Lateralität des Gehirns: Eine umfassende Betrachtung der Hemisphären-Spezialisierung

Das menschliche Gehirn, obwohl auf den ersten Blick symmetrisch, weist eine faszinierende funktionale Asymmetrie auf, die als Lateralität bekannt ist. Diese Spezialisierung der beiden Hirnhälften, auch Hemisphären genannt, ermöglicht eine effizientere Verarbeitung von Informationen und Steuerung verschiedener Körperfunktionen. Die Lateralität des Gehirns ist ein komplexes Thema, das seit Beginn des 20. Jahrhunderts international Aufmerksamkeit erregt.

Einführung in die Lateralität

Die Lateralität des Gehirns bezieht sich auf die funktionale Asymmetrie, die in der Verteilung von Aufgaben und der Spezialisierung der beiden Hemisphären des Großhirns besteht. Obwohl das Gehirn äußerlich eine symmetrische Form aufweist, werden Funktionen und Prozesse ungleichmäßig in den Hirnhälften bearbeitet oder bevorzugt in einer bestimmten Hirnhälfte verarbeitet. So lässt sich beispielsweise eine deutliche linkshemisphärische Dominanz besonders bei Sprachprozessen feststellen. Die Dominanz für Gesichtserkennung und Raumwahrnehmung wird dagegen in der rechten Gehirnhälfte vermutet. Es gibt jedoch keine funktionelle zerebrale Lateralisierung, die bedingt, dass kognitive und sensorische Aufgaben ausschließlich auf einer Hirnhälfte ausgeführt werden.

Dr. Sofie Valk, Forschungsgruppenleiterin im Max-Planck-Institut für Kognitions- und Neurowissenschaften und Forschungszentrum Jülich, erklärt, dass das Gehirn, ähnlich wie der restliche Körper, in zwei Hälften unterteilt ist. Diese Aufteilung manifestiert sich in verschiedenen Aspekten, wie beispielsweise der Unterteilung des Gesichtsfelds in eine linke und rechte Hälfte, wobei die Informationen der gegenüberliegenden Gehirnhälfte zugeordnet werden. Ebenso werden Informationen der linken Hand an die rechte Gehirnhälfte und umgekehrt geleitet.

Definition und Terminologie

Lateralität [engl. laterality; lat. lateralis seitlich], [BIO, KOG, WA], laterale Asymmetrie, laterale Dominanz, Lateralität ist eine beschreibende Bezeichnung für die funktionelle Bevorzugung eines Organs (bessere Leistungsfähigkeit: Kraft, Schnelligkeit, Geschicklichkeit) und/oder morphologische Verschiedenheit paarig angelegter Organsysteme (z. B. Sinnesorgane: Augen, Ohren; Bewegungsorgane (Motorik): Hände, Beine, Lider; innere Organe: Lungen, Nieren, Hoden; Teile des Zentralnervensystems): Funktionsareale, Hirnkerne, Hirnnerven).

Anatomische und Funktionelle Grundlagen

Betrachtet man die Anatomie des Gehirns, zeiget sich, dass bestimmte Gehirnareale der linken und rechten Hemisphäre unterschiedlich dick ausgeprägt sind. Analysen der Mikrostruktur offenbaren zudem Unterschiede im Aufbau der kortikalen Schichten zwischen den beiden Hemisphären. Diese Erkenntnisse legen nahe, dass strukturelle Unterschiede zu funktionellen Variationen führen könnten, wodurch die Organisation des Gehirns dynamisch bleibt.

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Die Nervenstränge, die sich vom Gehirn über das Rückenmark bis in alle Bereiche unseres Körpers verästeln, überkreuzen sich auf Höhe des Stammhirns. Dies führt dazu, dass die linke Hemisphäre die rechte Körperseite steuert und umgekehrt. Rechtshänder sind somit Menschen, bei denen die linke Hirnhälfte dominiert, während es sich bei Linkshändern genau andersherum verhält.

