hirnforschung Knetmasse der Kultur

Das Gehirn ist erstaunlich formbar. Musik und Folter, Tsunamis und Postleitzahlen hinterlassen ihre Spuren in den grauen Zellen. Das Wechselspiel von Welt und Hirn können Geistes- und Naturwissenschaftler nur gemeinsam erklären

Sind wir nur die Marionetten unserer Neuronen? In den Feuilletons tobt die Auseinandersetzung darüber, ob unser Wohl und Wehe einzig von Nervenzellen und ihren Verbindungen (Synapsen) bestimmt wird. Bunte Bilder aus dem Kernspintomografen suggerieren, man müsse nur scharf genug ins menschliche Hirn hineinblicken, um zu wissen, was sein jeweiliger Besitzer denkt, wen er liebt und wonach ihn heimlich gelüstet. Die skurrilsten Auswüchse dieses Glaubens liefern Mediziner, die post mortem die Gehirne von Albert Einstein oder Ulrike Meinhof sezieren und aus der grauen Masse herauslesen wollen, warum der eine zum Genie, die andere zur Terroristin wurde.

Nicht nur die Argumente, auch der Verlauf der Diskussion erinnert dabei an die erbitterte nature/ nurture-Debatte, die jahrelang um den Einfluss des Erbguts auf das menschliche Leben geführt wurde. Damals wurde darum gestritten, ob der Mensch nur »die Marionette seiner Gene« sei. Heute geht es um die Frage, ob dem Menschen angesichts der Ergebnisse der Hirnforschung noch ein freier Wille zugeschrieben werden dürfe.

Dabei zeigen gerade die Ergebnisse der Neurowissenschaften, dass die Neuronen einen Menschen genauso wenig determinieren, wie es seine Gene tun. Die Gensequenz eines Menschen mag unveränderlich sein, doch die Aktivität der Gene wird fortlaufend durch von außen kommende Signale gesteuert. Auch das Denkorgan ist von diesem Wechselspiel abhängig: Umwelt und Erfahrung entscheiden darüber, welche Nervenzellen wachsen oder verkümmern, welche Nervenverbindungen angeregt werden und wie die Architektur unseres Gehirns beschaffen ist, die am Ende so einzigartig ist wie unser Fingerabdruck.

Wer nur Viervierteltakt hört, verlernt das Klopfen komplexer Rhythmen

Die (selbst)kritischeren Hirnforscher haben längst gemerkt, dass sie mit allzu starrem Blick auf Strukturen und Moleküle leicht Wesentliches übersehen. Von einem notwendigen »Perspektivenwechsel« spricht der führende deutsche Hirnforscher, Wolf Singer, der im neu gegründeten Frankfurt Institute for Advanced Studies den Geheimnissen des Gehirns mit interdisziplinärer Systemforschung näher kommen will. Denselben Weg, wenn auch aus einer anderen Richtung kommend, schlagen der Altersforscher Paul B. Baltes und der Neuropsychologe Frank Rösler ein. Sie sind überzeugt, dass sich Biologie und Kultur nicht nur beeinflussen, sondern sogar gegenseitig erst erschaffen. Ergo muss, wer das Denkorgan verstehen will, auch dessen soziales Umfeld betrachten. »Das Gehirn selbst ist eine Konstruktion von biologischer Prädisposition und kultureller Wirklichkeit«, lautet ihre Prämisse, die sie in den sperrigen Begriff des »biokulturellen Ko-Konstruktivismus« gekleidet haben.

Das Konzept ist selbst das Ergebnis einer Ko-Konstruktion. Beim freundschaftlichen Streit auf einer Tagung entstand die Idee. »Ich will das Verhalten eines Menschen verstehen«, sagte Baltes, langjähriger Direktor des Berliner Max-Planck-Instituts für Bildungsforschung. Der Biopsychologe Rösler von der Universität Marburg hielt dagegen: »Ich will das Gehirn verstehen.« Je länger sie redeten, umso mehr wurde ihnen klar, dass das eine nicht ohne das andere zu haben wäre. Nun arbeiten sie gemeinsam an einem Buch, in dem sie die These vom Ko-Konstruktivismus mit zahlreichen Forschungsergebnissen untermauern.

Am besten lässt sich Baltes’ und Röslers Überzeugung, »dass sich die Kultur im Gehirn real und konkret wiederfindet«, bisher anhand der Musik belegen. So zeigt etwa eine soeben veröffentlichte Studie der Cornell University, wie sehr das Rhythmusgefühl kulturell geprägt ist. Osteuropäer können komplexe Rhythmen besser aufnehmen und reproduzieren als Nordamerikaner, die oft mit allem überfordert sind, was über einen Viervierteltakt hinausgeht. Als der Psychologe Erin E. Hannon jedoch das Rhythmusgefühl sieben Monate alter Kinder verglich, zeigten sich keine Unterschiede zwischen Amerikanern und Europäern. Daraus schließt Hannon, dass die Entwicklung der rhythmischen Wahrnehmung von der Hörkultur abhängt. Platt ausgedrückt: Wer nur Marschmusik hört, versteht auch nur Marschmusik – und kann daher nur Marschmusik produzieren.

