Was passiert im Gehirn?

Man hat zwar in den letzen Jahren viele neue Erkenntnisse über das, was im Gehirn eines Synästhetikers passiert, gewonnen, dennoch bleiben sehr viele Fragen offen. Hier eine kleine Übersicht über den Stand der Dinge.
Unterschiede im Gehirn

Abbildung 1: Beim hören eines Wortes werden beim Synästhetiker (rechts) die visuelle Areale (im Hinterkopf) aktiviert.

In einer Studie mit fMRI zeigte, dass, wenn Synästhetiker Worte hören, automatisch das Farbareal V4/V8 in der linken Hirnhemisphäre aktiviert wird. (Abbildung 1). Dieser Effekt konnte bei Nicht-Synästhetikern nicht festgestellt werden, auch wenn diese vorher aktiv Assoziationen zwischen Buchstaben und Farben gelernt hatten.
Es konnte ebenfalls gezeigt werden, dass der primäre visuelle Kortex (V1/V2) nicht aktiviert wurde. Was heißt das?
Wenn wir etwas sehen, wird die Information, die von den Augen her kommt, zuerst in den primären visuellen Kortex gesendet. Von dort aus werden die Signale wiederum über verschiedene „Pfade" an verschiedene Regionen weitergeleitet. Einige Sehregionen sind für Form, Bewegung, Distanz oder eben auch für Farben verantwortlich.
Bei einem Synästhetiker, der ein Wort hört, werden Farbareale aktiviert. Andere „vorgeschaltete" Sehareale, welche sonst aktiv sind, wenn man mit den Augen etwas sieht, bleiben stumm. Daraus konnte man schließen, dass die Aktivierung des Farbareals synästhetischer Natur und somit real sei. Dass die Aktivierung vor allem in der linken Hemisphäre festgestellt wurde, erklärte sich damit, dass auf dieser Hirnseite das Sprachareal liegt[1]. (Abbildung 2)

Abbildung 2: bei den Synästhetikern wird beim hören eines Buchstabens das Farbareal V4 aktiviert. Nicht aber den primären visuellen Kortex, welcher beim sehen aktviert ist.

Eine neuere Studie mit der neuen Bildgebungstechnik „difuse tensor imaging", DTI, wurde festgestellt, dass Synästhesie mit einer erhöhten Konvektivität in der weissen Hirnmasse in verschiedenen Bereichen des Gehirnes, zu tun haben könnte. Außerdem konnte gezeigt werden, dass diejenigen die in gewissen Regionen am meisten „neuronale Verbindungen" besaßen, eher Projektor-Synästhetiker waren[2].

Abbildung 3: Das Buchstaben Areal (rot) und das Farbareal (blau) liegen dicht beieinander. Ist das der Grund, wieso Buchstaben-Farb Synästhesie so häufig vorkommt?

Ed Hubbard schlägt ein Zwei-Stufen-Modell vor: die „abnormale" Farberlebnisse beim Hören eines Wortes entstehen dadurch, da durch „Kreuzaktivität" zwei verschiedene Hirnregionen miteinander kommunizieren. Beispielsweise das Zentrum für Buchstaben (rot) und das Zentrum für Farben (blau). (Abbildung 3) Dann im zweiten „Schritt" wird diese Buchstaben-Farb Wahrnehmung stärker als normal im parietalen Kortex „gebunden", also wahrnehmbar gemacht (grün). Bei Nicht-Synästhetikern passiert das nicht.

Abbildung 4: gelb ist der parietale Kortex.

Die Hirnareale für Buchstabenerkennung und Farben liegen sehr Nahe beieinander. Es wird vermutet, dass dies auch der Grund sein könnte, warum die Buchstabe-Farb Synästhesie so häufig vorkommt: Regionen die nahe zusammen liegen können allenfalls einfacher miteinander verkoppelt sein[3].
Unter „Transcranial magnetic stimulation" (TMS) kann man sich einen „Ping-Pong-Schläger" vorstellen: wenn man diesen in die Nähe eine menschlichen Kopf hält, dann wird an dieser Stelle das Hirn wie ein wenig „heruntergefahren", also die Aktivität der entsprechenden Hirnregionen inhibiert. Dieses Verfahren ist ungefährlich. Man hat mittels dieser Technik gesehen, dass wenn man die Aktivität im parietalen Kortex unterdrückt, die Synästhetiker ihre Synästhesie nicht mehr oder nur noch geschwächt wahrnehmen konnten. Man nimmt an, dass die strukturellen Unterschiede im partietalen Kortex dafür verantwortlich sind, ob jemand Synästhesie hat oder nicht, nicht aber wie stark jemand seine Synästhesie ist[4].
Neuere Studien fanden, dass an gewissen Stellen des Gehirnes von Synästhetikerin, die graue Hirnmasse dichter ist[5]. In anderen Hirnregionen, wurde aber auch eine niedrigere graue Substanz gefunden: nämlich in Zentren, die die Aktivität von der Hirnrinde steuert. Es wird erklärt, dass dadurch die Hirnrinden weniger „unterdrückt" werden, also es zu einer erhöhten Aktivität kommt[6].
Eine Theorie besagt, dass für die Entstehung von solch verstärkten neuronalen Strukturen, die Zeit kurz nach der Geburt wichtig sei: im Gehirn eines Neugeborenen Kindes herrscht noch ein großes Durcheinander, die neuronalen Bahnen sind noch nicht richtig spezifiziert und überlappen sich teilweise. In den ersten Lebensmonaten werden die überflüssigen Verbindungen „weggeschnitten". Man nimmt an, dass dieser Prozess bei Synästhetikern teilweise gehemmt sein könnte[7].
Ehrlich gesagt, man weiß über die Funktionen und Mechanismen die zur synästhetischen Wahrnehmung führen noch nicht soviel. Die Forschung geht weiter und man freut sich auf neue Erkenntnisse diesbezüglich.

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Referenzen
1. Nunn JA, Gregory LJ, Brammer M, Williams SCR, Parslow DM, Morgan MJ, Morris RG, Bullmore ET, Baron-Cohen S, Gray JA: Functional magnetic resonance imaging of synesthesia: activation of V4/V8 by spoken words. Nature Neuroscience 2002, 5(4):371-375.
2. Rouw R, Scholte HS: Increased structural connectivity in grapheme-color synesthesia. Nature Neuroscience 2007, 10(6):792-797.
3. Hubbard EM: A real red-letter day. Nature Neuroscience 2007, 10(6):671-672.
4. Muggleton N, Tsakanikos E, Walsh V, Ward J: Disruption of synaesthesia following TMS of the right posterior parietal cortex. Neuropsychologia 2007, 45(7):1582-1585.
5. Weiss PH, Fink GR: Grapheme-colour synaesthetes show increased grey matter volumes of parietal and fusiform cortex. Brain 2008.
6. Beeli G: IT FEELS REAL TO ME. Zurich: University of Zurich; 2007.
7. Maurer D, Mondloch CJ: The infant as synesthete? Processes of Change in Brain and Cognitive Development: Attention and Performance Xxi 2006:449-471.

Bildnachweis:
Abb 1: Beeli, Gian, 2004
Abb 2: http://en.wikipedia.org/wiki/Synaesthesia; modified by MJ
Abb 3: http://en.wikipedia.org/wiki/Parietal_lobe; modified by MJ
Abb 4: modifizierte Unterrichtsunterlagen.