Neurowissenschaft

Die sieben größten Rätsel der Hirnforschung

Von Hauke Friederichs und Sebastian Witte

Was ist ein Gedanke? Wie rechnet das Gehirn? Forscher verstehen das menschliche Denken heute besser denn je - doch auf grundlegende Fragen haben sie noch immer keine Antwort. Ein Überblick zeigt, welche Probleme Hirnforscher bis heute nicht lösen konnten.

Gedanken sind flüchtig und frei, man kann sie ordnen, verwerfen oder einfach nur treiben lassen – und sie entstehen meist ohne direkten Anstoß von außen.

Corbis

Gehirn: Unmenge elektrischer Signale

Lange gingen Hirnforscher davon aus, dass jedem Objekt unserer Gedanken, sei es eine Person, ein Gegenstand oder eine Tätigkeit, eine bestimmte Nervenzelle im Denkorgan zugeordnet ist. Die Idee schien plausibel: Denke ich, sagen wir, an einen Aston Martin DB4 GT, Baujahr 63, flackert in meinem Gehirn ein spezifisches Neuron auf, in dem ebendieser konkrete Gedanke hinterlegt ist.

Heute ist hingegen klar, dass unser Denken so nicht funktioniert. Vielmehr arbeiten bei jedem Gedanken Netze von Neuronen in der Großhirnrinde zusammen. Es gibt also keine zentrale Stelle, die den Gedanken erfasst. Im Gegenteil: Eine Region analysiert Sinnesdaten, eine weitere verknüpft diese mit Erfahrungen, andere Teile des Großhirns bewerten eine Situation oder formulieren Wörter, um Dinge oder Vorgänge zu benennen.

Kurz: Ein Gedanke ist eine über das ganze Gehirn verstreute Erscheinung.

Eine Unmenge elektrischer Signale breitet sich dabei gleichzeitig in unserem Kopf aus. Wie jedoch das Gehirn aus diesen unzähligen Reizen einen zusammenhängenden Eindruck entwickelt, der etwa dem einer zurückliegenden Urlaubserinnerung entspricht, ist ein bis heute ungelöstes Rätsel.

Denn die Erkenntnis, dass elektrische Signale von einer Nervenzelle zur nächsten fließen, sagt ja noch nichts über deren Bedeutung aus, geschweige denn darüber, wie die Neuronen-Verbände jeweils zusammenarbeiten.

Die Forscher wissen nur, dass jeder Gedanke mit einem eigenen Muster der Gehirnaktivität einhergeht: mit einem jeweils spezifischen Gedankenabdruck. Und seit einiger Zeit ist es möglich, solche Aktivitätsmuster sichtbar zu machen, die für bestimmte geistige Zustände – und damit bestimmte Gedanken – charakteristisch sind.

"Wenn Sie lernen, diese Muster zu erkennen", so der Berliner Neurowissenschaftler John-Dylan Haynes, "können Sie feststellen, welche Gedanken jemand gerade hat."

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Haynes hat Dutzende Versuchspersonen getestet: Nur im Kopf sollten sie entscheiden, ob sie zwei Zahlen lieber addieren oder subtrahieren wollten. Der Forscher verfolgte die Gehirnaktivität der Probanden mit einem Kernspintomografen und verglich deren Gedankenabdrücke mit zuvor eingespeicherten Mustern. Mit einer Erfolgsquote von mehr als 70 Prozent konnte Haynes so die Absichten seiner Versuchspersonen entschlüsseln – ein aufsehenerregendes Ergebnis. Denn zuvor sei es noch nie gelungen, so Haynes, allein aus der neuronalen Aktivität abzulesen, welche von zwei möglichen Entscheidungen ein Proband getroffen hat.

Maschinen, mit denen man sämtliche Gedanken lesen kann, sind noch Science-Fiction. Doch schon bald könnten die Erkenntnisse der Forscher zur Entwicklung von Systemen führen, die es Schwerstbehinderten ermöglichen, allein mit der Kraft ihrer Gedanken Computer zu bedienen oder eine Prothese zu steuern.

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1. Teil: Die sieben größten Rätsel der Hirnforschung
2. Teil: Wie rechnet das Gehirn?
3. Teil: Denken Frauen und Männer unterschiedlich?
4. Teil: Auf welche Weise entsteht Intuition?
5. Teil: Wodurch wird der Geist krank?
6. Teil: Wie speichert das Hirn Gesichter?
7. Teil: Wie funktioniert eine Narkose?

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