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Wie Echoortung das Gehirn verändert

Manche Blinde orientieren sich mit dem sogenannten Klicksonar, einer Form der Echoortung. (Bild: Andrey Popv/ istock)

Die extreme Anpassungsfähigkeit des menschlichen Gehirns versetzt Forscher immer wieder in Erstaunen. Bei manchen blinden Menschen zeigt sich diese Flexibilität des Denkorgans auf besonders eindrückliche Weise. Denn Betroffene, die sich via Echoortung in ihrer Umgebung orientieren, verarbeiten Geräusche ähnlich wie Sehende Licht. Dabei ordnen eigentlich auf visuelle Reize spezialisierte Hirnbereiche die Echos räumlich zu – sie erstellen eine Art neuronale Karte des reflektierten Schalls, wie eine Studie offenbart. Dadurch können echoortende Blinde überraschend genau bestimmen, aus welcher Richtung ein Geräusch kommt.

Die von Fledermäusen bekannte Echoortung ist ein geniales Patent der Natur. Kein Wunder also, dass sich der Mensch dieses Prinzip inzwischen für zahlreiche technische Anwendungen zunutze macht – vom Radargerät bis hin zum Hightech-Blindenstock mit Ultraschallsensoren. Doch nachahmen lässt sich die Echoortung nicht nur für Geräte. Einige blinde Menschen wenden inzwischen sogar selbst Fledermaus-Technik an: Sie schnalzen und klicken beim Gehen mit der Zunge und erkennen anhand des reflektierten Schalls Hindernisse in ihrer Umgebung. Diese Klicksonar genannte Methode wurde in den 1990er Jahren von dem blinden Daniel Kish in Amerika populär gemacht. Inzwischen werden aber auch in Deutschland immer mehr Blinde in dieser anderen Art des Sehens ausgebildet. „Sehen“ trifft es dabei ziemlich genau, wie sich inzwischen zunehmend abzeichnet. Denn offenbar nutzen echoortende Blinde Bereiche ihres Gehirns, die normalerweise für die Verarbeitung der vom Auge aufgenommenen Reize zuständig sind.

Neuronale Karte im Gehirn

Wie gut sich das Gehirn an die Verwendung des Klicksonars anpassen kann, enthüllen nun Untersuchungen von Liam Norman und Lore Thaler von der Durham University. Die Forscher hatten für ihre Studie den primären visuellen Cortex untersucht. Bei sehenden Menschen verarbeitet diese Hirnregion in die Retina einfallende Lichtreize. Die Neuronen in diesem Bereich stellen dabei eine Art räumliche Karte unserer Umgebung dar: Einfallendes Licht von Punkten, die im Raum nebeneinander liegen, aktivieren auch nebeneinanderliegende Punkte im Gehirn. Könnte es sein, dass echoortende Blinde die räumliche Zuordnung im visuellen Cortex nutzen, um nicht Licht, sondern Echos zu verarbeiten? Um dies herauszufinden, spielten die Wissenschaftler 15 Probanden Klicklaute vor, die von einem Gegenstand an jeweils unterschiedlichen Positionen im Raum reflektiert wurden. Die Teilnehmergruppe setzte sich dabei aus sehenden Menschen sowie echoortenden und nicht im Klicksonar geschulten Blinden zusammen.

Was würde beim Hören der Geräusche in ihrem Gehirn passieren? Die Auswertungen mithilfe der Magnetresonanztomografie (MRT) zeigten: Tatsächlich lösten die Echos bei echoortenden Blinden exakt dieselben Aktivierungsmuster aus, wie sie bei sehenden Menschen durch visuelle Reize ausgelöst werden. Demnach scheint ihr visueller Cortex Geräusche ähnlich räumlich zu kartieren wie er es bei Sehenden mit Licht tut. Bei den sehenden und auch bei den nicht zum Klicksonar fähigen blinden Probanden zeigte sich dieser Zusammenhang dagegen nicht. Das bedeutet, dass das Blindsein allein keineswegs ausreicht, damit sich der visuelle Cortex auf die Verarbeitung anderer Reize spezialisiert. Interessant auch: Je stärker die Aktivierungsmuster im Gehirn der echoortenden Blinden der von Sehenden bekannten „neuronalen Karte“ glichen, desto besser konnten sie die Position des Gegenstands im Raum erkennen.

Dank Training umfunktioniert

Damit belegen die Ergebnisse nach Ansicht der Wissenschaftler wieder einmal die erstaunliche Flexibilität des menschlichen Denkorgans. Obwohl es unstrittig sei, dass die für die unterschiedlichen Sinnesreize zuständigen Regionen bevorzugt Reize „ihrer“ Modalität verarbeiten: „Einige ihrer Funktionen können sie auch dann erfüllen, wenn die Informationen aus anderen Sinneskanälen stammen“, erklären Norman und Thaler. Im Falle des visuellen Cortex bedeutet das: Er kann räumliche Informationen auch dann nutzen, wenn sie nicht durch die Augen kommen. Allerdings muss das Gehirn dafür – wie bei vielen anderen Dingen auch – erst einmal trainiert werden.

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Quelle: Liam Norman und Lore Thaler (Durham University) et al., Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, doi: 10.1098/rspb.2019.1910

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