Neurofeedback: Wie sich Gehirnstrukturen übertragen lassen

Ein Grazer Forschungsprojekt untersucht, wie sich die neuronalen Signaturen von Expert:innen gezielt in anderen Gehirnen verstärken lassen. Die Ergebnisse könnten helfen, verlorene Bewegungsfähigkeiten schneller wiederzuerlangen – etwa nach einem Schlaganfall. Möglich wird das durch eine neue Methode an der Schnittstelle von Neurowissenschaft und KI-Forschung.

Biologie & Medizin

von Hanna Gabriel

23. Februar 2026

Einmal einem Profi ins Gehirn schauen – und verstehen, was ihn oder sie so gut macht. Seit dem 19. Jahrhundert werden die Gehirne außergewöhnlicher Persönlichkeiten seziert, um diesem Ziel näherzukommen. Heute helfen neue Technologien dabei, komplexe Konstellationen von Hirnsignalen zu entschlüsseln. Theo Ferreira Marins, Postdoktorand an der Universität Graz, erforscht in einem neuartigen Ansatz die neuronale Verschaltung für Bewegungen – etwa beim Klavierspielen.

Was unterscheidet das Gehirn eines modernen Mozarts von dem eines Laien, der gerade einmal den Flohwalzer beherrscht? Und lässt sich die Verformbarkeit des Gehirns – seine Plastizität – nutzen, um solche Fähigkeiten von Expert:innen auf Lai:innen zu übertragen? In dem vom Wissenschaftsfonds FWF geförderten Projekt „Übertragung der Plastizität des Gehirns durch Neurofeedback“ geht Marins diesen Fragen nach. Einerseits, um grundlegende Mechanismen der Gehirnfunktion besser zu verstehen. Andererseits, um neue Behandlungsoptionen für Menschen mit neurologischen Beschwerden zu entwickeln.

„Die Studie konzentriert sich aktuell auf gesunde Personen, aber das langfristige Ziel ist es, diesen Ansatz und diese Technologie auf Patient:innen zu übertragen, die tatsächlich eine bestimmte Bewegungsfähigkeit wiedererlangen müssen. Zum Beispiel, um nach einem Schlaganfall wieder alleine die Tür entsperren zu können“, sagt Marins.

Neurofeedback und Plastizität

Was wäre, wenn wir neue Bewegungen nicht nur durch Übung, sondern über gezieltes Gehirntraining erlernen könnten? Ein Projekt der Grundlagenforschung nutzt Neurofeedback, um motorisches Lernen im Gehirn selbst zu steuern. Das könnte besonders Patient:innen mit neurologischen Problemen bei der Rehabilitation unterstützen.

FWF-Projekt

Fingerspitzenübung im MRT

Für sein Forschungsprojekt untersucht der Neurowissenschaftler Hirnsignale, die mit bestimmten Fingerübungen verbunden sind – etwa das gezielte Antippen der Fingerspitzen. Funktionelle MRT-Aufnahmen zeigen, in welchen Konstellationen aktive Gehirnregionen bei den jeweiligen Übungen feuern. Diese Muster unterscheiden sich je nach Bewegung und zwischen Profis und Lai:innen.

„Wir vergleichen zwischen Expert:innen, die bestimmte Fingerübungen vorab trainiert haben, und sogenannten naiven Personen. Wichtig ist: Die Signalkonstellation einer naiven Person unterscheidet sich grundlegend von der eines trainierten Gehirns“, erklärt Marins. Denn Übung und Lernen erzeugen spezifische neuronale Strukturen. Seine Hypothese: Diese Strukturen lassen sich durch neuronales Training übertragen.

„Im geplanten Set-up für unsere Versuche liegen die Proband:innen in einem MRT-Gerät und sehen eine Grafik mit einem Balken. Sie wissen nicht, was der Balken aussagt, nur, dass sie versuchen sollen, ihn so hoch wie möglich zu halten. Es ist erstaunlich – auch ohne konkrete Anweisungen sind Personen in derartigen Versuchen nach einiger Zeit imstande, die angezielte Gehirnaktivität, also das, was der Balken repräsentiert, zu verstärken“, sagt Marins.

Das Prinzip dahinter nennt man Neurofeedback – in diesem Fall durch unbewusstes Lernen. „In unserem Projekt wollen wir zeigen, dass Neurofeedback-Training schon nach kurzer Zeit die Zielstruktur im Gehirn verstärken kann“, erklärt Marins.

Eine Stunde Training verändert die Gehirnstruktur

Das Gehirn kann sich selbst reorganisieren – und tut das ständig. Diese sogenannte Gehirnplastizität ist für Marins Forschung zentral. Denn bereits nach einer Stunde Neurofeedback kann sich die physische Struktur im Gehirn verändern. Das zeigte er im Rahmen seiner PhD-Arbeit in Brasilien, die hochrangig publiziert wurde.

