Ein umfangreiches Projekt von Neurowissenschaftlern aus der ganzen Welt liefert erste Erkenntnisse darüber, wie Entscheidungen im Gehirn getroffen werden. Es ist das erste Mal, dass eine derart groß angelegte, zelluläre elektrophysiologische Karte des Gehirns von Säugetieren erstellt wurde, und die Ergebnisse stellen das, was wir über die Entscheidungsfindung wissen, bereits in einem frühen Stadium in Frage.
Die neue Karte zeigt die Gehirne von Mäusen und offenbart die Gehirnaktivität in noch nie dagewesener Detailgenauigkeit, da die Forscher die Aktivität von mehr als einer halben Million Neuronen in 279 Gehirnbereichen aufgezeichnet haben. Dies entspricht 95 Prozent des gesamten Hirnvolumens von Mäusen. Die Studie wurde in 12 Labors auf der ganzen Welt durchgeführt.
Laut Professor Alexandre Pouget, Mitbegründer des International Brain Laboratory (IBL) und Teamleiter an der Universität Genf, leuchtet das Gehirn bei der Entscheidungsfindung und insbesondere bei der Belohnung wie ein Weihnachtsbaum. "Diese zellulären Messungen haben einen noch nie dagewesenen Einblick in die Art und Weise gegeben, wie viele, viele Zellen gemeinsam die Entscheidungsfindung unterstützen", sagte Anne Churchland, Professorin für Neurobiologie an der Universität von Kalifornien und ein Schlüsselmitglied des IBL. "Viele von uns waren überrascht, dass so viele Hirnareale beteiligt sind."
Dies war überraschend, weil die fragliche Entscheidung recht einfach war und die gängige Meinung besagt, dass solche Entscheidungen nur einige wenige Bereiche aktivieren, die speziell für diese Aufgabe zuständig sind. Die Beobachtungen deuten jedoch auf eine andere Denkweise hin, bei der die Entscheidungsaufgabe auf einen großen Teil des Gehirns verteilt ist, fährt er fort.
Die Experten aus den 12 Labors verwendeten hochmoderne Elektroden, so genannte Neuropixelsonden, um gleichzeitig die neuronale Aktivität aufzuzeichnen, während sie den Mäusen eine Aufgabe stellten: Ein Licht erschien auf der linken oder rechten Seite eines Bildschirms, und wenn die Maus ein Rad in die entsprechende Richtung bewegte, wurde sie belohnt. Um die Aufgabe etwas schwieriger zu gestalten, wurde die Lichtintensität so lange verändert, bis die Mäuse im Wesentlichen vorhersagen konnten, in welche Richtung sie das Rad drehen mussten. Auf diese Weise konnten die Forscher eine Momentaufnahme der Gehirnaktivität während der Entscheidungsfindung erhalten und auch sehen, wie die Tiere reagierten, wenn sie ihre früheren Erwartungen für eine neue Entscheidung nutzen mussten.
Dies führte zu überraschenden Ergebnissen, denn die Aktivitätskarte des Gehirns zeigt, dass diese Erwartungen nicht nur in kognitiven Bereichen angezeigt werden, sondern auch in Teilen des Gehirns, die an der Verarbeitung sensorischer Informationen beteiligt sind, wie dem Thalamus, der im Zentrum der visuellen Verarbeitung steht. Dies könnte für die menschliche Gesundheit von besonderem Interesse sein, da es dazu beitragen könnte, Krankheiten wie Schizophrenie und Autismus besser zu verstehen, von denen man annimmt, dass sie durch Unterschiede in der Kodierung früherer Erwartungen im Gehirn verursacht werden.
Diese Art von Gehirnaktivitätskarte kann aus ethischen Gründen nicht auf das menschliche Gehirn übertragen werden, aber es gibt gute Gründe für die Annahme, dass vieles von dem, was wir über das Mäusegehirn wissen, auch auf unsere eigene Spezies übertragbar sein wird, oder zumindest einen vernünftigen Ausgangspunkt darstellt, da unsere Gehirne viele Ähnlichkeiten aufweisen. Das internationale Team hat in diesem Bereich bereits wichtige Fortschritte erzielt.
"Wir haben herausgefunden, dass die neuronale Aktivität vieler Hirnareale durch vorherige Überzeugungen über die Entscheidung moduliert wird (z. B. die Wahrscheinlichkeit, dass ein Reiz auf der einen oder anderen Seite erscheint)", erklärt Churchland. "Frühere Forschungen haben gezeigt, dass das Verhalten von Menschen und Tieren in sehr ähnlicher Weise durch vorherige Überzeugungen moduliert wird".