Spezialisierung der Hemisphären

Die linke Hirnhälfte ist beispielsweise für den Umgang mit Zahlen und Sprache sowie das Zeitgefühl zuständig. Die rechte Hemisphäre dagegen wird beim Erkennen von Gesichtern und Melodien, der Orientierung im Raum und beim Verknüpfen verschiedener Informationen aktiv.

• Linke Hemisphäre: Sprache, Logik, Zahlen, Zeitgefühl, analytisches Denken.
• Rechte Hemisphäre: Räumliches Vorstellungsvermögen, Gesichtserkennung, Musikalität, ganzheitliches Denken, Kreativität.

Es ist jedoch wichtig zu betonen, dass unser Gehirn trotz der Dominanz einer Hemisphäre immer noch als Einheit agiert. Deshalb warnen Experten vor „Pauschalisierungen und trivialen Verallgemeinerungen“.

Lateralisierung von Sinneswahrnehmung und Motorik

Die Sinneswahrnehmung ist lateralisiert, d. h. sie wird bevorzugt oder vollständig in einer der beiden Gehirnhälften verarbeitet. Ebenfalls klar lateralisiert ist die Kontrolle der motorischen Funktionen: Die rechte Gehirnhälfte steuert die linke Körperhälfte und die linke Gehirnhälfte die rechte.

Sprachverarbeitung

Ein klassisches Beispiel für Lateralisierung in der Kognition ist die Steuerung und das Verarbeiten von Sprache, wobei die Ausprägung hier individuell variiert. Wichtige Zentren dafür sind das Wernicke- und das Broca-Areal, die eher in der linken Gehirnhälfte lokalisiert sind. Neue Untersuchungen zeigen jedoch, dass auch die rechte Gehirnhälfte eine wichtige Rolle bei der Sprachverarbeitung spielt und die Ausprägung der Unterschiede nicht in jedem Menschen gleich ist.

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Aufmerksamkeit

Eine weitere Form der Lateralisierung zeigt sich in bestimmten Aspekten der Aufmerksamkeit, für die eher die rechte Gehirnhälfte entscheidend ist. Der Grad der Lateralisierung variiert jedoch individuell und verändert sich mit den Jahren. Mit zunehmendem Alter nimmt die Lateralisierung von Aufmerksamkeitsaufgaben ab, sodass sich die für die Aufmerksamkeit zuständigen Gehirnareale zunehmend symmetrischer in beiden Gehirnhälften verteilen.

Individuelle Unterschiede und Plastizität

Der Grad der Lateralisierung variiert jedoch individuell und verändert sich mit den Jahren. Mit zunehmendem Alter nimmt die Lateralisierung von Aufmerksamkeitsaufgaben ab, sodass sich die für die Aufmerksamkeit zuständigen Gehirnareale zunehmend symmetrischer in beiden Gehirnhälften verteilen. Es gibt also Unterschiede zwischen den beiden Gehirnhälften, doch übernehmen sie auch viele ähnliche Funktionen. Beide Gehirnhälften sind essenziell und arbeiten eng zusammen. Aus Gründen der Effizienz kann eine Gehirnhälfte eine bestimmte Aufgabe stärker übernehmen, während ihr Gegenstück für eine andere Funktion dominanter ist.

Genetische und Umweltbedingte Einflüsse

Demgegenüber stehen individuelle Unterschiede, die sich zum Teil auf genetische Komponenten zurückführen lassen. Eine zentrale Herausforderung dieser anatomischen Analysen besteht daher darin, genetische Einflüsse von entwicklungs- und umweltbedingten Faktoren abzugrenzen. Alle Präferenzen im Bereich der Motorik und der Sinnesorgane lassen sich letztendlich auf den Aufbau des Gehirns zurückführen. Schließlich dient es als zentrale Koordinierungseinheit des Körpers auch zur Steuerung der Organe.

