nicht-invasive Zustands- und Funktionsbeschreibung der fetalen Hirnleistung im Mutterleib vorzunehmen. Die Ableitung fetaler Magnetfelder per fMEG erfolgt nicht-invasiv über die Bauchwand der Mutter und ist schon in früheren Schwangerschaftswochen möglich. Ohne Belastung für Mutter und Kind kann damit die Aktivität des Gehirns von Feten und Neugeborenen gemessen und so Rückschlüsse auf die Integrität und Entwicklung der kindlichen Hirnaktivität gezogen werden. Es liefert einen Einblick in die Hirnfunktion während der Entwicklung im Mutterleib und bietet die Möglichkeit der Überwachung und Sicherung der normalen Hirnentwicklung.
Innovatives Vorgehen
Die innovative Methode und das weltweit erste Modellgerät wurden in Zusammenarbeit von Instituten der Universität Tübingen und der University for Medical Sciences of Arkansas entwickelt – seit 2009 steht das Gerät im gleichnamigen Labor des Uniklinikums Tübingen und ist europaweit einmalig. Weltweit gibt es nur drei davon.
Das fMEG-Zentrum ist ein Gemeinschaftsprojekt der Tübinger Frauenklinik, der Abteilung Innere Medizin IV und dem Institut für Diabetesforschung und metabolische Erkrankungen des Helmholtzzentrums München an der Universität Tübingen. Weitere Informationen sowie ein Video zur Studie gibt es im Internet. (ukt/GEA)