Hirnforschung: Eine Zelle für die Monroe
Eine Person hat tausend Fassetten - und wir erkennen sie doch immer wieder. Das Hirn behält den Überblick, indem es jeden in seine eigene Zelle steckt.
© fotolia / Sebastian Kaulitzki (Ausschnitt)
Was haben ein Bild von Marylin Monroe, die Buchstabenfolge "Marylin Monroe" und der ausgesprochene Name "Marylin Monroe" gemeinsam? Unschwer zu erraten: Sie beziehen sich alle auf ein und dieselbe Person. Um diesen eigentlich völlig simplen Zusammenhang herzustellen, muss das Gehirn allerdings eine keineswegs triviale Leistung erbringen.
Denn der Klang des Namens, sein Schriftbild oder die Wahrnehmung eines Gesichts treffen sämtlich über ihre eigenen Sinneskanäle ein, sollen aber im Endeffekt dieselbe Wahrnehmungseinheit, also "Marylin Monroe", aufrufen. Anders gesagt, alle diese Informationswege müssen an einer Stelle zusammenlaufen. Wie das dem Hirn gelingt, darüber herrscht in der Wissenschaft noch immer Uneinigkeit.
Der Neurowissenschaftler Rodrigo Quian Quiroga von der University of Leicester und seine Kollegen sind der Methode des Hirns möglicherweise auf die Spur gekommen. Demnach hält es für jede uns bekannte Person eine oder mehrere identische Zellen vor: Egal wie wir jemanden wahrnehmen – "seine" Zelle ist aktiv. Verarbeitet das Hirn Informationen über eine andere Person, schweigt sie.
Luke Skywalker vs. Saddam Hussein
Dabei machten sich die Wissenschaftler einen eigentlich betrüblichen Umstand zu Nutze. Bei gesunden Probanden ist es nicht gestattet, Elektroden zu reinen Forschungszwecken ins Gehirn zu implantieren. Der Eingriff würde zwar erlauben, das Verhalten einzelner Zellen präzise genug zu messen, ist aber zu gefährlich. Bei bestimmten Formen der Epilepsie werden Patienten jedoch mit genau diesen Implantaten untersucht. Aus dieser Personengruppe rekrutierten die Wissenschaftler Freiwillige für ihre Studie.
Jedem Proband zeigten sie Bilder von Prominenten, schrieben deren Namen oder ließen den Namen von einem Computer vorlesen. Immer wieder stießen sie unter den erfassten Zellen auf solche, die ausschließlich dann aktiv waren, wenn von einer bestimmten Person die Rede war. Bei einem entdeckten sie ein "Luke-Skywalker-Neuron", bei einer anderen erwischten sie zufällig eine "Saddam-Hussein-Zelle". Andere Neuronen schienen hingegen auf Kategorisierungen spezialisiert, wie zum Beispiel "die Forscher von der UCLA" oder "Figuren aus Star Wars" oder auch abstraktere Konzepte oder Gruppierungen – etwa "Eiffelturm plus Turm von Pisa".
Dass diese Bündelung in einer einzelnen Zelle stattfindet – das hätte bis vor wenigen Jahren kaum jemand vermutet. Gedankliche Konzepte vermutete man in komplexen Aktivierungsmustern einer Unzahl von Zellen. 2005 war es unter anderem genau diesem Forscherteam gelungen, das Bild auf den Kopf zu stellen. Sie entdeckten bei einem ähnlichen Versuchsaufbau Nervenzellen, die Text und Bild zusammenfassten. In der aktuellen Studie konnten sie zeigen, dass auch die auditorische Wahrnehmung einbezogen wird.
Hierarchie der Hirnregionen
Aber mehr noch: Nicht nur Prominente waren in den Hirnregionen vertreten. Die Forscher selbst entdeckten sich wieder. Bei manchen ihrer Versuchspersonen erwischten sie "Quian-Quiroga-Zellen", die ihre Rolle zwangsläufig in den wenigen Tagen des Experiments übernommen haben mussten. Denn den Forscher hatten die Versuchspersonen nie zuvor gesehen. Die Zuweisung eines Konzept findet also offenbar nicht nur auf unerwartete Weise statt, sondern auch vergleichsweise schnell.
Dritter Punkt auf der Liste der Neuigkeiten: Es lässt sich eine hierarchische Verteilung der Zellen beobachten. Aus Gründen, die mit der medizinischen Untersuchung der Epilepsie zusammenhängen, steckten die Elektroden ausschließlich in verschiedenen Regionen des medialen Temporallappens, nämlich dem Hippocampus, dem entorhinalen und dem parahippocampalen Kortex sowie der Amygdala. Vor allem im Hippocampus überwog der Anteil der multimodalen, also auf verschiedene Sinneskanäle reagierenden, Neuronen. In den anderen Bereichen waren die Zellen eher auf akustische oder visuelle Darbietungsformen spezialisiert. Offenbar nimmt der Spezialisierungsgrad umso mehr zu, je weiter man die neuronalen Verarbeitungswege rückwärts zu den einfachen Wahrnehmungsarealen entlang wandert.
Wie sooft werfen die Beobachtungen von Quian Quiroga und Kollegen fast ebenso viele neue Fragen auf, wie sie alte beantworten. Dass man unter rund einer Milliarde Nervenzellen, die von den Elektroden theoretisch hätten erfasst werden können, und den Hunderten von Menschen, die dem Probanden bekannt sind, überhaupt nur einen einzigen der 16 abgefragten Prominenten erwischte, lässt nur den Schluss zu, dass jede dort "abgespeicherte" Person gleich massenhaft vertreten sein muss. Warum sich das Gehirn diesen großzügigen Umgang mit den eigenen Zellen leistet, und wie es mit der Verarbeitung weitergeht, sobald erstmal die entsprechende Zelle aktiv ist, wird erst künftige Forschung zeigen können.
