Ultraschall als Hirndoping

Ultraschall als Hirndoping

Ultraschall beeinflusst die Sinneswahrnehmung (SXC)

Denken wir an Ultraschall, dann fällt uns dies Diagnosehilfe beim Arzt ein und etwa noch das Echoortungssystem einiger Tiere. Forscher konnten nun den Nachweis erbringen, dass konzentrierte Schallwellen auch aktiv in unsere Wahrnehmung eingreifen können: Wenn man bei einem Menschen einen bestimmten Hirnbereich fokussiertem Ultraschall aussetzt, dann ist dieser Mensch dazu in der Lage, feinste Tastreize besser zu erkennen und zu unterscheiden als zuvor. Ultraschal verändert also die Wahrnehmung und die Hirnaktivität.

Ultraschall ist eine große Hilfe, wenn es darum geht, Strukturen in unserem Inneren sichtbar zu machen. Viele Bereiche der Medizin verwenden deshalb dieses schonende bildgebende Verfahren. Die Hirnforschung hat sich des Themas bislang nur kaum angenähert. Deshalb haben sich Wynn Legon vom Virginia Tech Carilion Research Institute in Roanoke und seine Kollegen näher damit beschäftigt. "Ultraschall hat ein großes Potenzial, um die Verbindungen im Gehirn mit bisher unerreichter Auflösung zu kartieren", erläutert Seniorautor William Tyler. Dazu könnten bestimmte Hirnregionen kurzzeitig und reversibel deaktiviert werden, um zu testen, welche Hirnfunktionen davon betroffen sind. Verwendung finden dazu häufig starke Magnetfelder in Form der sogenannten transkraniellen Magnetstimulation. Diese Felder lassen sich jedoch nur schlecht fokussieren und legen immer gleich ein mehrere Quadratzentimeter großes Gebiet des Gehirns lahm.

Die Wissenschaftler überprüften also, ob sich dieser Effekt auch per Ultraschall erreichen lässt und richteten einen fokussierten Ultraschall von 0,5 Megahertz auf das Hirnareal von Probanden, das Tastreize von der Hand verarbeitet. Dann maßen sie die Hirnströme, um festzustellen, ob und wie sich die Hirnaktivität an dieser Stelle veränderte. Es ergab sich, dass die EEG-Signale durch den Ultraschall tatsächlich abflachten, die Hirnaktivität war gedämpft. Um die Auswirkungen auf die Sinneswahrnehmung der Probanden zu untersuchen, führten die Forscher zwei klassische Tests durch: Im ersten Versuch berührten sie die Haut am Handrücken der Teilnehmer mit zwei feinen Sonden in immer kleineren Abständen und überprüften, ab wann diese Reize nicht mehr räumlich getrennt, sondern nur noch als ein Berührungsreiz wahrgenommen wurden. Im zweiten Test hatten die Probanden anzugeben, ab wann sie in immer kürzeren Abständen auf die Haut gepustete Luftstöße nur noch als einen durchgehenden Luftstrom verspürten.

Der Ultraschall befähigte nun die Probanden, diese Tastreize besser aufzulösen als zuvor. So unterschieden sie Berührungen selbst dann noch als räumlich oder zeitlich getrennt, die normalerweise für uns nicht mehr unterscheidbar wären. "Diese Beobachtung hat uns überrascht", meint Tyler. Obwohl nämlich die Hirnströme durch den Ultraschall gedämpft wurden, verbesserte sich gleichzeitig die Wahrnehmung. Tyler sagt dazu: "Das erscheint geradezu paradox", Die Forscher vermuten nun, dass der Ultraschall das Gleichgewicht zwischen hemmenden und erregenden Schaltstellen in dem betroffenen Hirnareal verändert hat. Damit blieb die von den verschiedenen Reizen ausgelöste Aktivierung lokal begrenzter und war damit auch leichter zuzuordnen – was wiederum zu einer erhöhten Auflösung der Wahrnehmung führte.

Bereits gering dosierter Ultraschall kann also die menschliche Hirnaktivität so beeinflussen, dass die Wahrnehmung verbessert wird. "In der Neurowissenschaft ist es einfach, Dinge zu stören: Wir können Sie ablenken, betäuben oder Ihnen optische Illusionen vorgaukeln", erklärt Tyler. Zwar falle es leicht, Dinge zu verschlechtern, doch fiele es regelmäßig recht schwer, sie zu verbessern. Der Ultraschall hat nun letzteres bewerkstelligt. Nun werden wir in Folge nicht alle mit Ultraschallkappen fürs Hirndoping ausgerüstet durch die Welt laufen. Die Wissenschaftler sehen in ihrer Entdeckung vor allem ein wichtiges neues Instrument, um Gehirnfunktionen in absehbarer Zukunft noch genauer untersuchen zu können.

Quelle:
Wynn Legon (Virginia Tech Carilion Research Institute, Roanoke) et al., Nature Neuroscience, doi: 10.1038/nn.3620

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