Direkt zum Inhalt
Login erforderlich
Dieser Artikel ist Abonnenten mit Zugriffsrechten für diese Ausgabe frei zugänglich.

Hirnforschung: Das Netzwerk des Geistes

Unsere mentale Aktivität entsteht aus dem sorgfältig abgestimmten Zusammenspiel verschiedener Hirn­areale.
Netzwerk im menschlichen Hirn (Abstrakte Darstellung)

Netzwerke bestimmen unser Leben. Jeden Tag nutzen wir komplexe Netze von Straßen, Schienen, Schifffahrtswegen oder Flugrouten. Hinzu kommen andere, die sich unserer unmittelbaren Anschauung entziehen, wie das World Wide Web, das Stromnetz und nicht zuletzt das Universum, in dem die Milchstraße einen winzigen Knotenpunkt in einem scheinbar unendlichen Netz von Galaxien darstellt. Doch nur wenige solcher Systeme von interaktiven Verbindungen erreichen die Komplexität, die in unserem Kopf herrscht.

Viele kennen die farbig gestalteten Illustrationen, mit denen Hirnforscher gern demonstrieren, dass bestimmte Areale während einer mentalen Aufgabe »aufleuchten«, wie etwa der Schläfenlappen in der Nähe des Ohrs, der am Gedächtnis mitwirkt, oder der Hinterhauptlappen, der visuelle Signale verarbeitet. Was bei diesen Abbildungen jedoch fehlt, ist das Zusammenspiel zwischen all den verschiedenen Hirnregionen. Um die komplexen neuronalen Interaktionen zu untersuchen, zu analysieren und zu prognostizieren, nutzen unsere Arbeitsgruppe und andere Forscherteams Konzepte und Methoden der mathematischen Graphentheorie. Damit möchten wir die scheinbar unüberbrückbare Erkenntnislücke schließen, die zwischen rastloser neuronal-elektrischer Hirnaktivität und den kognitiven Leistungen wie Wahrnehmen, Erinnern, Entscheiden, Lernen und Koordinieren klafft. Das neue Forschungsgebiet der Netzwerkneurowissenschaften geht nach wie vor davon aus, dass konkrete Regionen des Gehirns definierte Aufgaben erfüllen. Doch die eigentliche Grundlage unseres Geistes beruht auf dessen Netzwerk von knapp 100 Milliarden Neuronen mit mindestens 100 Billionen Verknüpfungspunkten, den Synapsen.

Aus Daten bildgebender Verfahren lassen sich Graphen mit Knoten und Kanten modellieren …

Kennen Sie schon …

Spektrum Kompakt – Schule 2.0 - Aufbruch in die Zukunft des Lernens

Die vergangenen Monate haben Schule und Unterricht auf den Kopf gestellt und so manche Kritikpunkte zum Beispiel im Bereich Digitalisierung noch stärker ins Bewusstsein gerückt. Wohin kann, wohin wird sich das Lehren und Lernen entwickeln?

Spektrum - Die Woche – 47/2021

In dieser Woche geht es unter anderem um eine Sonde, die ein fast hollywoodreifes Manöver fliegen wird, um vollbelegte Kinderkliniken und um die Frage, ob Erkältungen in der Kindheit gegen das Coronavirus helfen.

Spektrum Kompakt – Schlafen und Träumen - Auszeit für den Körper

Während wir schlafen, kommt unser Körper zur Ruhe. Im Gehirn jedoch herrscht Hochbetrieb: Träume bescheren uns Kopfkino jeglichen Genres, am Tag Erlebtes will verarbeitet, Neues verankert und gelernt werden. Um so wichtiger ist, für guten Schlaf zu sorgen.

Lesermeinung

Beitrag schreiben

Wir freuen uns über Ihre Beiträge zu unseren Artikeln und wünschen Ihnen viel Spaß beim Gedankenaustausch auf unseren Seiten! Bitte beachten Sie dabei unsere Kommentarrichtlinien.

Tragen Sie bitte nur Relevantes zum Thema des jeweiligen Artikels vor, und wahren Sie einen respektvollen Umgangston. Die Redaktion behält sich vor, Leserzuschriften nicht zu veröffentlichen und Ihre Kommentare redaktionell zu bearbeiten. Die Leserzuschriften können daher leider nicht immer sofort veröffentlicht werden. Bitte geben Sie einen Namen an und Ihren Zuschriften stets eine aussagekräftige Überschrift, damit bei Onlinediskussionen andere Teilnehmer sich leichter auf Ihre Beiträge beziehen können. Ausgewählte Lesermeinungen können ohne separate Rücksprache auch in unseren gedruckten und digitalen Magazinen veröffentlicht werden. Vielen Dank!

  • Quellen

Bassett, D. S., Sporns, O.: Shift Network neuroscience. Nature Neuroscience 20, 2017

Bertolero, M. A. et al.: A mechanistic model of connector hubs, modularity and cognition. Nature Human Behaviour 2, 2018

Sporns, O.: Graph theory methods: applications in brain networks. Dialogues in Clinical Neuroscience 20, 2018