Ein einsames Neuron in einer Petrischale ist ziemlich nutzlos. Von Zeit zu Zeit erzeugt es spontan einen elektrischen Spannungspuls, der an seinem Axon, einem langen, faserartigen Fortsatz, entlangläuft. Reizt man seinen Zellkörper mit schwachen Stromstößen, feuert es Salven solcher Pulse ab. Durch Zugabe verschiedener Neurotransmitter lassen sich Stärke und Häufigkeit der elektrischen Signale verändern. Doch das ist auch schon alles. Sonst kann die Nervenzelle nicht viel tun und vor allem keine sinnvolle Funktion ausüben.

Ganz anders die Situation, wenn man Neurone miteinander kombiniert. Nur 302 Nervenzellen, geeignet verschaltet, ergeben bereits das vollständige Nervensystem des Fadenwurms Caenorhabditis elegans. Und das kann schon eine ganze Menge: Es registriert Umweltreize, trifft Entscheidungen und steuert die Körperfunktionen des Nematoden. 100 Milliarden Nervenzellen, vernetzt über 100 Billionen Verknüpfungen, bilden schließlich das menschliche Gehirn, dessen Leistungsfähigkeit schier unermesslich scheint.

Wie dieses hochkomplexe Gewebe von Neuronen unseren Geist hervorbringt, ist freilich immer noch ein großes Rätsel. Bei dessen Lösung sind die Neurowissenschaftler, ungeachtet ihrer sonstigen Erfolge, bisher nicht weit gekommen. Vielleicht liegt das ja an ihrem begrenzten Blickwinkel. Einige von ihnen schauen ganz genau hin und widmen ihr gesamtes Forscherleben der Funktionsweise einiger weniger Nervenzellen. Andere wählen einen etwas größeren Ausschnitt und erforschen zum Beispiel, wie der Hippocampus, eine Ansammlung aus mehreren Millionen Neuronen, Gedächtnisinhalte abspeichert. Wieder andere gehen noch eine Ebene höher: Sie untersuchen, welche Hirnregionen bei bestimmten Funktionen aktiv werden – sei es beim Lesen oder Sichfürchten.

Bisher haben jedoch nur wenige Forscher gewagt, der Gehirnfunktion auf mehreren Ebenen gleichzeitig nachzuspüren...