„Damals, im Jahr 2019, war es das bisher kürzeste nachgewiesene Zeitfenster, in dem das menschliche Gehirn seine eigene Struktur veränderte. Mir wurde damit klar, dass Neurofeedback als eine Möglichkeit betrachtet werden muss, in das Gehirn einzugreifen und seine Funktionsweise zu verändern“, erklärt der Forscher. Dabei mahnt er, Neurofeedback nicht als eine Art „Gehirnjogging“ misszuverstehen. „Ich verwende Neurofeedback wie eine Challenge für das Gehirn, sich zu restrukturieren. Das Ziel ist, die Mechanismen dahinter zu entschlüsseln – ohne dass die Person selbst verstehen muss, was ihr Gehirn tatsächlich zu tun versucht.“

KI-Fortschritt macht es möglich

Die Krux dabei ist: Wer Gehirnstrukturen gezielt verändern will – vom Naiven zum Profi –, muss wissen, auf welche Zielstruktur hintrainiert werden soll. Ein Gehirn auf Flohwalzer-Niveau kann nicht einfach die exakten Muster eines Mozartgehirns imitieren, denn dafür fehlen die strukturellen Voraussetzungen aus jahrelangem Training.

Hier kommt eine neuere Methode aus der KI-Forschung ins Spiel. Üblicherweise wurden Algorithmen in den Neurowissenschaften darauf trainiert, die Hirnaktivität eines einzelnen Gehirns in kleinsten 3D-Einheiten zu erkennen – als winzige Bildwürfel, sogenannte Voxel. Weil aber Gehirne individuell verschieden aufgebaut sind, unterscheiden sich die Ergebnisse, selbst wenn zwei Personen dieselbe Aufgabe ausführen. Bisher ließen sie sich nicht vergleichen.

Magnetresonanzaufnahme von zwei Gehirnen im Vergleich: Amateur und Experte — Die Gehirnaktivitäten unterscheiden sich zwischen Lai:innen und Profis. Theo Ferreira Marins erforscht, ob ein Training mit Neurofeedback die Strukturen von Expert:innen in einem untrainierten Gehirn entwickeln kann. © T. F. Marins

Mithilfe von sogenanntem Hyperalignment lässt sich dieses Problem seit wenigen Jahren umgehen. Statt 3D-Gehirnbilder zu vergleichen, werden die Aktivitätsmuster der Voxel als Achsen in einem hochdimensionalen Raum betrachtet. Die Daten mehrerer Personen können mathematisch so transformiert werden, dass sich diese Achsen überlagern lassen. So wird der direkte Vergleich möglich – und damit ein Ziel für das Neurofeedback darstellbar.

„Bisher wurde Hyperalignment nur für den visuellen Kortex verwendet. Dabei vergleicht man zum Beispiel, wie Personen auf ein Foto einer Spinne reagieren – bei Menschen mit einer Phobie vor Spinnen unterscheiden sich die Gehirnsignale“, erklärt Marins. „Im Zuge meines FWF-Projekts konnte ich das Hyperalignment erstmals für das motorische System einsetzen. Das war ein wichtiger erster Schritt.“ Nun folgen Experimente mit Expert:innen und naiven Personen, um den „Transfer“ bzw. das Training auf die Zielstruktur systematisch zu untersuchen.

Neurofeedback als Therapie?

Bedeutet das also, dass Neurofeedback womöglich zeitraubendes Üben ersetzen kann? Und wichtiger noch: Lässt es sich als Therapie einsetzen, wenn das motorische System beeinträchtigt ist?

„Man muss beachten, dass für komplexe Bewegungsabläufe auch die neuronalen Verschaltungen komplex sind. Das macht es schwieriger zu verstehen, was im Gehirn tatsächlich passiert“, sagt Marins. „In unseren Versuchen mit Fingerübungen schaffen wir aber wichtiges grundlegendes Wissen.“ Diese Erkenntnisse tragen dazu bei, besser zu verstehen, wie sich das Gehirn zum Beispiel nach einem Schlaganfall oder bei einer Parkinson-Erkrankung umstrukturieren müsste, ist Marins überzeugt. „In weiterer Folge ließe sich das Wissen aus dem MRT mit günstigeren Methoden wie Gehirnstimulation, also EEG, als Therapie umsetzen“, ordnet Marins ein.

Neurofeedback ist folglich kein Ersatz für Physiotherapie oder das aktive Erlernen motorischer Fertigkeiten. Als Ergänzung könnte es jedoch die besten Voraussetzungen schaffen, um verlorene Fähigkeiten schneller zurückzugewinnen. Indem man die erstaunliche Selbstreorganisation des Gehirns nutzt – ob Profi oder nicht.

Zur Person

Theo Ferreira Marins war Assistenzprofessor am D’Or Institut für Forschung und Bildung in Brasilien, bevor er im Rahmen eines ESPRIT-Projekts des Wissenschaftsfonds FWF an das Institut für Psychologie der Universität Graz wechselte. In seiner Forschung beschäftigt sich der Neurowissenschaftler mit der Frage, wie sich das Gehirn durch kognitives und motorisches Training auf funktioneller, struktureller und neurochemischer Ebene verändert. Das Projekt „Übertragung der Plastizität des Gehirns durch Neurofeedback“, das vom Wissenschaftsfonds FWF mit rund 316.000 Euro gefördert wird, läuft bis Anfang 2027.