Händigkeit und Gehirnorganisation

Rechtshänder sind somit Menschen, bei denen die linke Hirnhälfte dominiert. Bei Linkshändern verhält es sich genau andersherum. Setzt man nun beide Fakten in Bezug zueinander, könnte man zu dem Schluss kommen, dass Rechtshänder z.B. ein besseres Sprachverständnis und Zeitgefühl, Linkshänder dagegen ein besseres räumliches Vorstellungsvermögen und ganzheitliches Denken haben. Dies ist aber ein Trugschluss. Der Grund dafür ist, dass unser Gehirn trotz der Dominanz einer Hemisphäre immer noch als Einheit agiert. Deshalb warnt Dr. Johanna Barbara Sattler in ihrem Buch „Die Psyche des linkshändigen Kindes“ vor „Pauschalisierungen und trivialen Verallgemeinerungen“.

Forschungsergebnisse und Studien

Seit Beginn der 20er Jahre unseres Jahrhunderts haben Fragen der Lateralisierung des Gehirns international Aufmerksamkeit gefunden. Die Ergebnisdiskussionen zeigen, dass viele Befunde zwar statistisch beschrieben, aber nur ansatzweise inhaltlich und praxisrelevant interpretiert werden können. Vor allem die Beziehungen zwischen Händigkeit einerseits und Morphologie, Funktionsweisen und Konnektivität (Art und Weise, wie verschiedene Regionen miteinander kommunizieren) des Gehirns andererseits werden noch nicht ausreichend verstanden, um verlässliche Prognosen und Empfehlungen zu geben. Nicht nur Menschen mit links- und rechtsdominanter Hand unterscheiden sich in diesen Beziehungen, sondern auch umtrainierte und rücktrainierte mit dominanter linker Hand.

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Aktuelle Studien im Überblick

1. Menschliche Händigkeit. Eine Meta-Analyse: Die Studie informiert über Prävalenz und Einflussfaktoren der Händigkeit. Die Autoren untersuchten die Häufigkeit von Links- und Rechtshändigkeit sowie die moderierenden Faktoren, die diese Verteilung beeinflussen. Dabei wurde die Prävalenz von Linkshändigkeit je nach Definition zwischen 9,3 % (strenge Kriterien) und 18,1 % (weite Kriterien) festgestellt. Die beste Gesamtschätzung lag bei 10,6 %.
2. Kognitive Vorteile der Rechtshändigkeit - Überprüfung: Die Studie untersucht, ob Links- oder Rechtshänder signifikante Unterschiede in verbalen und räumlichen Fähigkeiten aufweisen. Dabei wurde auch untersucht, ob das Geschlecht einen Einfluss auf diese Fähigkeiten hat.
3. Zur Assoziation von Händigkeit, Persönlichkeits- und kognitiven Leistungsparametern …: Die Studie untersucht Zusammenhänge zwischen der bevorzugten Handnutzung und verschiedenen psychologischen, kognitiven und physischen Merkmalen. Die Autorin findet eine stärke Ausprägung der verbalen Fähigkeiten bei Rechtshändern, während das „Sensation Seeking“, die Gedächtnisleistung und das logische Denken bei Linkshändern höhere Werte erreicht.
4. Handschriftliche Kinematik beim Erlernen des Schreibens mit der dominanten linken Hand bei erwachsenen konvertierten Linkshändern: Diese Studie hat erwachsene Probanden untersucht.
5. Beziehung zwischen Sprache und motorischer Lateralisierung: Die Studie untersucht den Zusammenhang zwischen der Lateralisierung der Sprachverarbeitung im Gehirn und motorischen Asymmetrien wie Händigkeit und Füßigkeit. Bei 82,1 % der über 15000 Probanden wurde ein RechtsohrVorteil festgestellt, was auf eine typische linkshemisphärische Sprachverarbeitung hinweist.
6. Assoziationen zwischen Händigkeit und funktionellen Konnektivitätsmustern im Gehirn von Kindern: Die Studie untersucht, wie die Händigkeit (Links-, Rechts- oder Beidhändigkeit) mit der funktionellen Konnektivität des Gehirns bei 9- bis 10-jährigen Kindern zusammenhängt.
7. Was Händigkeit und neurologische Erkrankungen verbindet: Die Studie liefert Hinweise darauf, dass abweichende Händigkeit (Links- oder Gemischthändigkeit) mit bestimmten neurologischen Entwicklungsstörungen assoziiert ist, insbesondere wenn diese früh im Leben beginnen und sprachliche Symptome beinhalten.
8. Händigkeit - Bedeutung und Untersuchung: Die arbeitsmedizinische Leitlinie der Gesellschaft für Arbeitswissenschaft zur Händigkeit befasst sich mit der Bestimmung und Häufigkeit von Linkshändigkeit und dem Umgang mit diesem Persönlichkeitsmerkmal in der Arbeitswelt.
9. Erlernen des Schreibens mit der dominanten linken Hand bei konvertierten Linkshändern: Ergebnis dieser Studie ist, dass nach zwei Jahren ein „Deckeneffekt“eintritt, über den hinaus eine weitere Verbesserung nicht erreicht wird. Die Schreibfertigkeit der rücktrainierten geborenen Linkshänder erreicht nahezu die von Linkshändern, die bei ihrer dominanten Hand verbliebenen sind.

