NeurowissenschaftVon Hirn zu Hirn

Mit viel technischem Aufwand gelingt die Signalübertragung zwischen zwei Ratten. Ein Anfang von Hanno Charisius

Laborratten Hirnforschung Ratten

Laborratten in einem medizinischen Forschungsinstitut in China  |  © China Photos/Getty Images

»Ich präsentiere Ihnen heute eine Hirn-zu-Hirn-Schnittstelle«, so eröffnet Miguel Nicolelis ein kurzes Video, das seine Universität ins Internet gestellt hat. »Sie haben richtig gehört: eine Hirn-zu-Hirn-Schnittstelle.« Der brasilianische Wissenschaftler ist bekannt für spektakuläre Verknüpfungen zwischen Gehirnen und Maschinen. In seinem Labor an der amerikanischen Duke University entwickelte er zum Beispiel einen Roboterarm, den Affen mit der Kraft ihrer Gedanken steuern können. Zwei Gehirne miteinander zu verkabeln – das klingt allerdings mehr nach einem Science-Fiction-Plot als nach Wissenschaft.

Und doch ist seit letzter Woche Gedankenübertragung per Kabel von einem Kopf zum anderen keine Zukunftsvision mehr, sondern Realität. In Scientific Reports, dem Open-Access-Arm des Fachblatts Nature, beschreiben Nicolelis und Kollegen die Übermittlung von Informationen zwischen zwei Rattenhirnen. Telepathie ist nicht im Spiel. Per Netzwerkkabel hätten sie vielmehr ein zentrales Nervensystem aus zwei Gehirnen geschaffen, berichten die Forscher. Für Nicolelis ist das der erste Schritt zu einem organischen Computer, einem »brain-net«, wie er es nennt.

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Eine kühne Vision, wenn man sich ansieht, wozu die gekoppelten Rattenhirne in seinem Labor in der Lage waren. Zunächst trainierten die Neurowissenschaftler ihre Versuchstiere darauf, einen von zwei Wippschaltern zu drücken, sobald ein Licht darüber aufleuchtete. Absolvierten die Tiere, die laut Versuchsprotokoll »leichten Durst hatten«, die Aufgabe korrekt, bekamen sie etwas Wasser zur Belohnung. Nach dem ersten Lerndurchgang implantierten die Forscher den Ratten mit Elektroden gespickte Mikrochips unter die Schädeldecke. Sie teilten die Tiere dabei in zwei Gruppen ein: Codierer (»Sender«) und Decodierer (»Empfänger«).

Die Empfänger mussten lernen, schwache, von den Neuroimplantaten vermittelte elektrische Reize als Signal für den rechten oder den linken Wippschalter in ihrem Käfig zu interpretieren. Bis zu 100 Elektropulse in schneller Folge wiesen dabei zum rechten Schalter, ein einzelner Puls bedeutete links. Anschließend stellten die Forscher eine Kabelverbindung zwischen den Hirnchips je eines Sender- und eines Empfängertiers her, die sie in getrennten Boxen einquartiert hatten.

Das Sendertier bekam nun das Lichtsignal über einem der Schalter gezeigt. Es betätigte ihn. Die Aktivität in seinem motorischen Kortex wurde dabei von 32 Elektroden erfasst und an einen Computer geleitet, der daraus Steuersignale für das Empfängertier errechnete. In dessen Käfig leuchtete hingegen über beiden Schaltern das Licht, sodass dem Tier nur das technisch aufbereitete Neuronenfeuer seines Artverwandten als Entscheidungshilfe zur Verfügung stand. Drückte es daraufhin den richtigen Schalter, bekamen beide Tiere zur Belohnung Wasser.

In sieben von zehn Versuchen drückte der Empfänger die richtige Taste, berichten die Forscher. Nicolelis will sogar beobachtet haben, wie die Sendertiere sich verstärkt auf ihre Aufgabe konzentrierten, nachdem ein Versuch erfolglos verlaufen war und sie kein Wasser bekommen hatten. »Das Sendertier veränderte Hirnfunktionen und Verhalten, sodass das Signal eindeutiger und leichter erkennbar wurde«, sagt der Versuchsleiter. Woher die Ratte gewusst haben soll, dass sie sich in einem Kollaborationsexperiment befand, sagt Nicolelis nicht.

