Gedanken lesbar: Neurologen entschlüsseln Gehirnströme und erkennen zukünfige Handlungen im Vorfeld

Die ersten Schritte zum Gedankenlesen sind getan

Das Handeln anderer Menschen vorauszusagen, war bislang eher ein Akt der Intuition. Dies könnte sich demnächst ändern, denn ein österreichisches Forschungsteam nutzte nobelpreisprämierte Erkenntnisse, um die Denkmuster von Ratten zu entschlüsseln. So konnten sie genau vorhersagen, was die Nager als nächstes tun werden.


Eine Forschungsgruppe am Institute of Science and Technology Austria (IST Austria) konnte anhand der Neuronenaktivitäten im Rattenhirn vorhersagen, wohin das Tier als nächstes gehen wird. Die Forschenden wussten sogar im Voraus, wann das Tier einen Fehler begehen wird. Die Studienergebnisse erschienen kürzlich in dem Fachjournal „Neuron“.

Gedankenlesen scheint nicht so abwegig zu sein, wie bislang gedacht. Bei Ratten funktioniert es bereits. (Bild: psdesign1/fotoliacom)

Das GPS-System in unserem Kopf

Als Grundlage dieser Studie dienten die Erkenntnisse über die sogenannten Platzzellen im Gehirn, eine Art integriertem GPS-System. Diese Forschungsergebnisse wurden im Jahr 2014 mit dem Nobelpreis für Medizin ausgezeichnet. Damals entdeckte ein Team um Neurowissenschafter John O´Keefe bestimmte Zellen im Gehirn, die eine Art Karte des umgebenden Raumes anfertigen und somit stark zur Orientierung beitragen. Bei Menschen, die sich viel orientieren, wie beispielsweise Taxifahrer, wurde auch ein größerer Teil dieser Platzzellen gefunden.

Die Karte im Hirn lesen

Die österreichische Forschungsgruppe nutzte diese Erkenntnisse, um zu entschlüsseln, wie genau Ratten diese Platzzellen gebrauchen, um sich zu orientieren. Anhand der gemessenen Hirnaktivitäten des Nagers konnten die Forschenden dann voraussagen, wo sich die Ratte gerade befindet und wohin sie als nächstes gehen will. Genauer gesagt, konnten die Forschenden bestimmen, wo die Ratte denkt, dass sie sich befindet, denn manchmal stimmten die Signale der Platzzellen nicht mit der tatsächlichen Position überein. „Das gibt uns einen Einblick darin, was das Tier über den Raum denkt“, berichtet Forschungsleiter Jozsef Csicsvari in einer Pressemitteilung zu den Studienergebnissen. Das Team konnte so entschlüsseln, wie Ratten denken, um Aufgaben zu lösen, die ihr räumliches Gedächtnis beanspruchen.

Mit GPS durchs Labyrinth

Bei den Experimenten ließen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler Ratten durch ein Labyrinth laufen. Dabei enthielten drei von acht möglichen Wegen Futter. Im ersten Schritt durften sich die Nager frei in dem Labyrinth bewegen, um sich zu orientieren. Ihre Hirnaktivitäten wurden derweil gemessen. Beim zweiten Besuch des Labyrinths kannten die Ratten ihre Umgebung bereits. Hier konnte das Team zeigen, wie die Tiere ihre Erinnerung nutzen, um an das Futter heranzukommen. „Tatsächlich können wir vorhersagen, welchen Arm die Ratte als nächstes betreten wird“, so Csicsvari.

Referenz- und Arbeitsgedächtnis

Die Forschenden konnten zwei verschiedene Mechanismen feststellen, wie sich die Ratte orientiert. Zum einen nutzt sie das Referenzgedächtnis, um sich daran zu erinnern, welcher Weg eine Belohnungen enthält und welcher nicht. Zusätzlich überprüft sie im Arbeitsgedächtnis, welche Wege sie bereits zurückgelegt hat. Aus diesen beiden Zweigen ergibt sich die aktuelle Position auf einer gedanklichen Karte.

Auch Ratten machen Fehler

Anhand dessen, wie die Neuronen im Hirn der Ratte feuerten, konnten die Forschenden somit erkennen, was die Ratte als nächstes vor hat. Des Weiteren konnte das Team beweisen, dass auch die Vierbeiner sich manche Wege falsch merkten. „Wenn die Ratte einen Fehler macht, erinnert sie sich an einen zufälligen Weg“, erläutert Csicsvari. Das Team wusste so bereits im Voraus, wann die Ratte einen Fehler machen wird.

Der Referenzspeicher lässt sich einfacher deuten

Die Forschenden beschreiben den Referenzspeicher als etwas, das das Hirn nutzt, um Orte zu finden, die man besuchen will. Dagegen sei der Arbeitsspeicher wesentlich abstrakter. Er enthalte viele einzelne Punkte, wie auf einer Liste, die abgehakt werden, nachdem sie besucht wurden. „Der Hippocampus signalisiert wahrscheinlich dem präfrontalen Kortex, wo die Ratte war, und der präfrontale Kortex verfolgt, welche Gegenstände er abhaken kann“, resümiert Csicsvari. (vb)