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Hirnforschung: Francis Cricks letzte Hypothese

Immer für Überraschungen gut, hat Francis Crick ein wissenschaftliches Vermächtnis hinterlassen, das noch viele Forscher beschäftigen wird. Er meint, jene Gehirnregion gefunden zu haben, die für die Einheit des Bewusstseins verantwortlich ist: das Claustrum.
Dünnbrettbohren war seine Sache nicht. Im Gegenteil, Francis Crick (1916-2004) hat sich immer nur für die ganz großen Fragen der Biologie interessiert. Der erste große Wurf gelang ihm mit 37 Jahren, als er mit James Watson die Struktur der DNA aufklärte und damit auch die uralte Frage nach dem Mechanismus der Vererbung beantwortete [1].

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DNA-Modell | Die einzige Abbildung in dem Manuskript von James Watson und Francis Crick aus dem Jahr 1953 – gezeichnet von Odile Crick – zeigt schematisch das Modell der DNA.
Die Veröffentlichung Molecular structure of Nucleic Acids von Watson und Crick aus dem Jahr 1953 feierte zwar ein eher stilles Debüt, was die Zahl der Zitierungen in einschlägigen Veröffentlichungen betrifft [2]. Aber seit die Pioniertat der beiden 1962 mit dem Nobelpreis ausgezeichnet wurde, schnellte die Zitat-Kurve nach oben und stieß schließlich 2003, zu ihrem 50-Jahr-Jubiläum, in die Mount-Everest-Region wissenschaftlicher Zitierungen vor [3].

In diese Höhen publizistischer Aufmerksamkeit gelangen nur jene, die echte Meilensteine in der Geschichte der Wissenschaft gesetzt haben. Beim Doppelhelix-Modell von Watson und Crick kam noch eine symbolische Komponente hinzu: Sie hat heute den Status einer Ikone, die das Zeitalter der Molekularbiologie versinnbildlicht. Für den britischen Kunsthistoriker Martin Kemp ist sie sogar die "Mona Lisa der modernen Wissenschaft", ein "Superbild", das den Kontext seines ursprünglichen Gebrauchs längst überschritten hat [4].

Panspermien-Intermezzo

Mancher würde sich mit so einer Entdeckung zufrieden geben. Nicht so Francis Crick. Er sattelte noch in den 1950er Jahren auf das nächste heiße Thema um und widmete sich der Entschlüsselung des genetischen Kodes. Seine Beiträge waren originell und bereiteten das Feld für diejenigen auf, die das Rätsel – mit Pipette und Enzymen bewaffnet – im Labor lösten.

Aber den Rastlosen zog es weiter. Die nächsten Jahre widmete er der Frage nach der Entstehung des Lebens. Und, wie könnte es anders sein, auch hier sorgte der britische Physiker für Furore. In dem berühmten Artikel Directed Panspermia "lösten" Crick und sein Kollege Leslie Orgel das Problem, indem sie kurzerhand erklärten, die ersten einfachen Organismen seien durch Meteoriten auf die Erde gelangt – und demnach gar nicht auf der Erde entstanden [5].

Das kann man freilich als eine Art Taschenspielertrick betrachten, denn damit wird das Problem – durch Verbannung in das Weltall – eigentlich nur aus unserem Blickfeld entfernt. Aber wer Crick hier allzu wörtlich nimmt, wird seinem Denkstil nicht gerecht: Hypothesen à la Crick waren nicht zuletzt dazu da, um das Denkmögliche auszuloten. Wer das immer bierernst nimmt, ist selber schuld.

Die größte aller Fragen

In den 1970er Jahren schließlich ließ sich Crick am Salk-Institut im kalifornischen La Jolla nieder, wo er den letzten großen Themenwechsel seiner Karriere vornahm. Seit damals widmete er sich der Erforschung des Bewusstseins – einem Thema, das zwar Neurowissenschaftler immer schon interessiert hatte, das aber lange als Tabu behandelt wurde, weil man meinte, es nicht mit exakten Methoden bearbeiten zu können. Das kümmerte Crick wenig, und durch seine Initiative wurde auch die "größte aller Fragen" zu einem respektierten Forschungsfeld innerhalb der Neurowissenschaft, wie etwa sein Fachkollege Charles Stevens kürzlich betonte [6].

Wie in seiner DNA-Phase griff Crick auch jetzt auf ein bewährtes Konzept zurück: die Forschung im Doppelpack. Er fand mit Christof Koch vom nur zwei Autostunden entfernten Caltech erneut einen kongenialen Partner, mit dem er die Szene der Neurowissenschaftler gehörig aufmischte. Den letzten Aufsatz, den die beiden als Autorenteam publizierten, redigierte Crick noch am Sterbebett. Und die Arbeit hat es in sich: Sie enthält eine Hypothese, von der Crick glaubte, dass sie die Bewusstseinsforschung revolutionieren würde [7].