Lateralität und Kreativität

Linkshändigkeit ist bei kreativen und künstlerischen Individuen, wie Musikern und Künstlern, weitaus häufiger anzutreffen, als durch Zufall zu erwarten wäre. Dies könnte durch die Feststellung erklärt werden, dass Linkshänder in der Regel über außergewöhnliche visuell-räumliche Fähigkeiten verfügen, was bedeutet, dass sie Formen und Konturen besser erkennen und darstellen können.

Lateralität und Intelligenz

Studien haben gezeigt, dass Linkshänder bei Intelligenztests tendenziell sehr gut abschneiden; es wurde jedoch auch festgestellt, dass Linkshänder eher Leseprobleme haben als Rechtshänder, was mit der Art und Weise zusammenhängen kann, wie sie Sprache verarbeiten.

Bedeutung für die Entwicklung

Das Gehirn ist das einzige Organ des menschlichen Organismus, das bei der Geburt noch nicht vollständig entwickelt ist. Nun ist es aber so, dass die beiden Hirnhemisphären nach unserer Geburt nicht im Gleichtakt reifen, denn die rechte Seite entwickelt sich zuerst. Die linke Seite zieht im Alter von drei Jahren dann nach und ihre Entwicklung wird einige Jahre in Anspruch nehmen. Danach kehrt die Weiterentwicklung zurück auf die rechte Seite und dieser Wechsel von links nach rechts und umgekehrt wird rhythmisch und harmonisch fortgeführt, bis das Baby zu einem jungen Erwachsenen herangereift ist.

Auswirkungen von Ungleichgewicht

Auch wenn die Lateralisierung dafür sorgt, dass beide Gehirnhälften mit unterschiedlichen Aufgaben versehen sind, so muss unser Gehirn doch als eine Einheit arbeiten. Das heißt, beide Hälften müssen optimal synchronisiert sein, ihre Kommunikation braucht Rhythmus, Harmonie und Timing in Perfektion. Wenn jetzt aber der Aufbau einer Gehirnhälfte zu langsam oder zu schwach abgelaufen ist, übernimmt die stärkere, schnelle Seite das Ruder und das Gehirn ist aus dem Gleichgewicht. Das kann gravierende Folgen haben und äußert sich häufig in Form von Lern- und Verhaltensschwierigkeiten.

Stimulation des Gehirns

Auch wenn das Gehirn in der Lage ist, sich in gewissem Maße selbst zu stimulieren, hängt eine gesunde Entwicklung stark von äußeren, sensorischen Stimuli ab.

