Obwohl vieles über das Gehirn noch immer ein Rätsel ist, gehen Wissenschaftler seit langem davon aus, dass unsere Gedanken, Gefühle und unser Verhalten das Ergebnis von Milliarden miteinander verbundener Neuronen sind, die Signale untereinander weiterleiten und so die Kommunikation zwischen Gehirnregionen ermöglichen.
aber Stady Die am Mittwoch in der Fachzeitschrift „Nature“ veröffentlichte Studie stellt diese Annahme in Frage und legt stattdessen nahe, dass die Form des Gehirns – seine Größe, seine Kurven und Rillen – möglicherweise mehr Einfluss darauf hat, wie wir denken, fühlen und handeln als die Verbindungen und Signale zwischen Nervenzellen.
Ein Forscherteam in Australien kam zu diesem Schluss, nachdem es MRT-Scans der Gehirne von 255 Menschen angefertigt hatte, während die Teilnehmer Aufgaben wie das Tippen mit den Fingern oder das Erinnern an eine Reihe von Bildern erledigten. Von dort aus untersuchte das Team 10.000 verschiedene Karten der Gehirnaktivität von Menschen, die in mehr als 1.000 Experimenten auf der ganzen Welt gesammelt wurden, um die Rolle der Gehirnform weiter zu beurteilen.
Als nächstes erstellten sie ein Computermodell, das simulierte, wie sich die Größe und Form des Gehirns auf Wellen elektrischer Aktivität, sogenannte Gehirnwellen, auswirkt. Sie verglichen dieses Modell mit einem bereits existierenden Computermodell der Gehirnaktivität, das eng mit dem Verständnis der neuronalen Konnektivität als Treiber der Gehirnfunktion übereinstimmt.
Der Vergleich zeigte, dass das neue Modell eine genauere Rekonstruktion der in MRT-Scans und Karten der Gehirnaktivität gezeigten Gehirnaktivität lieferte als das Vorgängermodell.
James Pang, Hauptautor der Studie und wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Monash University in Australien, verglich die Bedeutung der Form des Gehirns mit dem Kieselstein, der in einem Teich Wellen erzeugt: Die Größe und Form des Teichs trägt dazu bei, deren Beschaffenheit zu bestimmen Wellen.
„Die Geometrie ist sehr wichtig, weil sie bestimmt, wie die Welle aussehen wird, und das wiederum korreliert mit den Aktivitätsmustern, die man sieht, wenn Menschen verschiedene Aufgaben ausführen“, sagte Pang.
Die Theorie der Gehirnform wird seit mehr als einem Jahrzehnt verbreitet, sagte David van Essen, Professor für Neurowissenschaften an der Washington University in St. Louis. Aber die meisten Forscher, sagte er, schließen sich immer noch der klassischen Hypothese an: dass jedes Neuron oder Neuron in den etwa 100 Milliarden Neuronen des Gehirns ein Axon hat, das wie ein Draht funktioniert, um Informationen an andere Neuronen weiterzuleiten, und das Gehirnaktivität ermöglicht.
„Die grundlegende Ausgangshypothese ist, dass die Gehirnvernetzung für das Verständnis der Funktionsweise des Gehirns von zentraler Bedeutung ist“, sagte van Essen.
Pang sagte, seine Forschung schmälere nicht die Bedeutung der Kommunikation zwischen Nervenzellen. Stattdessen deutet es darauf hin, dass Brain Engineering eine wichtigere Rolle bei der Gehirnfunktion spielt.
„Die Arbeit zeigt, dass die Form eine stärkere Wirkung hat, aber sie besagt nicht, dass die Verbindung nicht wichtig ist“, sagte er.
Pang wies auch darauf hin, dass die Gehirnform-Hypothese einen Vorteil hat: Die Gehirnform lässt sich leichter messen als die Gehirnverkabelung, sodass eine genauere Beachtung der Gehirngröße oder -kurven neue Wege für die Forschung eröffnen könnte.
Ein Thema, das es wert sei, untersucht zu werden, sei die mögliche Rolle der Gehirnform bei der Entstehung psychiatrischer und neurologischer Erkrankungen.
Theoretisch, so Pang, könnte die Geschwindigkeit, mit der sich Wanderwellen in verschiedene Regionen des Gehirns ausbreiten, Einfluss darauf haben, wie Menschen Informationen verarbeiten. Dies wiederum kann zu Mustern der Gehirnaktivität beitragen, die mit Krankheiten wie Schizophrenie oder Depression einhergehen.
Doch nicht alle Wissenschaftler sind von der neuen Forschung überzeugt. Van Essen hingegen bleibt skeptisch.
„Es wäre eine Untertreibung zu sagen, dass es sich um eine kontroverse Theorie handelt, die wirklich auf Herz und Nieren geprüft werden muss, um kritisch zu beurteilen, ob sie den Test der Zeit bestehen wird“, sagte er.
Van Essen äußerte mehrere Bedenken hinsichtlich der Studie, darunter die Tatsache, dass die Modelle der Forscher auf durchschnittlichen Formen der Gehirne der Teilnehmer basieren. Laut van Essen wirft dieser Ansatz Licht auf die dramatischen Unterschiede in den Oberflächenfaltenmustern von Gehirn zu Gehirn.
Pang sagte jedoch, dass die Ergebnisse auch nach einer Analyse der Gehirnform auf individueller Ebene „stabil bleiben“.
Van Essen warnte außerdem davor, dass MRT-Geräte unvollkommene Werkzeuge seien und die Art der Gehirnverkabelung möglicherweise nicht zuverlässig erfassen könnten.
„Obwohl es spannend und informativ ist, ist es in grundlegenden Punkten immer noch ungenau und unvollständig und lässt viel Raum für künftige Studien“, sagte er über die MRT-Technologie.
Seine Forschung sei nicht endgültig, sagte Pang, fügte jedoch hinzu, dass die neue Studie seiner Ansicht nach „die Theorie bestärkt“, dass die Gehirnform einen größeren Einfluss auf die Gehirnaktivität hat als die Nervenzellverbindungen.
„Wir sind sehr zuversichtlich, dass die Wirkung bereits da ist“, sagte er.
