Graz. Ein Forschungsprojekt an der Universität Graz untersucht, wie sich neuronale Strukturen von Experten mittels Neurofeedback in andere Gehirne übertragen lassen. Ziel ist es, durch gezieltes Gehirntraining die Plastizität des Gehirns zu fördern und damit insbesondere Menschen mit neurologischen Einschränkungen wie Schlaganfallpatienten beim Wiedererlernen von Bewegungsfähigkeiten zu unterstützen. Das Projekt nutzt dafür moderne bildgebende Verfahren und KI-Methoden, um die komplexen Hirnaktivitäten zu analysieren.
Neurofeedback entdecken: Potenziale für Gehirn Plastizität verstehen
Was ist Neurofeedback und wie fördert es die Gehirnplastizität?
Neurofeedback basiert auf einem Training des Gehirns durch Rückmeldung seiner eigenen Aktivität. In der Studie von Theo Ferreira Marins, Neurowissenschaftler an der Universität Graz, werden mittels funktioneller Magnetresonanztomografie (fMRT) Hirnsignale begleitet, die mit Fingerbewegungen verbunden sind. Probanden sollen dabei mit minimalen Anweisungen über einen Balken auf einem Bildschirm eine bestimmte Hirnaktivität verstärken. Das Training funktioniert unbewusst und zeigt, dass bereits nach kurzer Zeit neuronale Strukturen im Gehirn verändert und gestärkt werden können.
Die Fähigkeit des Gehirns, sich selbst neu zu organisieren – die sogenannte Plastizität – wird hier gezielt genutzt. Marins konnte in früheren Studien nachweisen, dass sich bereits nach einer Stunde Neurofeedback-Training physische Veränderungen im Gehirn beobachten lassen. Diese schnelle Umstrukturierung eröffnet neue Möglichkeiten, motorische Fähigkeiten nicht ausschließlich durch körperliches Üben, sondern auch über Gehirntraining zu verbessern.
KI und Hyperalignment ermöglichen neue Zielsetzungen im Neurofeedback
Eine Herausforderung bei der Übertragung von Gehirnstrukturen ist, dass die Hirnarchitektur bei jedem Menschen unterschiedlich ist. Klassische bildgebende Verfahren liefern deshalb oft schwer vergleichbare Daten zwischen Personen. Im Projekt wird eine KI-basierte Methode namens Hyperalignment eingesetzt. Sie erlaubt es, hochdimensionale Aktivitätsmuster verschiedener Gehirne so zu transformieren, dass diese vergleichbar werden.
Bisher wurde Hyperalignment hauptsächlich zur Analyse visueller Gehirnareale verwendet, etwa um unterschiedliche Reaktionen auf Bilder zu vergleichen. Marins nutzt die Methode erstmals für motorische Systeme, um die neuronalen Muster beim Fingerbewegen von Experten und Laien in einem gemeinsamen Raum zusammenzuführen. Dadurch kann das Neurofeedback gezielt auf die Zielstrukturen eines trainierten Gehirns ausgerichtet werden.
„In unserem Projekt wollen wir zeigen, dass Neurofeedback-Training schon nach kurzer Zeit die Zielstruktur im Gehirn verstärken kann“, erklärte der Forscher.
Anwendungsmöglichkeiten für Patienten mit neurologischen Erkrankungen
Die Forschung soll langfristig neue Behandlungsansätze für Patientinnen und Patienten mit Bewegungsdefiziten ermöglichen. Nach Schlaganfällen oder bei Erkrankungen wie Parkinson sind neuronale Verschaltungen oft beeinträchtigt. Das Training mit Neurofeedback könnte die Gehirnplastizität anregen und so die Rehabilitation ergänzen.
Die Methode ist nicht als Ersatz für Physiotherapie gedacht, sondern als unterstützende Maßnahme. Dabei könnten Erkenntnisse aus der fMRT-Forschung künftig auch auf kostengünstigere und praktischere Verfahren wie EEG-basierte Gehirnstimulation übertragen werden. Dies ermöglicht neue Therapieformen, die neben aktivem Bewegungslernen eine gute Grundlage für den Therapieerfolg schaffen.
- Zielgruppe sind zunächst gesunde Menschen, um grundlegende Mechanismen zu erforschen.
- Langfristig soll der Ansatz bei neurologischen Patienten angewandt werden.
- Die Methode stützt sich auf moderne KI-Algorithmen für präzises Feedback.
- Neurofeedback versteht sich als ergänzende Trainingsmethode zur Wiederherstellung motorischer Fähigkeiten.
Ausblick und weitere Entwicklungen
Das von der Universität Graz durchgeführte Projekt wird vom Österreichischen Wissenschaftsfonds FWF mit rund 316.000 Euro gefördert und läuft bis Anfang 2027. Nach den aktuellen Experimenten mit Expertinnen und Laien sollen die Methoden weiter verfeinert und auf Patientinnen mit neurologischen Einschränkungen übertragen werden. Die Kombination aus funktioneller Bildgebung, Neurofeedback und KI eröffnet vielversprechende Perspektiven für die Rehabilitation.
Weitere Informationen zum Thema Gehirnplastizität und Neurofeedback bietet das Deutsche Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen, eine seriöse Informationsquelle zur Hirnforschung. Auch auf regionalupdate.de finden Sie weitere Artikel zur Neurowissenschaft und Innovationen in der Medizin.
Theo Ferreira Marins arbeitet derzeit am Institut für Psychologie der Universität Graz und erforscht, wie sich neuronale Strukturen durch kognitives und motorisches Training verändern. Dabei nutzt er innovative Verfahren, um die Plastizität des Gehirns besser zu verstehen und therapeutisch nutzbar zu machen.
