Hirnforschung

Tiefer Blick in die Gehirnfunktion

Wie das Gehirn die beeindruckende Vielfalt unseres Denkens, Fühlens und Handelns hervorbringt, wird seit Jahren mit bildgebenden Verfahren wie der funktionellen Magnetresonanztomographie erforscht. Dennoch ist es schwierig geblieben, die genauen Funktionen von Hirnregionen zweifelsfrei zu identifizieren. Neurowissenschaftler schlagen nun einen neuen Ansatz vor.

Hirnforschung

In mehr als 20.000 publizierten Studien mit fMRT und PET-Bildgebung wurden Millionen Hirnbilder und Aktivierungen bei unterschiedlichsten Bedingungen gesammelt. | Forschungszentrum Jülich

Da zunehmend große Datenmengen aus zahlreichen neurowissenschaftlichen Studien zugänglich werden, könnten nun mit Metaanalysen neue Erkenntnisse gewonnen werden, die mit Einzelstudien nicht sichtbar werden, argumentieren die Forscher in der aktuellen Ausgabe von Trends in Cognitive Science. Dabei wird die Gesamtheit der Aktivitäten betrachtet, die in verschiedenen Studien einer Hirnregion zugeordnet werden kann und nicht eine einzelne Aktivität, die durch ein bestimmtes Verhalten in einer Hirnregion ausgelöst wird.

Aktivierung des visuellen Kortex

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Mit der in den 1990ern entwickelten funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRT) können Wissenschaftler die Gehirnaktivität eines Probanden verfolgen, während dieser im MRT-Scanner eine Aufgabe ausführt oder auf Reize reagiert. Bis heute ist das Verfahren in Tausenden Studien eingesetzt worden, um den „Sitz“ der unterschiedlichsten Verhaltensfunktionen im Gehirn zu bestimmen. Fachsprachlich spricht man von „behavioralen Funktionen“.

Trotz allem hat es sich als schwierig erwiesen, auf diese Weise die genauen Aufgaben und komplexe Zusammenarbeit der bekannten anatomischen Areale und Netzwerke zu verstehen. Zwar wurden für Regionen wie etwa den Hippocampus zahlreiche unterschiedliche Funktionen beschrieben, in die die Region eingebunden zu sein scheint. Doch bis jetzt ergeben die vielen Einzelergebnisse kein klares Bild.
Jülicher und Düsseldorfer Hirnforscher machen sich nun für einen neuen Ansatz stark und empfehlen dabei im Kern eine Umkehrung der bisherigen Praxis: Statt mit vordefinierten Verhaltensfunktionen zu beginnen und diesen Gehirnregionen zuzuordnen, würde zunächst eine anatomisch definierte Hirnregion ausgewählt. Auf Basis eines weitreichenden statistischen Screenings nach möglichen behavioralen Verbindungen, würde dann ein „behaviorales Profil“ gewonnen.

Datenbanken für neurowissenschaftliche Bildgebungsstudien

Möglich wird ein solcher „Bottom-up“-Ansatz durch seit kurzem etablierte Datenbanken für neurowissenschaftliche Bildgebungsstudien, in denen die gewonnenen Daten aus Tausenden Studien verfügbar gemacht werden und weiter analysiert werden können. Metaanalysen dieses Datenreichtums, argumentieren die Autoren, könnten „Kernfunktionen“ der Areale enthüllen, die in den einzelnen Studien nicht sichtbar werden.

„Diese basalen operationalen Funktionen wären so etwas wie der fehlende Schlüssel zwischen den Beschreibungen und Konzepten, mit denen die Psychologie und andere Forschungsfelder menschliches Verhalten beschrieben haben, und den Ergebnissen von Neurowissenschaftlern, die das Gehirn nach seinen anatomischen Eigenschaften kartieren.“, sagt Sarah Genon, die Erstautorin des Artikels, die am Forschungszentrum Jülich und Uniklinikum Düsseldorf forscht. Im europäischen Human Brain Project leitet sie das Teilprojekt „Multimodaler Vergleich von Gehirnkarten“