Gehirn funktioniert wie das Internet
Erstmals Schleifen zwischen Gehirnregionen sichtbar gemacht
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Gehirn: Stark verbundenes Netzwerk (Foto: pixelio.de/Dieter Schütz) |
Los Angeles (pte010/11.08.2010/10:30) Das Gehirn ist offenbar ein stark verbundenes Netzwerk wie das Internet. Zu diesem Ergebnis kommen Larry Swanson und Richard Thompson von der University of Southern California http://www.usc.edu . Damit widersprechen die Forscher der gängigen Theorie aus dem 19. Jahrhundert, wonach das Gehirn von "oben nach unten" organisiert ist.
Darstellung des Nervensystems
Ein neues Verfahren zur Verfolgung von Signalen in winzigen Gehirnregionen hat Verbindungen zwischen Bereichen erkennbar gemacht, die mit Stress, Depressionen und Appetit in Zusammenhang stehen. Details der Studie, die eines Tages zu einer vollständigen Darstellung des Nervensystems führen könnte, wurden in den Proceedings of the National Academy of Sciences http://www.pnas.org veröffentlicht.
Die beiden Wissenschaftler isolierten einen kleinen Teil des Gehirns einer Ratte im Nucleus accumbens, einer Gehirnregion, die lange mit Glücksgefühlen und Anerkennung in Zusammenhang gebracht wird. Ihr Verfahren beruht auf der Injektion von sogenannten Tracern an bestimmten Punkten im Gehirngewebe. Diese Moleküle beeinflussen die Bewegung der Signale im Gewebe nicht, können aber zum Leuchten gebracht und unter dem Mikroskop identifiziert werden.
Neuer Ansatz
Neu ist, dass die Forscher zwei Tracer gleichzeitig am gleichen Punkt injizierten. Der eine zeigte, wohin sich die Signale bewegten, der andere woher sie kamen. Dieser Ansatz kann bis zu vier Ebenen von Verbindungen sichtbar machen. Verfügte das Gehirn über eine hierarchische Struktur wie ein großes Unternehmen, wie von der Neurologie lange angenommen wurde, dann würden die Diagramme direkte Linien von unabhängigen Gehirnregionen in Richtung einer zentralen Datenverarbeitungseinheit zeigen, dem "Chef" des ganzen Unternehmens.
Die Wissenschaftler entdeckten aber Schleifen zwischen unterschiedlichen Gehirnregionen, Rückmeldungen und direkte Verbindungen zwischen Bereichen, von denen bisher nicht bekannt war, dass sie miteinander kommunizieren. Die Kommunikation im Gehirn entspricht also eher der des Internets mit seinen unendlichen Querverbindungen als der eines klar strukturierten Unternehmens.
Laut Modell gewinnt der Verstand seine Antriebskraft aus einem sehr stark ineinandergreifenden Netzwerk. Hypothesen darüber gibt es bereits seit einiger Zeit. Bis jetzt war es jedoch nicht gelungen, diese Annahme im Experiment nachzuweisen. Swanson erklärte gegenüber BBC News, dass es faszinierend sei, wie viel der derzeitigen Literatur zur Neurowissenschaft und vor allem in der Neurologie noch immer von dem alten, aus dem 19. Jahrhundert stammenden, Ansatz ausgeht.
Schaltkreise bisher noch nie sichtbar
Die jetzt nachgewiesenen Schaltkreise, diese spezifischen strukturellen Verbindungen, wurden laut Swanson noch nie zuvor sichtbar gemacht. Obwohl nur ein winziger Teil der Verbindungen im Gehirn eines kleinen Säugetieres untersucht wurde, könnte durch gezielte Überlappungen der gewonnenen Daten ein viel größeres Bild entstehen.
"Dieses Verfahren kann sinnvoll wiederholt werden und damit werden neurale Netzwerke vollständig nachvollziehbar. Am Ende steht dann ein vollständiges Diagramm der Vernetzungen des menschlichen Gehirns." Ein derartiges Diagramm wäre unendlich komplex und könnte helfen schwierige Fragen zu Bewusstsein und Kognition zu beantworten, die heute teilweise noch immer unbeantwortet sind.
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