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Konnektom: Kein Neuron ist eine Insel

Das menschliche Gehirn enthält bis zu 100 Milliarden Nervenzellen, die ununterbrochen Signale austauschen. Dieses gewaltige Netzwerk bildet die Grundlage unseres Denkens und Fühlens. Doch wie arbeiten die Neurone zusammen? Eine Expedition durch die Feinmechanik des Geistes.
Unendliche Weiten

Eine Reise von 1000 Meilen beginnt mit einem einzigen Schritt. Wenn man das Gehirn verstehen will, warum nicht mit den Zellen beginnen? Selbst nach all den Jahren, in denen ich Neurone studiere, bin ich immer wieder von ihrer majestätischen Form beeindruckt. Sie erinnern mich an den mächtigsten Baum der Welt, den Küstenmammutbaum. Die dünnsten Zweige des Mammutbaums sind etwa einen Millimeter dick und damit 100 000-mal dünner, als der Stamm hoch ist. Ein Nervenzellfortsatz, der als Neurit bezeichnet wird, kann sich von einer Seite des Gehirns bis zur anderen erstrecken, doch sein Durchmesser kann sich auch bis auf 0,1 Mikrometer verjüngen. Diese Dimensionen unterscheiden sich um den Faktor eine Million. Was die relativen Abmessungen angeht, stellt ein Neuron jeden Mammutbaum in den Schatten.
Aber warum haben Neurone Neuriten? Und warum verzweigen sie sich und sehen wie Bäu­me aus? Im Fall des Mammutbaums liegt die Antwort auf der Hand: Die Krone des Baums fängt Licht ein, das ihm als Energiequelle dient. Ein vorbeikommender Sonnenstrahl wird höchst­­­wahrscheinlich auf ein Blatt treffen, statt un­gehindert auf den Waldboden zu fallen. Ähnlich ist die Form eines Neurons darauf ausgerichtet, Kontakte "einzufangen". Wenn ein Neurit durch die Zweige eines anderen Neurons zieht, wird er höchstwahrscheinlich mit einem von ihnen ­kollidieren. Genauso wie ein Mammutbaum von Lichtstrahlen getroffen werden "möchte", "möchte" ein Neuron von anderen Neuronen berührt werden.
Aber warum? Stellen Sie sich vor, der Anblick einer Schlange ließe Sie die Beine in die Hand nehmen und davonlaufen. Sie reagieren, weil Ihre Augen Ihren Beinen eine Botschaft übermittelt haben: Schnell weg hier! Die Botschaft wurde von Neuronen übermittelt, aber wie? …

5/2013

Dieser Artikel ist enthalten in Gehirn&Geist 5/2013

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  • Literaturtipp

Dieser Beitrag ist ein leicht bearbeiteter Auszug aus:
Seung, S.: Das Konnektom. Erklärt der Schaltplan des Gehirns unser Ich? Springer, Heidelberg 2013