Geschlechterunterschiede in der Lateralität

Francks’ Untersuchungen haben gezeigt, dass diese Region im weiblichen Gehirn weniger stark lateralisiert ist als bei Männern. Nun darf man aus diesem Ergebnis nicht schließen, Frauen seinen deswegen die schwächeren Leserinnen. „Dem ist nicht so“, betont Francks.

Die Forscher fanden im Zusammenhang mit der Ausprägung der Linksasymmetrie im Planum temporale besonders viele SNPs in Genen, die am Steroidhormon-Stoffwechsel beteiligt sind, also unter anderem bei der Synthese männlicher und weiblicher Geschlechtshormone. Und tatsächlich scheint sich die Funktion der Steroidhormone sowohl bei Männern als auch bei Frauen auf die Lateralisierung des Planum temporale auszuwirken. Welche Rolle Steroidhormone letztlich für die Lese- und Sprachfähigkeit spielen, ist aber noch ungeklärt.

Forschungsmethoden und Herausforderungen

Vieles, was Clyde Francks mit seinem Team in Nijmegen macht, scheint auf den ersten Blick fast simpel: Man pickt sich eine prominente, asymmetrisch ausgeprägte Region im Gehirn heraus und prüft dann ob es Genvariationen gibt, die diese erklären können. Doch ganz so einfach ist die Sache nicht. Vielmehr gleicht die Fahndung nach den genetischen Ursachen für die Lateralisierung der berühmten Suche nach der Nadel im Heuhaufen.

Genetische Einflüsse

Der scheinbare Misserfolg unterstreicht, wie komplex und vielfältig die genetischen Einflüsse sein müssen, die am Ende dazu führen, dass eine bestimmte Gehirnregion bei manchen Menschen stärker lateralisiert ist als bei anderen oder dass einzelne Individuen die linke Hand der rechten vorziehen. „Wir können sehr sicher sein, dass es nicht eine einzelne Genvariationen ist, die über die Händigkeit oder die Asymmetrie des Gehirns entscheidet“, betont Clyde Francks.

Epigenetische Mechanismen

Dazu kommen sogenannte epigenetische Mechanismen, Modifikationen der DNA, die beeinflussen, ob und wie stark ein bestimmtes Gen oder eine bestimmte Variation überhaupt zum Tragen kommt. Einen solchen Effekt machte Francks’ Team 2014 im LRRTM1-Gen aus, dem Gen, das Francks zu seiner Zeit in Oxford mit dem Hang Linkshändigkeit in Verbindung brachte - zumindest dann, wenn LRRTM1 hypomethyliert ist, also gegenüber dem „gesunden“ Zustand zu wenige Methylgruppen trägt.

Klinische Relevanz

Man mag sich an dieser Stelle vielleicht fragen, warum die Nijmegener Forscher überhaupt den ganzen Aufwand betreiben, nur um ein paar feine genetische Spuren auszumachen, die winzige Beiträge zur individuellen Gehirnanatomie leisten. Ist es wirklich wichtig zu wissen, warum die Heschel‘sche Querwindung bei einem Menschen so und beim anderen ein wenig anders ausgeprägt ist? „Uns geht es darum, die grundlegenden genetischen und molekularbiologischen Prinzipien zu verstehen, die zur Lateralisierung des Gehirns führen“, sagt Francks. Denn auch Krankheiten wie die Schizophrenie scheinen im Zusammenhang mit unzureichender Gehirnlateralisierung zu stehen. Und Abweichungen in der Asymmetrie bestimmter Strukturen tief im Inneren des Großhirns spielen offensichtlich eine Rolle für die Hyperaktivität bei Kindern. „Wenn wir die Mechanismen verstehen, wie die Asymmetrie entsteht, können wir im nächsten Schritt untersuchen, an welcher Stelle etwas schief läuft, wenn die Lateralisierung gestört ist,“ so Francks.

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