Das menschliche Gehirn, äußerlich symmetrisch, verbirgt subtile, aber funktionell bedeutsame Unterschiede zwischen der linken und rechten Hemisphäre. Diese Asymmetrie, die sich in anatomischen, funktionellen und neurochemischen Unterschieden manifestiert, ist Gegenstand intensiver Forschung. Dieser Artikel beleuchtet die Asymmetrie des Kleinhirns, insbesondere der rechten Seite, und untersucht ihre Ursachen, Auswirkungen und potenziellen Verbindungen zu verschiedenen neurologischen und psychiatrischen Zuständen.
Grundlagen der Gehirnasymmetrie
Auf den ersten Blick erscheint der menschliche Körper und damit auch das Gehirn symmetrisch. Doch dieser Eindruck täuscht. Die beiden Gehirnhälften sind auf unterschiedliche Funktionen spezialisiert. So wird beispielsweise die Aufmerksamkeit bei den meisten Menschen überwiegend in der rechten Hemisphäre verarbeitet, die Sprache überwiegend in der linken. Diese Lateralisation ermöglicht eine effizientere Aufgabenverteilung und erweitert das Aufgabenspektrum des Gehirns insgesamt.
Allerdings ist die Ausprägung dieser Lateralisation von Mensch zu Mensch unterschiedlich. Selbst bei Personen, bei denen die Funktionen im Gehirn prinzipiell klassisch angeordnet sind, variiert die Stärke der Asymmetrie. Frühere Studien haben gezeigt, dass dies Auswirkungen auf die Fähigkeiten selbst haben kann. Eine zu geringe Asymmetrie der Sprachareale auf der linken Hirnseite wird beispielsweise als eine mögliche Ursache für Legasthenie vermutet. Auch bei Erkrankungen wie Schizophrenie, Autismus-Spektrum-Störungen oder Hyperaktivität bei Kindern wird eine zu schwache Aufgabenteilung zwischen den beiden Hirnhälften in Zusammenhang gebracht.
Die Rolle der rechten Kleinhirnhemisphäre
Die rechte Hemisphäre des Kleinhirns ist deutlich stärker als die linke mit dem limbischen System und den Mechanismen des autonomen und verhaltensbezogenen Arousals verbunden. Dies deutet darauf hin, dass die rechte Hemisphäre eine wichtigere Rolle bei der Verarbeitung von Emotionen, der Regulation des autonomen Nervensystems und der Steuerung des Verhaltens spielt.
Auswirkungen von Entwicklungsstörungen
Störungen der Bindung zwischen Säugling und Mutter können Entwicklungsstörungen der rechten Gehirnhemisphäre verursachen, die die Erregungsmodulation und die Regulation der Neurotransmitter Dopamin und Noradrenalin beeinflussen. ADHS wird als Entwicklungsstörung des Gehirns im Sinne einer Entwicklungsverzögerung beschrieben. Vielfache Untersuchungen bestätigen, dass frühkindliche Stresserfahrungen derartige Veränderungen des Verhaltens und der Neurotransmitter bewirken können. Gen-Umwelt-Interaktionen sind gerade in Bezug auf die wichtigen Genkandidaten für ADHS DRD4-7R, COMT und MAO-A bekannt.
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Früher Missbrauch in den ersten 2 Lebensjahren führt häufig zu desorganisiert-unsicherer Bindung, die sich psychologisch als Unfähigkeit zeigt, eine kohärente Strategie zur Bewältigung von Beziehungsstress zu entwickeln. Stressreaktionen und emotionalitätsbezogene Prozesse werden auch im mPFC verarbeitet. Stress verringert BDNF u.a.
Cortisolspiegel und Hemisphärenaktivierung
Bei Affen mit einer größeren rechtshemisphärischen Aktivierung zeigten sich eine höhere CAR (Cortisolaufwachreaktion) und höhere basale Cortisolspiegel. Affen mit einer größeren linkshemisphärischen Aktivierung zeigten dagegen eine erniedrigte CAR und erniedrigte basale Cortisolspiegel, während Affen mit einer ausgeglichenen rechts-/linkshemisphärischen Aktivierung eine mittlere CAR zeigten. Dies deutet auf einen Zusammenhang zwischen der Aktivität der rechten Hemisphäre und der Stressreaktion des Körpers hin.
Katecholamin-Asymmetrien und interhemisphärische Kommunikation
Katecholamin-Asymmetrien im Gehirn könnten einen konkreten Nutzen haben. Eine Störung der Asymmetrie von Katecholaminen könnte zu einem Versagen der interhemisphärischen Kommunikation und einer Isolierung der HPA-Achse führen.
In einer Untersuchung mittels auditorisch evozierter Potentiale an in der Kindheit misshandelten Erwachsenen, die alle weder akute psychische Probleme noch eine akute Achse I-Diagnose hatten, wurden diese gebeten, sich zunächst aktiv an eine neutrale oder arbeitsbezogene Erinnerung und danach an eine störende Erinnerung aus der Kindheit mit Beeinträchtigung zu erinnern. Bei Nichtbetroffenen schienen beide Hemisphären gleichermaßen an der Erinnerung beteiligt. Bei Erwachsenen mit Kindheitstraumata zeigte sich während des Abrufs der neutralen Erinnerung eine deutliche Unterdrückung der evozierten Potentiale in der linken Hemisphäre, was auf eine verstärkte Verarbeitung in der linken Hemisphäre hindeutet. Während der Erinnerung an das beunruhigende Ereignis gab es eine robuste Verschiebung der Lateralität bei den evozierten Potentialen. Diese wurden in der rechten Hemisphäre unterdrückt, was auf eine verstärkte Aktivierung der rechten Hemisphäre hindeutet.
