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Die bekannte Vorstellung vom "kleinen Menschen" in unserem Gehirn trifft nicht zu. Die Wirklichkeit ist viel komplexer: Sturz des Homunculus

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Die Neurologen Theodore Rasmussen und Wilder Penfield staunten nicht schlecht, als sie Mitte der vierziger Jahre des letzten Jahrhunderts bei Epilepsiepatienten etwas Unerwartetes entdeckten: Stimulierten sie Operationen am offenen Gehirn kleine Areale im so genannten motorischen Kortex, zuckten stets bestimmte Muskeln - Mundwinkel, Hände, Füße, Augen oder etwa die Zunge. Als sie die Nervenzellen im hinteren Teil des Stirnhirns anschließend genau kartierten, blickte ihnen alsbald ein groteskes Zerrbild entgegen: kleine Bereiche, die Fuß, Bein, Rumpf oder Rachen dirigieren, lagen neben riesigen Flächen für Hand, Finger oder Mund (siehe Abbildung). Diese Karikatur tauften sie den "motorischen Homunculus" (Homunculus = kleiner Mensch). Mit ihrer Entdeckung und deren Versinnbildlichung gingen Rasmussen und Penfield in die Wissenschaftsgeschichte ein. Jetzt soll das alles ein Irrtum gewesen sein. Obwohl er in zahllosen medizinischen Lehrbüchern abgedruckt ist, könnten die Tage des Homunculus gezählt sein. Wahrscheinlich bedarf es bald schon völlig neuer Karten für das Gehirnareal, das unsere Bewegungen lenkt. Die Studie eines Forscherteams um den US-Neuropsychologen Michael Graziano von der Princeton University, die kürzlich im Fachjournal "Neuron" erschien, zeigt, dass Nervenzellen im motorischen Kortex, also in dem Teil der Hirnrinde, der Bewegungen steuert, nicht einfach nur Muskeln kommandieren. Vielmehr dirigieren einzelne Neuronengruppen komplexe Bewegungsabläufe - etwa den Griff nach einem Glas Wasser. Der eigentliche Clou aber ist, dass das Großhirn diese Handlungen räumlich in Bezug zum Körper anordnet. So gibt es zum Beispiel Areale, die das Kommando übernehmen, wenn sich die Arme vor dem Oberkörper, im Beinbereich oder vor dem Kopf bewegen. Wie aber kann sich der motorische Homunculus, den Neurologen doch ungezählte Male experimentell bestätigt fanden, so rasch in Luft auflösen? Nach Ansicht von Michael Graziano hatten Rasmussen und Penfield folgenden Fehler gemacht: Sie hatten bei ihren Experimenten die Neuronen mit elektrischen Minischocks erregt, die nie länger als 0,05 Sekunden dauerten. Wie verschreckt fuhren die Muskeln da zusammen. "Diese Zeitspanne reizt die Neuronen aber nicht lange genug", sagt Graziano. Bei natürlichen Bewegungen feuerten die Nervenzellen weit länger. So sei fast allen experimentierenden Neuropsychologen bislang entgangen, was geschieht, wenn Elektroden die Nervenzellen so lange stimulieren, bis eine absichtsvolle Handlung wirklich bis zu Ende ausgeführt ist - wenn etwa die Hand zum Gruß gehoben wird. Um diese Fehlerquelle auszuschließen, reizten Graziano und seine Kollegen bei ihren Versuchen mit zwei Affen bestimmte Hirnareale mit Mikroelektroden meist eine halbe Sekunde lang - also zehnmal länger als Rasmussen und Penfield. Die Reaktionen der Affen änderten sich daraufhin schlagartig. So provozierte ein Stromreiz ein Tier, seine Hand zu ballen, sie in die Nähe seines Gesichts zu führen und den Mund zu öffnen. Dabei spielte es keine Rolle, in welcher Ausgangsposition sich der Arm zuvor befunden hatte. Erregte der Forscher benachbarte Zellen, bewegte sich die Hand in eine ähnliche Position, nur ein wenig versetzt, näher zur Nase oder seitlich zum Ohr. Ebenso konnten die Forscher mit einer Stimulation die Mundstellung manipulieren. Etwas aus dem Rahmen fallen in Grazianos Versuchsreihe allerdings einige rätselhafte Nervenzellen