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Neurowissenschaft: Das mechanische Gehirn

Ein Physiker schickt sich an, ein neurobiologisches Dogma zu erschüttern: Statt über elektrische Impulse sollen Nervenzellen Informationen mittels mechanischer Druckwellen übertragen. Neurobiologen halten seine Beobachtungen hingegen nur für Folgeerscheinungen der elektrischen Impulse. Wer hat Recht?
Nervenfasern der Weißen Substanz

Eine junge Frau mit braunen Locken und rot lackierten Fingernägeln liegt in einem Untersuchungszimmer eines Kopenhagener Krankenhauses. Ihr ausgestreckter linker Arm ist mit Elektroden verkabelt. Alle paar Sekunden ertönt ein knackendes Geräusch: ein elektrischer Impuls. Dabei zucken jedes Mal ihre Finger. Hunderte solcher Stromschläge wird die Frau im Lauf des Tages noch erhalten.

Um die Probandin, die für ihre Mitwirkung 1000 dänische Kronen (etwa 135 Euro) bekommt, scharen sich mehrere Ärzte in weißen Kitteln. Thomas Heimburg, Physiker mit dem Schwerpunkt Biophysik, sitzt mit etwas Abstand auf einem Stuhl und hält auf seinem Tablet die Details des harschen Experiments fest, von dem er sich weit reichende Erkenntnisse erhofft.

Zu Beginn haben die Ärzte der Frau das Betäubungsmittel Lidocain in den Arm injiziert – so hoch dosiert, dass es für eine schmerzfreie Operation ausgereicht hätte. Anfangs reagieren die Nerven im Arm der Probandin daher auch nicht auf die elektrischen Reize. Dann jedoch erhöhen die Forscher die Stromstärke stufenweise auf das Zehnfache, bis zu 40 Milliampere; so viel fließt durch eine 5-Watt-Glühbirne.

Knack – ein weiterer Stromschlag. Die Hand der Frau windet sich. Heimburg schenkt ihr keine Beachtung; er blickt auf einen Computermonitor an der Wand. Eine Welle, die das elektrische Signal in Armmuskel und Nerv wiedergibt, zeigt einen großen Ausschlag – die zunehmende Stromstärke hat jetzt den Effekt des Betäubungsmittels überwunden. Der Nerv feuert nun genauso stark wie ohne Betäubung. Heimburg freut sich: »Was in den Lehrbüchern steht, ist hiermit nicht vereinbar.«

Heimburg arbeitet am Niels-Bohr-Institut in Kopenhagen, das für seine physikalische Forschung berühmt ist …

Erratum
Auf S. 14 in der gedruckten Ausgabe heißt es, 40 Milliampere flössen durch eine 5-Watt-Glühbirne. Dabei ging unser Autor Douglas Fox vom US-amerikanischen Netz aus, das eine Spannung von 120 Volt bereitstellt. In Kopenhagen herrscht wie überall in Europa eine Netzspannung von etwa 230 Volt. Damit fließen 40 Milliampere durch eine 10-Watt-Glühbirne. Im PDF ist es korrigiert.

September 2018

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum der Wissenschaft September 2018

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