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Hirnforscher entdecken Muster : Bewusstsein im Gehirn „versteckt“

Im Computerbild lassen sich die aktiven Netzwerk-Verbindungen im Großhirn darstellen. Links außen ein nahezu komplett bewusstloser Komapatient, in der Mitte ein Patient, der offenbar sogar wahrnehmen (aber nicht kommunizieren) kann, rechts ein gesunder Proband. Bild: S. Chennu / Plos Comp. Biol.

Mit einem einfachen Verfahren haben Forscher bei Wachkoma-Patienten die elektrischen Spuren von Bewussteinsprozessen dekodiert. Die Mathematik hat ihnen dabei geholfen. Das könnte dazu führen, dass Komapatienten künftig per Computer eingestuft werden.

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          Im nebulösen Zwischenreich von Leben und Tod wird die Existenz der meisten Wachkoma-Patienten angesiedelt. Ob lebenserhaltende Maßnahmen fortgesetzt werden sollen und was Wille des Patienten war und sein könnte - dies sind Fragen, über die zuletzt der Bundesgerichtshof zu urteilen hatte und die nach Jahren des Dahinvegetierens ohne jede Verständigung zwangsläufig auftauchen. Ihnen geht fast immer eine leidvolle Phase der Zweifel und Hoffnungen voraus. Zweifel, die vor allem den Bewusstseinszustand des Patienten betreffen. Die Funktion des Großhirns eines Wachkoma-Patienten, liest man da oft, sei mehr oder weniger komplett ausgefallen - anders als die für einen bloß „vegetativen“ Zustand benötigten Teile des Zwischenhirns, des Hirnstamms und des Rückenmarks. Tatsächlich aber ist das apallische Syndrom, an dem Wachkoma-Patienten in der Regel leiden, alles andere als funktional eindeutig zu umschreiben.

          Joachim Müller-Jung
          Redakteur im Feuilleton, zuständig für das Ressort „Natur und Wissenschaft“.

          Manche Patienten vegetieren wohl tatsächlich in einem nahezu bewusstlosen Zustand, andere hingegen können sogar Befehle hören und verarbeiten. Das ist spätestens seit einigen Experimenten anerkannt, in denen man vor Jahren kommunikationsunfähige Patienten im Kernspintomographen untersuchte: Auf die Bitte, sich vorzustellen, Tennis zu spielen, wurden in dem für Bewegungssteuerung zuständigen motorischen Kortex, im vorderen Teil der Großhirnrinde, eindeutige Aktivitätsmuster identifiziert, wie sie bei gesunden Tennisspielern ebenfalls gefunden werden.

          Ein Elektroencephalogramm (EEG) wird bei einem Teenager aufgezeichnet.
          Ein Elektroencephalogramm (EEG) wird bei einem Teenager aufgezeichnet. : Bild: dpa

          Einen eindeutigen Zusammenhang zwischen bewusstem Erleben und der äußerlich sichtbaren Reaktion der Patienten gibt es offenkundig nicht. Mehr noch: Es gibt offenbar weit mehr als die im „Tennis-Test“ abfragbaren Signale im Gehirn, die auf vorhandenes Bewusstsein bei den Wachkoma-Patienten hindeuten. Der britische Hirnforscher Srivas Chennu und seine Kollegen von der University of Cambridge haben jetzt eine relativ einfache Methode entwickelt, unterschiedliche Bewusstseinszustände von Wachkoma-Patienten zu dokumentieren. Dazu braucht es ein EEG - ein Elektroencephalogramm - und spezielle Mathematik. Mit dem EEG, das sich mit den üblichen Elektrodenkappen für den Kopf aufzeichnen lässt, wurden die Hirnstromkurven von 32 Wachkoma-Patienten und 26 gesunden Probanden aufgezeichnet. Wie die Forscher in der Online-Zeitschrift „Plos Computational Biology“  schreiben, liegt der entscheidende Schritt in der Anwendung der Graphentheorie - mit der sich eindeutige Verknüpfungen der Hirnsignale aus unterschiedlichen Regionen des Gehirns einander zuordnen lassen. Auf die Weise hat man bei den Patienten, die alle bis auf einen zur Kommunikation unfähig sind, Netzwerke von Hirnströmen identifiziert, die teilweise den beim „Tennis-Test“ ermittelten neuronalen Netzen sehr ähnlich waren.

          Damit wird nach Überzeugung der Forscher „der Austausch von Informationen über große Teile des Gehirns“ erfasst. Ein Austausch, der zwar etwas über den Bewusstseinszustand des Patienten aussagt, jedoch nichts über die Qualität dieser bewussten Prozesse oder gar die Wahrnehmung des Patienten selbst. „Die EEG-Auswertung könnte zumindest helfen, Patienten zu identifizieren, die im Verborgenen wahrnehmen und erleben, ohne dieses Bewusstsein auch tatsächlich kommunizieren zu können.“

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