Denn der Klang des Namens, sein Schriftbild oder die Wahrnehmung eines Gesichts treffen sämtlich über ihre eigenen Sinneskanäle ein, sollen aber im Endeffekt dieselbe Wahrnehmungseinheit, also "Marylin Monroe", aufrufen. Anders gesagt, alle diese Informationswege müssen an einer Stelle zusammenlaufen. Wie das dem Hirn gelingt, darüber herrscht in der Wissenschaft noch immer Uneinigkeit.
Der Neurowissenschaftler Rodrigo Quian Quiroga von der University of Leicester und seine Kollegen sind der Methode des Hirns möglicherweise auf die Spur gekommen. Demnach hält es für jede uns bekannte Person eine oder mehrere identische Zellen vor: Egal wie wir jemanden wahrnehmen – "seine" Zelle ist aktiv. Verarbeitet das Hirn Informationen über eine andere Person, schweigt sie.
Luke Skywalker vs. Saddam Hussein
Dabei machten sich die Wissenschaftler einen eigentlich betrüblichen Umstand zu Nutze. Bei gesunden Probanden ist es nicht gestattet, Elektroden zu reinen Forschungszwecken ins Gehirn zu implantieren. Der Eingriff würde zwar erlauben, das Verhalten einzelner Zellen präzise genug zu messen, ist aber zu gefährlich. Bei bestimmten Formen der Epilepsie werden Patienten jedoch mit genau diesen Implantaten untersucht. Aus dieser Personengruppe rekrutierten die Wissenschaftler Freiwillige für ihre Studie.
Jedem Proband zeigten sie Bilder von Prominenten, schrieben deren Namen oder ließen den Namen von einem Computer vorlesen. Immer wieder stießen sie unter den erfassten Zellen auf solche, die ausschließlich dann aktiv waren, wenn von einer bestimmten Person die Rede war. Bei einem entdeckten sie ein "Luke-Skywalker-Neuron", bei einer anderen erwischten sie zufällig eine "Saddam-Hussein-Zelle". Andere Neuronen schienen hingegen auf Kategorisierungen spezialisiert, wie zum Beispiel "die Forscher von der UCLA" oder "Figuren aus Star Wars" oder auch abstraktere Konzepte oder Gruppierungen – etwa "Eiffelturm plus Turm von Pisa".
Dass diese Bündelung in einer einzelnen Zelle stattfindet – das hätte bis vor wenigen Jahren kaum jemand vermutet. Gedankliche Konzepte vermutete man in komplexen Aktivierungsmustern einer Unzahl von Zellen. 2005 war es unter anderem genau diesem Forscherteam gelungen, das Bild auf den Kopf zu stellen. Sie entdeckten bei einem ähnlichen Versuchsaufbau Nervenzellen, die Text und Bild zusammenfassten. In der aktuellen Studie konnten sie zeigen, dass auch die auditorische Wahrnehmung einbezogen wird.
Hierarchie der Hirnregionen
Aber mehr noch: Nicht nur Prominente waren in den Hirnregionen vertreten. Die Forscher selbst entdeckten sich wieder. Bei manchen ihrer Versuchspersonen erwischten sie "Quian-Quiroga-Zellen", die ihre Rolle zwangsläufig in den wenigen Tagen des Experiments übernommen haben mussten. Denn den Forscher hatten die Versuchspersonen nie zuvor gesehen. Die Zuweisung eines Konzept findet also offenbar nicht nur auf unerwartete Weise statt, sondern auch vergleichsweise schnell.
Dritter Punkt auf der Liste der Neuigkeiten: Es lässt sich eine hierarchische Verteilung der Zellen beobachten. Aus Gründen, die mit der medizinischen Untersuchung der Epilepsie zusammenhängen, steckten die Elektroden ausschließlich in verschiedenen Regionen des medialen Temporallappens, nämlich dem Hippocampus, dem entorhinalen und dem parahippocampalen Kortex sowie der Amygdala. Vor allem im Hippocampus überwog der Anteil der multimodalen, also auf verschiedene Sinneskanäle reagierenden, Neuronen. In den anderen Bereichen waren die Zellen eher auf akustische oder visuelle Darbietungsformen spezialisiert. Offenbar nimmt der Spezialisierungsgrad umso mehr zu, je weiter man die neuronalen Verarbeitungswege rückwärts zu den einfachen Wahrnehmungsarealen entlang wandert.
Wie sooft werfen die Beobachtungen von Quian Quiroga und Kollegen fast ebenso viele neue Fragen auf, wie sie alte beantworten. Dass man unter rund einer Milliarde Nervenzellen, die von den Elektroden theoretisch hätten erfasst werden können, und den Hunderten von Menschen, die dem Probanden bekannt sind, überhaupt nur einen einzigen der 16 abgefragten Prominenten erwischte, lässt nur den Schluss zu, dass jede dort "abgespeicherte" Person gleich massenhaft vertreten sein muss. Warum sich das Gehirn diesen großzügigen Umgang mit den eigenen Zellen leistet, und wie es mit der Verarbeitung weitergeht, sobald erstmal die entsprechende Zelle aktiv ist, wird erst künftige Forschung zeigen können.
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