Jörn Rickert vom Bernstein Center der Universität Freiburg, der in seinem Unternehmen Cortec selbst Schnittstellen zwischen Menschen und Maschinen entwickelt, ist von dem Experiment wenig beeindruckt. »Es wurde bereits mehrfach gezeigt, dass man Ratten per Neurostimulation fernsteuern kann«, sagt er. »Sie lernen, auf die unterschiedlichen Reize zu reagieren. Dass das auch mit den modulierten Signalen einer anderen Ratte funktioniert, ist wenig überraschend.«

Leserkommentare
  1. .... hoffentlich schlagen die Ratten und Labormäuse dieser Welt eines Tages mit Wucht zurück. Wir hätten es alle Miteinander mehr als verdient. Wenn wir uns in ein paar hundert Jahren von selbst erledigt haben sind Sie ohnehin als nächste an der Reihe bezüglich Dominanz auf dem Planeten.

    8 Leserempfehlungen
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    @nichtmitmir: Haben die Nagetiere die jemals abgegeben?

    @topic: Interessantes Ergebnis. Nett, wenn aus "Brain to Brain" auch ein "Brain to Protese" gemacht werden kann.

    Redaktion

    Mehr auch um die ethische Debatte, was Tierversuche angeht, finden Sie hier:

    http://www.zeit.de/schlagworte/themen/tierversuche/index

    Herzliche Grüße aus der Wissenschaftsredaktion.

    Ist das erste, was mir zu dem Titelbild an Gedanken kommt.

    Die wissenschaftlichen Erkenntnisse über Neuroelektronik und Neurokommunikation und daraus resultierender technischer Erfindungen sind dann die anderen "faszinierenden" Gedankengänge. Star Trek "Voyager" und andere Sci-Fi- Serien und Geschichten lassen grüßen.

    Das Raumschiff verfügt auch über organische Computerelemente, im Technobabble als „bioneurale Gelpacks“ bezeichnet, und wird im Laufe der Serie technologisch mit neuen Erkenntnissen anderer Spezies verbessert.

    Trotz alle dem sollten wir Menschen uns immer fragen, in wie weit es sich ethisch vereinbaren läßt, Tiere zu unserem Vorteil und Nutzen zu quälen. Das schließt die Massentierhaltung genauso ein wie Tierversuche für irgendwelche Kosmetika.... Sehr viele Versuchsanordnungen lassen sich schon heute in Computern simulieren. Von dem Unnutzen mancher Kosmetika und Medikamente mal ganz abgesehen...

    Peace

    PP

  2. @nichtmitmir: Haben die Nagetiere die jemals abgegeben?

    @topic: Interessantes Ergebnis. Nett, wenn aus "Brain to Brain" auch ein "Brain to Protese" gemacht werden kann.

    Antwort auf "Ganz ehrlich...."
  3. ... . . Alptraumversuche. Gehirne über Schnittstellen verbinden. Leute, nur weil uns Ratten völlig egal sind, bemerken wir nicht wie pervers so etwas ist. Es grüssen die BORG und "Widerstand ist zwecklos" (siehe Star Trek ).

    6 Leserempfehlungen
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    gegen diesen Versuch als "die Borg" fällt Ihnen nicht ein?

  4. Redaktion

    Mehr auch um die ethische Debatte, was Tierversuche angeht, finden Sie hier:

    http://www.zeit.de/schlagworte/themen/tierversuche/index

    Herzliche Grüße aus der Wissenschaftsredaktion.

    Antwort auf "Ganz ehrlich...."
    • Wyrd
    • 18. März 2013 23:24 Uhr

    ... das ich hier sofort antwissenschaftliche Kommentare finden kann, die sich ihre kleine apokalyptische Zukunftsvision zusammenspinnen?

    Das Verfahren verspricht vielfältge Anwendungsmöglichkeiten für Interfacing um vielen Menschen das Leben deutlich zu erleichtern. Im Vordergrund das bereits erwähnte Potential für modernste Protesen.

    Aber nein, natürlich echauffiert man sich lieber moralistisch. Ich vergas, dass ich in Deutschland lebe.

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    • cielo
    • 19. März 2013 1:10 Uhr

    "Ich vergas, dass ich in Deutschland lebe", da leben.
    "echauffiert", schönes Wort und zu selten benutzt, aber in diesem Zusammenhang nur subjektiv richtig. Weil auch wenn Sie von den ersten beiden Kommentaren in Ihrer unschönen Meinung bestätigt wurden, und darin auch wenig brauchbares zu finden ist, so zeigen sie doch eines:
    Die Leute gehören nicht zu denen, die jede Nachricht einfach so konsumieren und dann für bare Münze nehmen.
    Weitergedacht ist das der Wurmfortsatz dessen, was uns mal zu Dichtern und Denkern gemacht hat. Anders gesagt ist es unsäglich wichtig, dass wir unsere technische Entwicklung auch hinterfragen. Man nennt das Philosophie und es ist mehr als nur ein Lehrfach für eine Qualifikation als Taxifahrer oder Hartz IV Empfänger.
    Es ist die Garantie dafür, Zusammenhänge nicht nur techn. zu verstehen, sondern auch die Bedeutung für den Einzelnen und die Gesellschaft.

