Schon mit zwei Monaten: Babys kategorisieren Bilder – fMRT-Studie am Trinity College Dublin

Schon lange bevor sie sitzen, brabbeln oder gezielt nach einem Spielzeug greifen können, nehmen Babys deutlich mehr auf, als man früher annahm. Ihr Gehirn beginnt sehr früh damit, das Gesehene zu ordnen und in eindeutige Gruppen einzuteilen.

Neue Forschungsergebnisse zeigen, dass dieser Prozess viel früher einsetzt als erwartet – und bringen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler dazu, ihre Vorstellungen darüber zu überdenken, wozu der Säuglingsgeist fähig ist.

Über lange Zeit ging die Forschung davon aus, dass sehr junge Babys die Welt vor allem als ungeordnetes Gemisch aus Formen und Farben wahrnehmen, ohne klare Struktur.

Demnach sollte Lernen erst später richtig beginnen. Doch immer mehr Hinweise sprechen dagegen: Von Anfang an arbeitet das Gehirn intensiv und sortiert still und systematisch Eindrücke und Muster – lange bevor Sprache ins Spiel kommt.

Frühe Anzeichen organisierten Denkens

Die neuen Befunde zeigen, dass Babys bereits im Alter von zwei Monaten Gegenstände zu Kategorien zusammenfassen können.

Dabei geht es nicht nur um das äussere Erscheinungsbild, sondern darum, welche Art von Ding etwas ist: Eine Katze ist etwas anderes als ein Vogel. Ein Baum ist nicht dasselbe wie ein Einkaufswagen.

Das ist bedeutsam, weil Kategorisieren eine grundlegende Fähigkeit ist. Erwachsene nutzen sie ständig – sie ermöglicht schnelleres Lernen, hilft beim Einordnen neuer Situationen und unterstützt die Orientierung im Alltag.

Dass diese Kompetenz so früh sichtbar wird, deutet darauf hin, dass das Gehirn von Beginn an darauf ausgelegt ist, strukturiert zu lernen.

Gedanken beobachten – ganz ohne Worte

Geleitet wurde die Untersuchung von Neurowissenschaftlerinnen und Neurowissenschaftlern am Trinity College Dublin. Das Team wollte eine Frage beantworten, die Menschen seit Generationen beschäftigt: Was passiert tatsächlich im Inneren des kindlichen Geistes?

Um dem nachzugehen, rekrutierten die Forschenden in Zusammenarbeit mit Krankenhäusern in Dublin 130 gesunde zwei Monate alte Säuglinge. Jedes Baby lag auf einem weichen Sitzsack, trug geräuschdämpfende Kopfhörer und schaute sich dabei farbkräftige Bilder an.

Eine Sitzung dauerte etwa 15 bis 20 Minuten – lang genug, um eindeutige Gehirnsignale zu erfassen, ohne die Babys zu überfordern.

Mithilfe der funktionellen Magnetresonanztomografie (fMRT) erfasste das Team die Hirnaktivität, während die Kinder Bilder aus 12 alltagsnahen Kategorien betrachteten. Dazu gehörten Tiere, Gegenstände und Naturszenen.

Die Scans zeigten dabei stabile Aktivitätsmuster, die jeweils zu bestimmten Kategorien passten – und das bereits in diesem sehr frühen Alter.

Was die Forschenden beobachteten

„Eltern und Wissenschaftler haben sich lange gefragt, was in den Köpfen von Babys vorgeht und was sie tatsächlich sehen, wenn sie die Welt um sich herum betrachten. Diese Forschung unterstreicht den Reichtum der Gehirnfunktion im ersten Lebensjahr“, erklärte Dr. Cliona O’Doherty, die Hauptautorin der Studie.

„Obwohl die Kommunikation von Säuglingen mit zwei Monaten durch fehlende Sprache und eingeschränkte Feinmotorik begrenzt ist, haben ihre Gedanken bereits nicht nur abgebildet, wie Dinge aussehen, sondern herausgefunden, zu welcher Kategorie sie gehören.“

Das, so Dr. O’Doherty, zeige, dass die Grundlagen der visuellen Kognition sehr früh vorhanden sind – und deutlich früher als bisher erwartet.

Insgesamt sprechen die Ergebnisse dafür, dass Lernen nicht auf Wörter warten muss: Das Gehirn baut bereits eine mentale Struktur auf, selbst wenn Babys dies nach aussen noch nicht zeigen können.

