Dramatische Änderungen in den somato-sensorischen „Landkarten“ von erwachsenen Affen hatte Merzenich schon vor einigen Jahren beobachtet, allerdings nach drastischen Eingriffen: Wenn ein Finger amputiert wird, dann vergrößern sich im Gehirn die Repräsentationen der Nachbarfinger Im lernenden Hirn werden Verknüpfungen ständig umarrangiert / Von Regina Oehler

Das Gehirn ist nicht nur ein wunderbar geordnetes Organ voller Muster, in dem die Nervenzellen parallel zur Hirnoberfläche in Schichten gegliedert, senkrecht zur Oberfläche in Säulen arrangiert sind, in dem Nervenzellen mit ähnlichen Aufgaben und Vorlieben nebeneinander liegen und nach ähnlichen Mustern verknüpft sind. Das Gehirn ist auch ständig und ein Leben lang im Fluß. Es entwickelt sich, es lernt, es paßt sich immer aufs neue den Erfordernissen des Alltags an.

Das klingt trivial und selbstverständlich – wir könnten ohne ein flexibles Gehirn nicht überleben, nichts Neues wagen. Für die Neurobiologen ist es aber sehr schwer, der Dynamik des Gehirns auf die Spur zu kommen. Mittlerweile sind ihnen jedoch einige faszinierende Beobachtungen gelungen. Von ihnen war auf dem 50. Berliner Dahlem-Workshop die Rede, einer Jubiläumsveranstaltung, die der „Neurobiologie des Neocortex“ und damit dem entwicklungsgeschichtlich jüngsten Teil der Großhirnrinde gewidmet war.

Aufsehen erregten die Ergebnisse des Neurophysiologen Michael Merzenich von der University of California. Er untersucht, was sich in bestimmten Gebieten der Großhirnrinde ändert, wenn neue sinnliche Erfahrungen gesammelt werden. Professor Merzenich und seine Arbeitsgruppe studieren diese Veränderungen bei Nachtäffchen. Diese Tiere besitzen, wie wir Menschen, in verschiedenen Hirngebieten „Landkarten“ ihrer Körperoberfläche, das heißt benachbarte Nervenzellen im Gehirn sind auch für benachbarte Körperstellen zuständig.

Diese „Landkarten“ sind jedoch keine maßstabsgerechten Verkleinerungen der Körperoberfläche: In den somato-sensorischen Rindenfeldern zum Beispiel, in denen die Sinnesmeldungen von der Haut eintreffen, befassen sich verhältnismäßig mehr Nervenzellen mit der Hautoberfläche von Händen und Füßen als mit jener von Armen und Beinen. Der „Homunculus“, der sich aus diesen „Hirnkarten“ ermitteln läßt und der manche Lehrbücher ziert, hat lange Finger und kurze Arme, große Füße und kleine Beine. Dieser Homunculus, diese Repräsentation der Körperoberfläche im Gehirn besitzt aber nicht, wie bisher angenommen, eine starre Gestalt. Er scheint sich vielmehr ständig zu wandeln.

Das zeigen die verblüffenden Ergebnisse der Arbeitsgruppe von Michael Merzenich. Die Forscher maßen zunächst mit feinsten Mikroelektroden die elektrischen Aktivitäten von Nervenzellen in der somato-sensorischen Hirnrinde und bestimmten so, welche Bereiche auf Reizungen der Finger und Fingerspitzen der Äffchen ansprechen. Doch schon nach wenigen Tagen mußten die Wissenschaftler ihre „Karten“ neu zeichnen. In der Zwischenzeit hatte nämlich die häufige Reizung bestimmter Stellen der Fingeroberfläche dazu geführt, daß sich die Repräsentation der gereizten Hautstellen im Gehirn deutlich vergrößert und verfeinert hatte – und das bei erwachsenen Tieren! Michael Merzenich kommentiert seine Ergebnisse so: „Wenn der Affe immer wieder einen bestimmten Bereich seiner Finger benutzt, dann wird dieser Bereich in sehr viel feineren Details repräsentiert, so daß die taktile Information vermutlich feiner unterschieden werden kann.“

und der Handfläche. Nach einer solchen Operation bleiben in den „Landkarten“ des Gehirns also keine weißen Flecken, sie werden mit Informationen der Nachbarbereiche aufgefüllt.