Revolutionärer Atlas: Entdecke dein Gehirn

Schüler lernen sie im Unterricht. Sie fehlt in keinem Buch über das menschliche Gehirn. Und selbst Wissenschaftler und Ärzte nutzen sie noch zur Orientierung: die Gehirnkarte von Korbinian Brodmann, die er 1909 veröffentlicht hat.

Dass Brodmanns Karte stark veraltet ist und auf ihr viele Areale falsch eingeteilt sind, ist Wissenschaftlern seit langem klar - erst jetzt aber wird eine neue erstellt. Katrin Amunts und Karl Zilles vom Institut für Neurowissenschaften und Medizin am Forschungszentrum Jülich arbeiten an einer völlig neuen virtuellen Karte des menschlichen Gehirns. Sie soll viel präziser werden.

"Die Forscher arbeiten noch mit Brodmanns Karte, weil seine Einteilung relativ einfach erscheint", sagt Amunts SPIEGEL ONLINE. Wissenschaftlich verlässlich sei seine Karte aber nicht. Zilles nennt das mehr als hundert Jahre alte Werk "zu kleinen Teilen richtig, zu großen Teilen aber falsch".

Im Fachjournal "Nature Reviews Neuroscience"würdigten die beiden Forscher kürzlich Brodmann (1868-1918) als ihr Vorbild - und stellten gleichzeitig ihr eigenes Verfahren dar, das sich drastisch von dessen eingeschränkten Methoden unterscheidet.

Die alte Karte ist zu großen Teilen falsch

Brodmanns wichtigstes Werkzeug war das Lichtmikroskop. In akribischer Arbeit schnitt der Arzt die Gehirne von Leichen in hauchdünne Scheibchen und betrachtete sie durch das Okular. Peinlich genau zeichnete er, was er sah: Nervenzellen und Zellgewebe, die in den verschiedenen Arealen des Gehirns unterschiedlich gestaltet sind. Dazu wälzte er Bücher mit Fallbeispielen von Patienten. Er verglich ihre Krankheitsbilder mit den Verletzungen in ihren Gehirnen und schloss so auf die Funktionen der einzelnen Gehirnareale.

Aus seinen Erkenntnissen leitete Brodmann eine Karte des Großhirns mit 43 Arealen ab, denen er unterschiedliche Funktionen zuwies. Im Brodmann-Areal Nummer 17 beispielsweise finden sich Nervenzellen, die Sehinformationen aus dem Auge empfangen und an andere Hirnareale weiterleiten.

Zilles und Amunts arbeiten nun an einer Generalrevision dieser Informationen. Rund 50 bis 60 Prozent der Großhirnrinde, also der äußeren Schicht des Großhirns, haben sie schon neu kartiert. Ihre Ergebnisse stellen sie anderen Forschern und Ärzten kostenlos im Internet zur Verfügung. Die Karte sollen Mediziner nutzen, um erkrankte Stellen im Gehirn präzise zu finden. Und Pharmazeuten soll sie bei der Entwicklung von neuen Medikamenten gegen Hirnerkrankungen unterstützen. Außerdem könnte die Karte verdeutlichen, was das menschliche Gehirn im Vergleich zu den grauen Zellen anderer Tiere so speziell macht.

Die neue Gehirnkarte ist offensichtlich schon jetzt vom großem Nutzen, obwohl sie noch nicht vollständig ist. Rund 22.000 Mal ist das kleine Programm, mit dem man sie ansehen kann, schon aus dem Netz heruntergeladen worden.

Virtuelle Hirnkarte in 3D

Für ihre neue Hirnkarte nutzen die Wissenschaftler viele verschiedene Methoden und Instrumente, nicht nur ein einfaches Lichtmikroskop wie Brodmann. Ihr Verfahren sei "multimodal", wie sie sagen. Im ersten Schritt legen sie dazu das Gehirn eines Toten in einen Kernspintomographen und scannen seine Gesamtstruktur ab. Dann schneiden sie das Gehirn in hauchdünne Scheibchen von nur wenigen Tausendstel Millimeter und untersuchen es im Detail mit einem eigens dafür konstruierten Lichtmikroskop.

Schicht für Schicht scannt das Mikroskop die Gehirnproben automatisch ab. Unabhängig vom Forscher, der das Mikroskop bedient, kommt es dabei immer zu den gleichen Ergebnissen. Ein Computerprogramm verknüpft anschließend die Daten aus Kernspintomograph und Mikroskop miteinander. Es reiht die Schnitte dreidimensional aneinander und rekonstruiert so Aufbau, Größe und Verteilung der Zellen im Gehirn, die sogenannte Zytoarchitektonik. Das Ergebnis ist ein virtuelles Gehirnmodell in 3D.

Brodmanns Karte ist dagegen nur zweidimensional. Der Arzt hatte seinerzeit nur den äußeren Teil der Großhirnrinde untersucht. Die Oberfläche der Großhirnrinde ist in tiefe Furchen gewunden, so dass bloß rund ein Drittel von außen ersichtlich ist. "Alle Gehirnbereiche, die in den Furchen darunter liegen, sind in der Hirnkarte von Brodmann nicht erfasst", sagt Zilles.

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• 1. Teil: Entdecke dein Gehirn
• 2. Teil: Projekt Konnektom - auf der Spur der Nervennetze