Hirnscans treffen auf Künstliche Intelligenz

Um die erkannten Muster besser zu verstehen, kombinierten die Forschenden die Bildgebungsdaten mit Modellen der Künstlichen Intelligenz.

Indem sie verglichen, wie KI-Systeme Bilder verarbeiten, mit der Art, wie Säuglingsgehirne reagierten, liess sich nachvollziehen, wie visuelle Informationen durch das Gehirn geleitet werden.

Rhodri Cusack, Professor am Trinity College Institute of Neuroscience, betonte, dass es sich um die grösste longitudinale Studie mit funktioneller Magnetresonanztomografie (fMRT) an wachen Säuglingen handelt.

„Der umfangreiche Datensatz, der Gehirnaktivität erfasst, eröffnet eine völlig neue Möglichkeit, sehr früh zu messen, was Babys denken. Er zeigt ausserdem das Potenzial von Neurobildgebung und computergestützten Modellen als diagnostisches Werkzeug bei sehr jungen Säuglingen“, sagte Professor Cusack.

„Babys lernen viel schneller als die heutigen KI-Modelle, und indem wir untersuchen, wie sie das tun, hoffen wir, eine neue Generation von KI-Modellen zu inspirieren, die effizienter lernen und so ihre wirtschaftlichen und ökologischen Kosten senken.“

Der Vergleich stellt zudem eine verbreitete Annahme auf den Kopf: Nicht nur Maschinen können Hinweise darauf geben, wie Intelligenz funktioniert – womöglich liefern Babys sogar die besseren Anhaltspunkte für den Bau intelligenterer Systeme.

Warum das erste Lebensjahr so entscheidend ist

Die frühe Kindheit ist von besonders schnellen Veränderungen im Gehirn geprägt. Verbindungen entstehen in hoher Geschwindigkeit, und schon kleine Unterschiede in dieser Phase können die weitere Entwicklung langfristig beeinflussen.

„Bis vor Kurzem konnten wir nicht zuverlässig messen, wie spezifische Bereiche des Säuglingsgehirns visuelle Informationen interpretieren. Durch die Kombination von KI und Neurobildgebung bietet unsere Studie einen sehr einzigartigen Einblick, der uns hilft, viel besser zu verstehen, wie Babys in ihrem ersten Lebensjahr lernen“, sagte die Mitautorin Dr. Anna Truzzi.

„Das erste Jahr ist eine Phase rascher und komplexer Gehirnentwicklung. Diese Studie liefert neues grundlegendes Wissen, das helfen wird, die Bildung in den frühen Jahren zu leiten, klinische Unterstützung bei neurologischen Entwicklungsbedingungen zu informieren und stärker biologisch fundierte Ansätze in der künstlichen Intelligenz zu inspirieren.“

Wenn klarer wird, was mit zwei Monaten als typisch gilt, könnte das langfristig dabei helfen zu erkennen, ab wann Entwicklungen beginnen, vom erwartbaren Verlauf abzuweichen.

Frühe Hirnforschung bei Babys

Wache Säuglinge zu scannen, ist anspruchsvoll: Babys strampeln, verlieren schnell das Interesse und weinen häufig. Dennoch erzielte diese Studie hohe Erfolgsquoten – und eröffnet damit neue Möglichkeiten für die pädiatrische Forschung.

„Es besteht ein dringender Bedarf an einem besseren Verständnis dafür, wie neurologische Entwicklungsstörungen die frühe Gehirnentwicklung verändern, und wache fMRT hat ein erhebliches Potenzial, dies zu adressieren“, sagte die Mitautorin Professorin Eleanor Molloy.

Auch wenn diese Arbeit kein Diagnosetest ist, zeigt sie, dass sich frühe Gehirnfunktion messen lässt. Mit der Zeit könnte dieser Ansatz Ärztinnen und Ärzten helfen, Unterschiede früher zu erkennen – genau dann, wenn Unterstützung am meisten bewirken kann.

Am eindrücklichsten ist, wie viel in einem winzigen Gehirn bereits passiert: Lange vor den ersten Schritten oder den ersten Wörtern ordnen Babys schon, lernen und erschliessen sich ihre Umwelt – deutlich früher, als irgendjemand erwartet hatte.

Die vollständige Studie wurde in der Fachzeitschrift Nature Neuroscience veröffentlicht.