Forscher finden erstaunliche Muster im menschlichen Gehirn

Die Nervenverbindungen im Gehirn verlaufen nach einem dreidimensionalen Gittermuster.
Die Nervenverbindungen im Gehirn verlaufen nach einem dreidimensionalen Gittermuster.
Foto: MGH/UCLA Human Connectome Project
Erstaunliche Erkenntnisse zum menschlichen Gehirn: Ein internationales Forscherteam hat herausgefunden, dass die Nervenbahnen in unserem Denkorgan keinen "Kabelsalat" bilden. Im Gegenteil - es herrscht geradezu geometrische Ordnung.

Washington. Die Verschaltung unseres Gehirns gleicht eher einem säuberlich gewebten Stoff als einem Kabelgewirr: Die Nervenfasern sind erstaunlich geometrisch geordnet. Statt eines Durcheinanders von Leitungen durchzieht ein regelmäßiges Gitter von parallel und senkrecht zueinander angeordneten Faserschichten unser Denkorgan. Das hat ein internationales Forscherteam herausgefunden.

Zum Erstaunen der Wissenschaftler stießen sie weder bei vier Affenarten noch beim Menschen auf diagonale Verbindungen - alle Fasern folgten einem einfachen, dreidimensionalen Gittermuster, berichten die Forscher im Fachmagazin "Science". Die Entdeckung dieses Musters führe zu einem völlig neuen Verständnis darüber, wie das Gehirn funktioniere und wie es organisiert sei.

Vier Richtungen schon bei Embryos vorgegeben

"Ich glaube nicht, dass zuvor irgendjemand auch nur den Verdacht hatte, dass das Gehirn diese Art von konsequentem geometrischen Muster haben würde", sagt Erstautor Van Wedeen von der Harvard Medical School. Alle Nervenverbindungen folgen demnach schon in der Embryonalentwicklung simplen Vorgaben: Sie können entweder nach oben, unten, rechts oder links wachsen.

Diese vorgegebenen Richtungen erleichterten es den Nervenfasern, die richtigen Bindungsstellen zu finden, meint Wedeen. "Der neue, hochaufgelöste Schaltplan unseres Gehirns ist ein Meilenstein der menschlichen Neuroanatomie", kommentiert Thomas Insel, Direktor des National Institute of Mental Health (NIMH) die Ergebnisse der Forscher.

Denn die Verschaltung bilde die Basis der Hirnfunktionen. Sie könne nun mit Hilfe der neuen Karte besser erforscht und verortet werden. "Die neue Abbildungstechnologie könnte aber auch die Diagnose und Behandlung von neurologischen Erkrankungen erleichtern." Nach Ansicht der Wissenschaftler erklärt die geordnete Struktur der Verschaltungen auch, warum das Gehirn sich so gut an Veränderungen anpassen kann. "Es ist leichter für eine einfache, regelmäßige Struktur, sich anzupassen - egal ob es um die großen Änderungen im Laufe der Evolution geht oder um die Veränderungen während der Lebenszeit eines Einzelnen", sagt der Harvard-Wissenschaftler Wedeen.

Ausrichtung aller Nervenfasern im Gehirn wird sichtbar

Möglich wurde der tiefe Einblick in die Verschaltung des Gehirns erst durch eine neu entwickelte Technik, die sogenannte Diffusions-Spektrum-Magnetresonanz-Tomografie. Mit Hilfe dieses Geräts konnten die Forscher erstmals die Orientierung aller Nervenfasern an einem bestimmten Punkt im Gehirn sichtbar machen.

Stück für Stück analysierten die Forscher mit der neuen Methode verschiedene Bereiche in den zentralen Gehirnbereichen des Menschen, des Rhesusaffen und drei weiterer Affenarten. 25 Prozent des Gehirns kartierten sie auf diese Weise. Die Gitterstruktur der Verschaltung zeigte sich sowohl in der Großhirnrinde, dem Sitz höheren Denkens, als auch in den Zentren, die Gefühle und Sinneseindrücke verarbeiten.

 
 

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