In Zuständen starker emotionaler oder kognitiver Belastung werden auch bei neurologisch intakten Menschen Ereignisse in der rechten Hemisphäre durch Hemmung der Übertragung zwischen den Gehirnhemisphären funktionell von der linken getrennt. Dies kann alexithyme Zustände auslösen.
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Asymmetrie bei ADHS
Diffusionsbildgebungsstudien bei Aufmerksamkeitsdefizit-/Hyperaktivitätsstörung (ADHS) haben Veränderungen in anatomischen Hirnverbindungen aufgezeigt, beispielsweise in der frontoparietalen Verbindung, die als superiorer Längsstrang (SLF) bekannt ist. Studien an neurotypischen Erwachsenen haben gezeigt, dass die drei SLF-Äste (SLF I, II, III) unterschiedliche Gehirnfunktionen wie Aufmerksamkeit und Hemmung unterstützen und dass ihr Lateralisierungsmuster mit der Aufmerksamkeitsleistung zusammenhängt.
Mit diffusionsgewichteter sphärischer Dekonvolutions-Tractographie wurden die drei SLF-Äste (SLF I, II, III) bei 60 Erwachsenen mit ADHS (darunter 26 Responder und 34 Non-Responder auf Methylphenidat, MPH) und 20 Kontrollpersonen untersucht. Alle drei SLF-Äste waren bei Erwachsenen mit ADHS lateralisiert, nicht jedoch bei den Kontrollpersonen. Die Lateralisierung der SLF I HMOA war mit der Leistung bei der Linienhalbierung assoziiert, nicht jedoch mit dem Volumen der SLF II, wie zuvor bei Kontrollpersonen berichtet wurde.
In einer kleineren Studie fanden sich Asymmetrien der mittleren Diffusionsfähigkeit im Cingulum, im unteren und oberen Längsfaszikel sowie in den kortikospinalen Bahnen (n = 104). Stimulanzienbehandlung tendierte dazu, diese Asymmetrie zu verringern. Außerdem zeigten sich bei ADHS-Patienten:
- eine signifikant erhöhte Lateralisierung nach links im inferioren OFC.
- eine geringere Lateralisierung nach rechts im mOFC und im Gyrus rectus.
Genetische und umweltbedingte Einflüsse
Die individuellen Unterschiede in der Anordnung der Hirnregionen entlang von funktionellen Gradienten sind vererbbar und damit zum Teil genetisch bedingt. Ein Großteil dieser Asymmetrie im menschlichen Gehirn lässt sich hingegen nicht durch genetische Faktoren erklären. Das könnte wiederum darauf hindeuten, dass sie durch die persönliche Erfahrung einer Person, also durch Einflüsse aus ihrer Umwelt, geprägt ist.
Asymmetrie im Vergleich zu Menschenaffen
Die funktionelle Trennung der beiden Gehirnhälften und die damit verbundene Gehirnasymmetrie sind beim Menschen gut dokumentiert. Mithilfe von Abdrücken des Gehirns auf der Innenseite des Schädelknochens konnte gezeigt werden, dass bei Schimpansen, Gorillas und Orang-Utans das gleiche Muster gefunden wurde; beim Menschen variiert dieses aber stärker. Die linke und rechte Seite unseres Gehirns sind auf bestimmte kognitive Fähigkeiten - beispielsweise Sprache - spezialisiert. Die beiden Hemisphären unterscheiden sich zudem in der Gehirnanatomie, der Verteilung der Nervenzellen, ihrer Konnektivität und der Neurochemie. Asymmetrien der äußeren Gehirnform sind sogar an der Innenseite von Schädelknochen sichtbar.
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Das Team stellte fest, dass das Ausmaß der Asymmetrie beim Menschen und bei den meisten Menschenaffen ungefähr gleich war. Nur Schimpansen waren im Durchschnitt weniger asymmetrisch als Menschen, Gorillas und Orang-Utans. Darüber hinaus untersuchten die Wissenschafter*innen auch das räumliche Muster der Asymmetrie und konnten zeigen, dass nicht nur Menschen, sondern auch Schimpansen, Gorillas und Orang-Utans das gleiche durchschnittliche Asymmetriemuster aufwiesen, das zuvor als typisch menschlich beschrieben wurde: der linke Hinterhauptlappen, der rechte Vorderhauptlappen sowie der rechte Pol des Schläfenlappens und der rechte Kleinhirnlappen ragten mehr hervor als die der anderen Seite.
Die Autor*innen interpretieren das als Zeichen von zunehmender funktioneller und entwicklungsbedingter Modularisierung des menschlichen Gehirns. Beispielsweise hängt die Asymmetrie von Hinterhauptlappen und Kleinhirn beim Menschen weniger zusammen als bei Menschenaffen. Dieser Befund ist interessant, da sich das Kleinhirn des Menschen während der Evolution dramatisch verändert hat. Infolgedessen könnte die lokale Asymmetrie des Kleinhirns etwas vom globalen Muster der Asymmetrie abgekoppelt sein.
Veränderungen im Laufe des Lebens
Mit dem Alter können manche Asymmetrien schwächer, andere stärker werden. Manche kehrten sogar die Richtung um. Insgesamt waren die Effektgrößen sowohl für Alterseffekte als auch für Geschlechtsunterschiede gering. Tatsächlich beobachteten die ForscherInnen bei älteren Menschen eine geringere Rechtsasymmetrie. Das Phänomen könnte sich demnach im Laufe des Lebens verändern.