    Es ist die Krücke, um noch halbwegs die rasende Geschwindigkeit der techn. Entwicklung und der sich verändernden Verhältnisse zu blicken, die leider allzu oft von der Industrie aus bitterster Raffgier, oder sollte ich sagen, um mit der lieben Konkurrenz mitzuhalten..., verdreht wird.
    Alles ist immer für irgendetwas gut und auch schlecht, das ist immer Ansichtssache, aber rumzuunken, das wäre "antiwissenschaftlich" zeugt von einer gewissen Verzweiflung ob der Ohnmacht die da vorhanden ist. Stellen Sie sich vor, auch Tierschützer bekommen das kalte Grauen bei Ihrer Meinung, so ist das nunmal!

    Sind synonyme Begriffe. Seit dem Wiener Zirkel und dem propagierten Positivismus gibt es nur die Moral des Fortschritts, dessen Ethik wir hier sehen können. Wissenschaft schafft kein Wissen, sondern Experten die Wissen zum schaffen von Monstern benutzen. Ja, sie vergessen, dass Sie in Deutschland sind, dem Land des Kant, Hegel, Marx, Jaspers, Heidegger, Husserl, Habermas.

    Gute Nacht

    JLC

    Wenn die Übertragung des Signals vom Gehirn auf eine moderne Prothese das Ziel ist, wieso muss die Übertragung von einem Gehirn auf das andere probiert werden? Und das bei einem Wesen, das nicht in der Lage ist, zu entscheiden, ob es das will?

    Diese Frage zu stellen ist mitnichten antiwissenschaftlich, sie ist ethisch. Und Ethik ist auch eine Wissenschaft.

    Ist es nicht viel antiwissenschaftlicher, wenn die eine Wissenschaft der anderen mal eben die Daseinsberechtigung entzieht?

  5. Als solchen bezeichnete es Peter Singer in seinem Buch Animal Liberation. Womit nehmen sich Menschen das Recht andere Tiere (denn der Mensch ist letztlich auch nur ein arroganter Affe, der glaubt etwas besseres zu sein) so zu behandeln? Der einzige Grund kann im Spezizismus liegen, seine eigene Art über die anderer zu stellen. Es geht nicht um die Frage ob Ratten genau so klug sind wie Menschen, sondern um die Frage ob sie leiden können. Und ja, das können sie. Wenn es um die Frage gehen würde ob Ratten genau so klug sind wie Menschen müsste man sich genauso die Frage stellen ob man statt Tierversuche mit Affen nicht lieber Kleinkinder nehmen würde, da der Affe in jeglicher Hinsicht dem Kleinkind überlegen ist. Der einzige Unterschied liegt darin, dass das Kleinkind der menschlichen Art angehört. Versuche wie dieser sollten in Zeitungen nicht als Durchbruch sondern als unfassbare Abartigkeit deklariert werden.
    Es ist eine Schande solche Versuche auch noch zu publizieren und den "Forschern" damit auch noch Geld zuzuspielen.
    " Make the connection EARTHLINGS!"

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    • Wyrd
    • 19. März 2013 0:22 Uhr

    ... dass Sie mit ihrem Kommentar über Menschenaffen ernsthaft machen können, ist dass diese keine Versuchstiere sein sollten. Wo ich zustimmen würde. Ratten auf die selbe Stufe stellen zu wollen ist aber schlicht weg absurd. Das Potential für Leiden hängt auch ganz entschieden von der Fähigkeit zu Selbsterkenntnis und Selbstreflexion ab- und die wäre bei Ratten erst einmal zu beweisen.

    Versuche wie dieser sind Notwendig um in Zukunft das Leben vieler Menschen erleichtern und verbessern zu können. Dafür sind Versuchstiere ein notwendiges Übel- und dafür sollten Tiere mit einem niedrigeren betrag an bewusstem Selbst gewählt werden.

    • Wyrd
    • 19. März 2013 0:22 Uhr

    ... dass Sie mit ihrem Kommentar über Menschenaffen ernsthaft machen können, ist dass diese keine Versuchstiere sein sollten. Wo ich zustimmen würde. Ratten auf die selbe Stufe stellen zu wollen ist aber schlicht weg absurd. Das Potential für Leiden hängt auch ganz entschieden von der Fähigkeit zu Selbsterkenntnis und Selbstreflexion ab- und die wäre bei Ratten erst einmal zu beweisen.

    Versuche wie dieser sind Notwendig um in Zukunft das Leben vieler Menschen erleichtern und verbessern zu können. Dafür sind Versuchstiere ein notwendiges Übel- und dafür sollten Tiere mit einem niedrigeren betrag an bewusstem Selbst gewählt werden.

