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Hirnforschung, was kannst du? : Warum sich Bewegung und Geist nur zusammen denken lassen

  • -Aktualisiert am

May-Britt Moser und ihr Ehemann Edvard Moser haben die Raster- oder Gitterzellen“ im Kopf entdeckt. Bild: Nobel Foundation, Mattias Karlén

Zum Todestag Alfred Nobels sind drei Wissenschaftler mit dem Nobelpreis gewürdigt worden, die die Hirnforschung einen großen Schritt vorangebracht haben. Der Tübinger Kollege Peter Thier erläutert, wo die Chancen der Erkenntnisse über Raum und Zeit liegen - und wo die Grenzen.

          12 Min.

          Tiere haben Gehirne, Pflanzen nicht. Warum? Eine Antwort auf diese Frage liefert ein Blick auf eine erfolgreiche Gruppe von Tieren, die die Weltmeere besiedeln, die Seescheiden. Erwachsene Seescheiden kleben unbeweglich am Untergrund - nicht zuletzt auch an Schiffsrümpfen -, wo sie unermüdlich Nahrungspartikel aus dem Wasser filtrieren. Mit Blick auf ihre Erscheinung könnten sie problemlos als Pflanzen durchgehen. Sie haben kein Gehirn. Anders ihre Jugendform, die Seescheidenlarve, die freischwimmend die Umgebung erkundet. Es ist die Larve, die über primitive Sinnesorgane und ein primitives Gehirn verfügt. Das Gehirn wird gebraucht, um die Schwimmbewegungen zu kontrollieren, und es wird gebraucht, um Informationen, die die Sinnesorgane über die Umwelt und über die Bewegung der Larve anbieten, für deren Orientierung zu nutzen.

          Prof. Dr. Peter Thier

          Seescheiden legen somit nahe, dass es die Mobilität sein könnte, die Gehirne erforderlich macht. Aber verbinden die Neurowissenschaften nicht mit unserem Gehirn Fähigkeiten, die uns weit komplexer und bedeutsamer erscheinen als die Bewegung: Sprache, Erinnerungsvermögen, ein Konzept von Vergangenheit und Zukunft, die Fähigkeit, Selbst und Nicht-Selbst zu unterscheiden und mit anderen zu interagieren, kurzum, all das, was menschliche Persönlichkeiten mit ihren Fähigkeiten und Eigenarten definiert. Ja, es handelt sich zweifelsohne um Hirnleistungen, die nicht von der Handvoll Nervenzellen der Seescheidenlarve erbracht werden können, für die vielmehr die Milliarden Nervenzellen des menschlichen Gehirns mit seinen Billionen Verbindungen nötig sind. Aber sie alle bauen letztlich auf unserer Fähigkeit auf, uns zu bewegen, eine Fähigkeit, die tragfähige Konzepte von Raum und Zeit erfordert. Diese Konzepte von Raum und Zeit sind das Ergebnis eines aktiven Rekonstruktionsprozesses, dessen Eigenschaften durch die Anforderungen der Lebenswelt einer Spezies bestimmt werden.

          Ich möchte diesen Gedanken an den sogenannten place cells - den Ortszellen - des Hippocampus verdeutlichen, für deren Entdeckung John O’Keefe heute mit einem der Nobelpreise für Physiologie und Medizin ausgezeichnet wird. Der Hippocampus ist ein entwicklungsgeschichtlich alter Teil des Großhirns von Säugern, der sich unter anderem durch eine einfachere Schichtenstruktur von den neueren Anteilen, dem Neocortex, unterscheidet. O’Keefe und seine Mitarbeiter entdeckten die place cells in Ratten, die sich mit permanent implantierten Elektroden zur Registrierung der Aktivität hippocampaler Nervenzellen im Labor bewegen konnten. Es zeigte sich, dass sich in einem Teil des Hippocampus Nervenzellen finden ließen, die immer dann aktiv waren, wenn die Ratte auf ihren Erkundigungen einen bestimmten, für jede place cell charakteristischen Ort im Labor erreichte. Diese Nervenzellen stehen also für spezifische Orte im Raum und drücken durch ihre Aktivierung aus, dass das Tier den ihnen bekannten Ort erreicht hat. Ortszellen sind also die zelluläre Basis eines Ortsgedächtnisses. Nachdem sich verschiedene Ortszellen für unterschiedliche Orte zu interessieren und die vielen Ortszellen in ihrer Summe den gesamten Explorationsraum der Ratte abzudecken schienen, lag die Schlussfolgerung nahe, dass sie in ihrer Gesamtheit eine Art zellulärer Karte des wahrgenommenen Raumes anbieten.

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