im motorischen Kortex, die auf Berührungsreize und optische Eindrücke aus nächster Körpernähe reagieren. Stimulierte der Forscher diese Neuronen, nahmen die Affen eine Verteidigungsstellung ein oder wichen abrupt aus, wobei die Zellen immer stets genau eine Haltung auslösten. "Diese Zellen orten offenbar Gefahren in direkter Nähe und veranlassen dann unwillkürlich die entsprechenden Körperposen", spekuliert Graziano. Evolutionsgeschichtlich betrachtet sei das eine sinnvolle Strategie: Sie ermögliche es dem Menschen, reflexhaft auf Dinge zu reagieren, die ihm zu nahe kommen, sagt Graziano. Überrascht bemerkten die amerikanischen Neuropsychologen, dass sich die neue Karte so nahtlos wie ein Puzzle aus großen Stücken im Stirnhirn zusammenfügte. Dagegen besteht die Karte Rasmussens und Penfields aus etlichen Erregungszonen, die unterschiedliche Muskelgruppen dirigieren. Graziano glaubt jedoch, dass die neue Kartierung die alte Karte teilweise widerspiegelt. So befinden sich die Neuronen, die bislang bei Versuchen Beine und Füße zappeln ließen, auf der neuen Karte genau dort, wo der untere Körperbereich liegt. So fanden der Forscher und sein Team ein Areal, das Hände rasch vor den Brustkorb lenkte; dieser Bereich war bisher bereits mit der Handmuskulatur assoziiert. Ebenso grenzten sie ein Gebiet auf der Hirnrinde ein, das die Hand in die Nähe des Mundes führt und die Finger dort zugreifen lässt. Auch von dieser Region wusste man schon, dass sie eine Rolle beim Greifen spielt. Mit Blick auf die Gesamtorganisation des Gehirns verwundert das nicht. So verarbeiten benachbarte Bereiche des visuellen Kortex die Wahrnehmung von Dingen, die zum einen im Zentrum und zum anderen in der Peripherie des Blickfeldes liegen. Dabei sind die Kortexregionen, die Reize aus dem Zentrum des visuellen Feldes wahrnehmen überproportional groß. Zusammen gesehen ergeben die Areale eine Karte unseres Gesichtskreises. Insgesamt nahm Graziano 324 Tests vor, von denen 86 Prozent eine ganz bestimmte Körperstellung herbeiführten. Aufbauend auf diesen Beobachtungen entwarf er eine ersten neuen Lageplan für den motorischen Kortex. "Da entsteht gerade ein neues Paradigma", kommentiert der Neurowissenschaftler Larry Abbot von der Brandeis University in Massachusetts in einem Zeitungsinterview. "Es war allerdings auch Zeit für einen Wandel", fügt Abbot hinzu. Der Sockel des Homunculus wackelte schon länger. So entdeckten Neuropsychologen in den letzten Jahren, dass einige Neuronen mehrere Muskelgruppen ansprechen. Außerdem hatten sie unlängst bemerkt, dass überraschend viele Nervenzellen die Bewegungsrichtung steuern. Jetzt erweist sich, dass offenbar jedes Neuron mit vielen Muskeln verdrahtet ist, damit der Körper sich zielgerichtet bewegen kann. Und mit jedem neuen Versuchsergebnis löst sich ein Zerrbild, das uns mehr als fünfzig Jahre begleitet hat, immer mehr auf. Neuron, Bd. 34, S. 841 Grafik: BERLINER ZEITUNG Die Theorie vom Menschlein im Kopf (Homunculus) entstand, als Forscher in den vierziger Jahren prüften, welche Muskelbewegungen mit welchen Hirnarealen des Menschen zu tun haben. Dabei zeigte sich zum Beispiel, dass die für Lippen und Hände zuständigen Nervenzellen überproportional viel Raum einnehmen. Die große Grafik zeigt einen Schnitt durch das Gehirn im Bereich des "motorischen Kortex". Demnach sind Nervenzellen, die Muskelbewegungen im Gesicht steuern, seitlich am Kopf angeordnet. Die Beine werden von einem Bereich in der Hirnrinde, oben am Kopf, gesteuert. Die einander entsprechenden roten Ziffern im Hirnbild und in der Karikatur (rechts) sollen den Vergleich erleichtern.

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