    Eine Leserempfehlung
    Antwort auf "Spezizismus"
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    als Versuchstiere mit der (angeblich) fehlenden "Fähigkeit zu Selbsterkenntnis und Selbstreflexion" - also mit Bewusstsein. Gleichzeitig haben Sie aber offenbar kein Problem damit, an Tieren, die - nach ihrer Lesart - nicht über höhere Denk- und Bewusstseinfunktionen verfügen, für Experminete zu verwenden, wo es eben genau um Denken und Bewusstsein geht. Selbst Neuro"wissenschaftlern" sollte dieser Widerspruch eigentlich auffallen. Deshalb würde ich die fehlende Selbstreflexion nicht bei den Ratten verorten.

    aber das eigene Leiden ist immer das schlimmste und das gilt für jedes Lebewesen. Und dies erst recht, wenn das Leiden zugefügt wird und keine Aussicht auf Entrinnen und Gegenwehr besteht. Das nennt man üblicherweise Folter!

    Ich empfehle ihnen das Buch von Peter Singer einmal zu lesen, dort ist sehr ausführlich beschrieben wie viele Ratten jedes Jahr durch die Forschung sterben und vor allem wieviele Tierversuche stattfinden ohne überhaupt einen sinnvollen Beitrag für die Menschheit überfüllen ZU SOLLEN. Das Ratten leiden können wurde auch schon längst bewiesen, auch dieses ist in dem Buch beschrieben. Ratten versuchen sehr bewusst Strafen und Schmerzen zu entgehen. Wenn sie Menschen fragen, die Ratten als Haustiere halten (nicht meins, aber jedem das seine) werden diese ihnen versichern, dass diese Tiere ein sehr gesundes Selbstempfinden entwickeln. Auf Zeit.de gab es hierzu auch mal einen Artikel das Ratten andere Ratten aus misslichen Situationen befreien. Dies benötigt schon eine große Intelligenz. Letztlich möchte ich noch erwähnen, dass 90% aller Tierversuche nicht auf den Menschen übertragbar sind. Hätte man Penezelin vorher an Schweinen geterstet, hätte man wahrscheinlich niemals den Schritt versucht damit Menschen zu helfen. Wie gesag empfehle ich sehr dieses Buch zu lesen, es öffnet einem die Augen über Tierversuche.

    • cielo
    • 19. März 2013 1:10 Uhr

    "Ich vergas, dass ich in Deutschland lebe", da leben.
    "echauffiert", schönes Wort und zu selten benutzt, aber in diesem Zusammenhang nur subjektiv richtig. Weil auch wenn Sie von den ersten beiden Kommentaren in Ihrer unschönen Meinung bestätigt wurden, und darin auch wenig brauchbares zu finden ist, so zeigen sie doch eines:
    Die Leute gehören nicht zu denen, die jede Nachricht einfach so konsumieren und dann für bare Münze nehmen.
    Weitergedacht ist das der Wurmfortsatz dessen, was uns mal zu Dichtern und Denkern gemacht hat. Anders gesagt ist es unsäglich wichtig, dass wir unsere technische Entwicklung auch hinterfragen. Man nennt das Philosophie und es ist mehr als nur ein Lehrfach für eine Qualifikation als Taxifahrer oder Hartz IV Empfänger.
    Es ist die Garantie dafür, Zusammenhänge nicht nur techn. zu verstehen, sondern auch die Bedeutung für den Einzelnen und die Gesellschaft.

    Es ist die Krücke, um noch halbwegs die rasende Geschwindigkeit der techn. Entwicklung und der sich verändernden Verhältnisse zu blicken, die leider allzu oft von der Industrie aus bitterster Raffgier, oder sollte ich sagen, um mit der lieben Konkurrenz mitzuhalten..., verdreht wird.
    Alles ist immer für irgendetwas gut und auch schlecht, das ist immer Ansichtssache, aber rumzuunken, das wäre "antiwissenschaftlich" zeugt von einer gewissen Verzweiflung ob der Ohnmacht die da vorhanden ist. Stellen Sie sich vor, auch Tierschützer bekommen das kalte Grauen bei Ihrer Meinung, so ist das nunmal!

    5 Leserempfehlungen
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    • Wyrd
    • 19. März 2013 12:49 Uhr

    Philosophers say a great deal about what is absolutely necessary for science, and it is always, so far as one can see, rather naive, and probably wrong.
    - Richard P. Feynman

    Tut mir leid, Philosophen, Dichter und Denker sollten nur kommentieren, wozu sie auch basiswissen haben. Sie können es natürlich auch ohne besagtes Basiswissen tun, man sollte nur nicht erwarten, dass man sie dann für voll nehmen muss.

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