Einheit des Bewussteins

Worum geht es? Ausgangslage für Crick und Koch ist die so genannte Einheit des bewussten Erlebens. Als beliebtes Beispiel dafür gilt etwa die Wahrnehmung einer Rose: Ihre Farbe, ihr Geruch, die Textur der Blütenblätter – all diese Eindrücke werden nicht isoliert, sondern als untrennbares Ganzes, eben als Objekt "Rose" wahrgenommen. Andererseits weiß man, dass die "Endverarbeitung" der Sinnesmodalitäten – Sehen, Hören, Riechen, Schmecken, Fühlen – in jeweils unterschiedlichen Gehirnzentren abläuft. Also weit gehend isoliert.

Damit stellt sich die Frage: Was führt die getrennten Modalitäten wieder zusammen, sodass aus Farbe, Geruch und Textur wieder eine ganze Rose wird? Was im Gehirn bewirkt die offensichtliche Einheit des Bewusstseins?

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Claustrum | Das Claustrum eines jungen Totenkopfaffens: Wie Francis Crick und Christof Koch in ihrer Arbeit scherzhaft betonen, erinnert dessen Form an die Umrisse der USA (Alaska und Hawaii freilich ausgenommen).
Crick und Koch vermuten, dass die Lösung dieses Problems mit einer unscheinbaren Hirnstruktur zusammenhängt, die Claustrum genannt wird. "Eine dünne Schicht grauer Substanz in der äußeren Markkapsel des Linsenkerns; Bedeutung unbekannt", lautet ein typischer Lexikon-Eintrag über das Claustrum. Das klingt nicht gerade aufregend. Die dünne Schicht war zwar bereits dem spanischen Histologen Ramón y Cajal (1852-1934) bekannt, aber kaum jemand wusste seitdem mit ihr etwas anzufangen. Das Claustrum war gewissermaßen das Aschenputtel des Gehirns. Es wurde schlichtweg übersehen von der Neurowissenschaft.

Schlüssel zur Einheit?

Zu Unrecht, meinen Crick und Koch. "Wenn man in der Biologie die Funktion von etwas verstehen will", schreiben die beiden in ihrer Arbeit, "dann ist es eine gute Idee, zunächst dessen Struktur zu untersuchen." Und in der Struktur liegt auch die Stärke des Claustrums: Es unterhält Verbindungen zu vielen, wenn nicht sogar zu allen Arealen der Großhirnrinde und darüber hinaus auch zu tiefer liegenden Regionen, die mit der Erzeugung von Emotionen betraut sind. Mit anderen Worten, im Claustrum laufen die verteilten Wege des Gehirns zusammen – und was liegt näher, darin die Lösung zur Einheit des Bewusstseins zu vermuten? Crick und Koch glauben mit dem Claustrum jenes neuronale Bindeglied gefunden zu haben, das aus den Fülle der Empfindungen eine Ganzheit formt.

"Das Claustrum ist ein Dirigent, der die Musiker in einem Orchester koordiniert"
(Francis Crick, Christof Koch)
Historische versierte Leser werden hier natürlich sagen: Obacht! Das erinnert fatal an René Descartes, der bereits im 17. Jahrhundert eine ähnliche Idee hatte und mit ihr grandios gescheitert ist. Descartes war nämlich der Ansicht, dass es im Gehirn eine "Bühne des Bewusstseins" geben müsse, die den "Sitz der Seele" repräsentiert. Und er vermutete, dass diese Bühne in der Zirbeldrüse zu finden sei.

Heute weiß man: Die Zirbeldrüse greift als Produzent des Hormons Melatonin in den Wach-Schlaf-Rhythmus ein, mit dem Bewusstsein hat sie jedoch nichts zu tun. Auf Grund dieses Fehlgriffs wurde die Vorstellung einer übergeordneten Seelen-Instanz etwa vom US-Philosophen Daniel Dennett als "cartesisches Theater" verspottet, das letztlich nur eines ist: ein Phantom-Theater, das gar nicht existiert.

Karajan im Hirn

Das wissen freilich auch Crick und Koch. Sie wollen ihre Hypothese auch nicht als Neuversion des "cartesischen Theaters" verstanden wissen. Stattdessen bieten sie folgendes Bild an: Das Claustrum ist "ein Dirigent, der die Musiker in einem Orchester koordiniert, und die Musiker sind die verschiedenen Regionen des Kortex. Ohne den Dirigenten können die Musiker zwar noch immer spielen, aber sie verlieren zusehends ihren Gleichtakt. Das Resultat ist eine Kakophonie von Tönen."

Ein Schönheitsfehler der Hypothese bleibt jedoch: Sie lässt sich nicht so leicht experimentell überprüfen. Zwar besitzen vermutlich alle Säugetiere ein Claustrum. Aber die dünne Schicht mit extrem vielen Verbindungen zu anderen Hirnregionen kann man kaum aus dem Gehirn entfernen, um zu sehen, was bei dessen Verlust passiert. Daher bieten sich für die Zukunft eher so genannte Knockout-Techniken an, bei denen Gene gezielt aus dem Erbgut entfernt werden, die maßgeblich an der Bildung des Claustrums beteiligt sind.

Bisher wurden solche Gene allerdings noch nicht entdeckt. Daher heißt es nun warten. Wer weiß, vielleicht hat ja das Aschenputtel des Nervensystems noch seinen großen Auftritt vor sich.
04.01.2006

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 04.01.2006

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