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Sinne: Wie die Welt im Kopf entsteht

Einer Arbeitsgruppe um Christof Koch vom Allen Institute for Brain Science in Seattle zufolge arbeiten im Sehsystem von Mäusen offenbar mehr als 90 Prozent der Nervenzellen anders, als die Lehrbücher behaupten.

Für unsere Fähigkeit zu sehen spielt der visuelle Kortex im Gehirn – auch Sehrinde genannt – eine zentrale Rolle. Er nimmt große Teile des Hinterhauptlappens an der Rückseite unseres Kopfs ein. Das Verständnis, das Forscher heute von seiner Funktionsweise haben, beruht auf Experimenten, die die Neurophysiologen David Hubel und Torsten Wiesel vor rund 60 Jahren durchführten. Dabei entdeckten sie, dass manche Neurone auf ganz bestimmte Merkmale spezialisiert sind – etwa auf Linien und Kanten, die in einem gewissen Winkel ausgerichtet sind. Andere regen sich hingegen etwa beim Anblick von Gesichtern oder speziellen Farben. Nachgeschaltete Hirnregionen setzen dann aus einer Fülle solcher Informationen ein Bild der Welt um uns herum zusammen.

Die Ergebnisse von damals beruhen allerdings in erster Linie auf Aktivitätsmessungen bei wenigen einzelnen Nervenzellen. Christof Koch und seine Kollegen wiederholten die Versuche deshalb noch einmal in einem größeren Maßstab und betrachteten die Daten von rund 60.000 unterschiedlichen Neuronen in der Sehrinde von Mäusen. Dabei entdeckten sie, dass sich gerade einmal zehn Prozent der Zellen so verhielten, wie man es auf Basis der Erkenntnisse von Hubel und Wiesel erwarten würde. Von den übrigen reagierten zwei Drittel noch deutlich spezialisierter – und ein Drittel zeigte Aktivitätsmuster, die zu keinem der zahlreichen visuellen Eindrücke passen wollten, welche die Forscher den Nagern präsentierten. Worin ihre Aufgabe besteht, ist noch unklar. Möglicherweise sind sie auf so spezifische Merkmale geeicht, dass sie erst im Zuge späterer Verarbeitungsschritte aktiv werden, spekulieren die Forscher.

»Die Ergebnisse der früheren Untersuchungen sind nicht falsch, sie scheinen lediglich auf einen sehr kleinen Teil der Nervenzellen im Kortex zuzutreffen«, sagt Studienleiterin Saskia de Vries. Offenbar sei die Sehrinde von Mäusen deutlich komplexer aufgebaut, als man bislang dachte. Ob das auch für den visuellen Kortex anderer Arten gelte, wisse man bisher allerdings nicht, schränken die Forscher ein. Immerhin basiere ein Großteil der Erkenntnisse über das visuelle System auf Versuchen mit Katzen und Primaten, deren Wahr- nehmung in der freien Wildbahn mitunter anderen Anforderungen genügen muss. Letztlich könnten die Nager damit schlicht ein Sonderfall sein.

4/2020

Dieser Artikel ist enthalten in Gehirn&Geist 4/2020

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  • Quelle
Nature Neuroscience 10.1038/s41593-019-0550-9, 2019