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Gehirn: Wie Nervenzellen beeinflussen

Neurobiologen entschlüsseln Entscheidungsprozesse

Wer entscheidet, braucht Nerven. Und zwar im Gehirn. Wie Nerven Entscheidungen beeinflussen, entschlüsseln Tübinger Neurobiologen.

28.03.2012

Von Hans-Joachim Lang

Tübingen. Schuss! Tor!! Aber war der Ball wirklich hinter der Linie??? Prof. Andreas Nieder wählt ein griffiges Beispiel aus der Welt des Fußballs, das jüngste Forschungsergebnisse aus seinem Institut veranschaulichen soll. „Umstrittene Torentscheidungen sind im Fußball häufig“, sagt der Neurologe und skizziert eine typische Situation: „Die Sicht ist schlecht, alles geht rasend schnell. Aber es hilft nichts, eine Entscheidung muss gefällt werden.“

Unvollständige Sinnesdaten

In ihrer Doktorarbeit zeigte Nieders Mitarbeiterin Katharina Merten, dass Nervenzellen im Gehirn an solchen Ja-/Nein-Entscheidungen aktiv beteiligt sind, die – im konstruierten Beispiel durch den Schiedsrichter – auf der Grundlage unvollständiger Sinnesdaten getroffen werden. Mit anderen Worten: Bestimmte Nervenzellen im Gehirn können subjektive Wahrnehmungen hervorrufen.

Dieses erstaunliche Forschungsergebnis geht auf Experimente zurück, zu denen die Neurobiologen allerdings nicht Schiedsrichter herangezogen haben, sondern Rhesusaffen. Deren Gehirn eignet sich als Modell für das Gehirn von Menschen.

Die Rhesusaffen wurden für die Versuche im Tübinger Institut für Neurobiologie am Computer trainiert, Lichtpunkte zu entdecken. Dabei wurde nur in der Hälfte der Versuchsdurchläufe tatsächlich ein Lichtpunkt gezeigt. In der anderen Hälfte der Fälle war kein Lichtpunkt zu sehen. Die Tiere lernten in beiden Fällen die richtige Entscheidung zu treffen, entweder, sinngemäß: „Ja, Lichtpunkt vorhanden“. Oder: „Nein, nichts zu sehen“.

Als nächstes wurden die Lichtpunkte auf dem Bildschirm so schwach präsentiert, dass sich die Tiere unsicher wurden, ob ein Signal vorhanden war. „In solchen Situationen trifft das Gehirn eine von der Helligkeit des Lichtpunktes unabhängige, subjektive Entscheidung“, erklärt der Neurobiologe.

Während die Affen ihre Aufgaben lösten, registrierten die Wissenschaftler bei ihren Messungen im Bereich des Stirnhirns auffällige Zellen. Durch elektrische Impulse signalisierten sie nämlich nicht nur die Helligkeit der Lichtpunkte, sondern auch die jeweilige Entscheidung. Andreas Nieder: „Anhand der Signale der Nervenzellen ließ sich sogar voraussagen, ob der Affe mit Ja oder Nein antworten würde.“

Die Arbeit ist Grundlagenforschung am Institut für Neurobiologie, wo man sich – an der Schnittstelle zwischen Biologie und Medizin – mit dem Lokalisieren und Verstehen von Hirnleistungen beschäftigt, nicht zuletzt auch als Bestandteil des Tübinger neurowissenschaftlichen „Exzellenz-Clusters“.

Verstehen und therapieren

Katharina Mertin, 29, die das Affen-Experiment mit ihrem Doktorvater Andreas Nieder im Rahmen ihrer Promotion entwickelte, sagt zu ihren Forschungsinteressen: „Wir wollen die hirnphysiologischen Grundlagen von Entscheidungsprozessen verstehen lernen, da diese eine Schlüsselrolle bei komplexen Denkprozessen des Gehirns darstellen.? Gerade die Großhirnrinde am Vorderende des Kopfes sei das höchste kognitive Steuerzentrum des Gehirns und bringe die höchsten geistigen Funktionen hervor.

Die Erkenntnisse der neuen Studie, die gestern in einer der weltweit führenden wissenschaftlichen Fachzeitschriften veröffentlicht wurde, sollen helfen, krankhafte Veränderungen des vorderen Stirnhirns besser zu begreifen und, auf längere Sicht, auch zu therapieren. Laut Prof. Andreas Nieder könnte dies beispielsweise auf die Schizophrenie zutreffen.

Andreas Nieder Archivbild: Metz

Katharina Merten Bild: privat

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Erstellt:
28. März 2012, 12:00 Uhr
Aktualisiert:
28. März 2012, 12:00 Uhr
zuletzt aktualisiert: 28. März 2012, 12:00 Uhr

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