Dass intensives Musizieren tatsächlich zu neurobiologischen Veränderungen führt, zeigen mittlerweile mehrere Dutzend Forschungsarbeiten. Das Hörzentrum von Profimusikern reagiert sensibler auf minimalste Tonhöhenschwankungen und Akkord-Unreinheiten – ohne dass dies bewusst wahrgenommen wird. Bei Pianisten, die in schwierigen Stücken (etwa in den Paganini-Etüden von Franz Liszt) bis zu 1800 Noten pro Minute koordinieren müssen, vergrößert sich jener Teil der Großhirnrinde, der den Tastsinn der Finger repräsentiert. Auch bei Streichern ist dieser »somatosensorische Cortex« stärker ausgeprägt – allerdings nur für die linke, die Greifhand. Die Rechte, die den Bogen führt, ist im Hirn von Profimusikern und Amateuren gleich abgebildet.

Typischerweise sind diese Veränderungen umso ausgeprägter, je früher mit dem Musizieren begonnen wird. Wer vor dem Alter von sieben Jahren zum Instrument greift, vergrößert damit etwa das Corpus callosum, das die linke und rechte Hirnhälfte miteinander verbindet – und steigert so möglicherweise auch die Fähigkeit zum ganzheitlichen Denken. Aber auch im Erwachsenenalter ist das Gehirn noch formbar (plastisch). Durch intensives Üben lässt sich oft in etwa die Hälfte des Effekts erzielen, der beim Kind möglich ist. Was Hänschen nicht lernt, kann Hans noch zur Hälfte lernen.

Allerdings hat die enorme Plastizität des Gehirns auch ihre Schattenseiten. Bei etwa einem Prozent aller Profimusiker wird die Karriere vorzeitig durch einen Musikerkrampf beendet. Die Ursache dieser »fokalen Handdystonie« findet sich im Kopf, wie der Konstanzer Psychologe Thomas Elbert zeigte. Durch wiederholtes gleichzeitiges Stimulieren einzelner Finger – etwa beim Klavierüben – können die entsprechenden somatosensorischen Areale im Gehirn mit der Zeit zusammenwachsen. Die Folge: Wer etwa den Ringfinger bewegen will, erteilt, ohne es zu wollen, dem kleinen Finger einen Impuls und umgekehrt – bis sich die Nervenbahnen der Dauerbelastung im Krampf verweigern.

Mittlerweile hat sich Thomas Elbert einem scheinbar gänzlich anderen Gebiet zugewandt. Nach den Musikern untersucht er nun Folteropfer und Tsunami-Überlebende. Denn auch deren traumatische Störungen gehen mit Veränderungen im Gehirn einher (siehe Interview folgende Seite).

Solche Exempel nähren für Baltes und Rösler die These vom »biokulturellen Ko-Konstruktivismus«: Äußere Ereignisse ändern die Arbeitsweise des Gehirns, was auf die Umwelt zurückwirkt. Ist – beispielsweise bei Kindersoldaten – das Gehirn durch traumatische Erlebnisse erst einmal geprägt, können sie gar nicht mehr anders, als die Welt durch die Brille des Traumas zu sehen. Man kann sich leicht vorstellen, welche Folgen dies für die soziale Mitwelt hat. Wer selbst terrorisiert wurde, neigt leicht zu einer »Kultur« des Terrors, in der unsere üblichen Regeln des menschlichen Zusammenlebens außer Kraft gesetzt sind.

Der strenge wissenschaftliche Beweis der ko-konstruktivistischen Thesen ist allerdings nicht ganz einfach. Zwar beruht die gesamte menschliche Evolution auf diesem Wechselspiel von Umwelteinflüssen, Hirnleistung und kultureller Veränderung der Umwelt. Doch um Wirkung und Rückwirkung im Einzelnen zu belegen, müsste man Menschen schon ähnlichen Versuchsbedingungen unterziehen wie Laborratten.

Solange dies keine Ethikkommission bewilligt, sind Rückschlüsse aus Tierexperimenten mit Vorsicht zu genießen. Dennoch zeigen diese, wie dramatisch der Einfluss der Umwelt auf die neuroanatomische Entwicklung sein kann. Ein Leben in öder, reizloser Umgebung führt zu Depravation. Fehlen Spielgeräte (oder Spielkameraden), entwickeln Ratten deutlich weniger synaptische Verbindungen als Artgenossen in freier Wildbahn. Dieser Effekt schlägt in der Jugend besonders stark durch; mittlerweile ist er jedoch auch bei erwachsenen Tieren nachgewiesen. Und selbst der Unterschied zwischen herausfordernden und anspruchslosen Tätigkeiten lässt sich an den Tieren zeigen. Vergleicht man Ratten, die nur in einem Laufrad rennen, mit solchen, die in derselben Zeit eine Geschicklichkeitsaufgabe absolvieren, zeigt sich: Bei den sturen »Laufradjoggern« nehmen lediglich die Kapillargefäße zu, über die das Gehirn mit Sauerstoff versorgt wird. Bei den »intelligenter« trainierenden Artgenossen dagegen zeigen sich spezifische neuronale Veränderungen wie die Zunahme der Anzahl der Synapsen pro Volumeneinheit.

