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Hirnforschung : Grenzen der Deutungsmacht

Funktionelle Kernspintomographie eines menschlichen Gehirns Bild: Frank Baumgart

Bildgebende Verfahren, insbesondere die funktionelle Kernspintomographie, haben die Konjunktur der Hirnforschung angetrieben. Doch Interpretationen der Bilder mit Blick auf die Gehirnfunktionen lassen oft die notwendige Vorsicht vermissen und verkennen die Grenzen der Messverfahren.

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          Unter der aufsehenerregenden Überschrift "Ein Computer kann Ihre Gedanken lesen" hat vor kurzem die größte amerikanische Forschungsförderinstitution, die National Science Foundation, die Arbeit von Hirnforschern der Carnegie Mellon University präsentiert. Es ging um eine Studie, in der die funktionelle Kernspintomographie des Gehirns genutzt wurde, um, wie es heißt, einen semantischen Code - eine Art Hirnatlas der Vokale - zu entwickeln.

          Joachim Müller-Jung

          Redakteur im Feuilleton, zuständig für das Ressort „Natur und Wissenschaft“.

          Einige Probanden waren gebeten worden, nach der Präsentation von sechzig Hauptwörtern wie "Sellerie" mit dazugehörigen Verben wie "essen" und "schmecken" an das jeweilige Wort zu denken. Die entsprechenden Aktivitätsmuster im Gehirn wurden aufgezeichnet und nach einigen Wiederholungen so in ein Computermodell eingearbeitet, dass der Rechner - wenigstens mit einiger Wahrscheinlichkeit - allein aufgrund der Bilder aus dem Hirnscanner ermitteln konnte, welches Wort dem Probanden während der Aufnahme durch den Kopf gegangen sind.

          Überzogene Schlussfolgerungen

          Gedankenlesen ist nicht gerade das, was man bescheidene Ansprüche nennt. In gewisser Weise freilich repräsentiert diese in der Zeitschrift "Science" publizierte Studie - oder besser: die Interpretation der Ergebnisse - die teilweise völlig überzogenen Schlussfolgerungen und Erwartungen, die aus Studien mit den neuen bildgebenden Verfahren abgeleitet werden. Eine fatale Entwicklung, die in den vergangenen Jahren für die Hirnforschung selbst zu einer übermächtigen Herausforderung geworden ist.

          Nikos Logothetis vom Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik in Tübingen hat jetzt in der Zeitschrift "Nature Review" (Bd. 453, S. 869) die Möglichkeiten, vor allem aber die Grenzen der funktionellen Kernspintomographie aufgezeigt. Es ist nicht die erste kritische Analyse dieser Art, aber eine Intervention vielleicht zum richtigen Zeitpunkt. Denn in den vergangenen Jahren hat die funktionelle Kernspintomographie eine geradezu galoppierende Konjunktur erlebt.

          Seit dem Jahr 1991, als die erste Veröffentlichung erschienen war, und dem Folgejahr mit vier Forschungsbeiträgen, ist die Publikationsflut auf bald dreitausend - acht Veröffentlichen pro Tag - hochgeschnellt. Gewiss, meint Logothetis, die Kernspintomographie sei "das wichtigste Bildgebungsverfahren seit der Einführung der Röntgenstrahlen im Jahr 1895", aber es werde inzwischen bei Untersuchungen am Menschen auch vielfach dazu genutzt, "provokative Schlüsse" über Denk- und Wahrnehmungsvorgänge und Gedächtnis bis hin zu Fragen wie dem Sitz moralischer Kategorien im Hirn zu ziehen.

          Was Kernspintomographie zeigen kann

          Ein Kritikpunkt Logothetis zielt auf die Grundlagen der funktionellen Kernspintomographie. Bei dem Verfahren macht man sich die unterschiedlichen magnetischen Eigenschaften von sauerstoffreichem und sauerstoffarmem Blut zunutze. Man misst gewissermaßen die Sauerstoffversorgung. Erfasst werden Hirnareale, die stark durchblutet werden, und man setzt voraus, dass diese erhöhte Durchblutung durch die neuronale Aktivität in dem entsprechenden Areal hervorgerufen wird.

          Eine neue Arbeit in der Zeitschrift "Science" (Bd. 320, S. 1638) macht allerdings deutlich, dass schon diese alte Annahme, es handele sich um die Aktivität der Neurone, nicht zutrifft - jedenfalls nicht immer. Im Sehzentrum in der Großhirnrinde von Frettchen haben James Schummers und seine Kollegen vom Massachusetts Institute of Technology gezeigt, dass die Astrozyten, die dort bei weitem in der Mehrzahl sind und die Neurone umgeben, einen großen Teil des Sauerstoffbedarfs erzeugen. Ihre Aktivität, die eng mit den Neuronen gekoppelt ist, beeinflusst entscheidend, wie das aktivierte Hirnareal mit Sauerstoff versorgt wird - und wie stark entsprechend das Signal durch den Kernspintomographen zu erkennen ist. Logothetis spricht von einem "Surrogat" an Signalen, die letztendlich die Aktivität von "Massen" von Zellen spiegelt.

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