Auch der Warnhinweis »Taxifahren verändert Ihr Gehirn« wäre berechtigt

Mittlerweile ist sogar das alte Dogma widerlegt, nach der Pubertät könnten keine neuen Nervenzellen im Gehirn mehr entstehen. Heute ist erwiesen, dass im Hippocampus von erwachsenen Mäusen neue Nervenzellen wachsen, wenn die Nager in eine anregende Umwelt gebracht werden. Der Hippocampus, der in Form und Größe an ein Seepferdchen erinnert, dient der Orientierung und damit verknüpften Gedächtnisfunktionen. Seine degenerative Veränderung ist ein Kennzeichen der Alzheimer-Erkrankung. Die Neurogenese in dieser Region dagegen führt, wie der Berliner Neurowissenschaftler Gerd Kempermann demonstrierte, zu erhöhter Gehirnaktivität.

Ob sich solche Prozesse steuern und Demenzerkrankungen verhindern lassen, will Paul Baltes in einem neuen Projekt der Max-Planck-Gesellschaft zur Altersforschung untersuchen. Schließlich erzeuge »die ko-konstruktive Dynamik« jedes individuellen Lebens eine »fast gigantisch anmutende Variabilität«. Ihm seien Siebzigjährige untergekommen, die in Gedächtnistests wie Hundertjährige abschnitten – und umgekehrt. »Mit zunehmendem Alter verliert das chronologische Alter an Definitionskraft«, folgert Baltes.

Hinweise, dass nahezu jeder lang anhaltende Umwelteinfluss das Gehirn – und damit das Denken – verändert, liefern auch Studien mit Postangestellten und Taxifahrern. Der Kognitionspsychologe Thaddeus Polk von der University of Michigan hat Menschen untersucht, die tagtäglich die Post nach Kanada sortierten. Weil kanadische Postleitzahlen aus einer Kombination von Buchstaben und Zahlen bestehen (M5B 2C1 für Toronto), verwischte sich in den Gehirnen der Sortierer allmählich die Differenzierung zwischen Zahlen und Buchstaben, die normalerweise in getrennten Hirnbereichen verarbeitet werden.

Auch der Warnhinweis »Vorsicht, Taxifahren verändert Ihr Gehirn« ließe sich rechtfertigen. Das jahrelange Einprägen von Fahrtrouten, Einbahnstraßen und Sehenswürdigkeiten lässt den hinteren Teil des Hippocampus schwellen, wie die Londoner Neurologin Eleanor Maguire nachwies. Dieser Bereich ist zuständig für das räumliche Gedächtnis. Kein Wunder, dass er umso größer ist, je mehr Berufserfahrung ein Taxifahrer hat. Dafür verliert der vordere Teil des Hippocampus an Volumen, sodass sich die Gesamtgröße des Gehirns nicht verändert.

Versteht man solche Erkenntnisse nicht nur als Kuriosität, belegen sie, wie jede Tätigkeit zur biologischen Anpassung des Denkorgans führt. Das bleibt nicht ohne Folgen für die jeweilige Weltsicht: Während der geistige Kosmos eines Taxifahrers mehr aus räumlichen Verknüpfungen und Orientierungspunkten besteht, nimmt eine Musikerin die Welt eher als Fülle von Klängen und Rhythmen wahr; für traumatisierte Kriegsopfer wird sie zur Quelle ständig neuer Schrecken. Und dies gilt, wohlgemerkt, nicht im übertragenen, sondern im neurophysiologisch nachprüfbaren Sinne.

Der eigentliche Witz dieses Mechanismus – und das ist es, worauf Rösler und Baltes mit ihrem »biokulturellen Ko-Konstruktivismus« hinauswollen – ist jedoch, dass die Wechselwirkung unendlich reziprok ist: Wer Musik besser wahrnimmt, weil er viel Musik gehört hat, macht auch bessere Musik. Wer Terror erfährt, neigt hirnphysiologisch zum Terror.

Wie weit die gegenseitige Beeinflussung von Hirn und Umwelt gehen kann, ist noch offen. Doch versteht man menschliches Verhalten und Denken auf diese Weise, bleibt kein Raum mehr für einen Streit zwischen Natur- und Kulturwissenschaft. Vielmehr erweisen sich beide Disziplinen als Verbündete in einem gewaltigen Forschungsprojekt, dessen Konturen erst zu erahnen sind.

Eine Debatte zu diesem Thema findet online im  e-Journal Philosophie der Psychologie statt.