Als Wladimir Iljitsch Lenin 1924 starb, hinterließ er ein begehrtes Objekt: sein Gehirn. In 30.000 Scheiben zerlegten Wissenschaftler das Denkorgan des Revolutionärs, um die materielle Basis des politischen Genies zu ergründen. Albert Einsteins Hirn wurde in mehr als 170 Stücke zerlegt. Doch weder Lenins noch Einsteins Gehirnmasse gab post mortem wirklich preis, was sie zu hervorragenden Denkleistungen befähigt hatte.

Heute müssen Neurowissenschaftler nicht mehr den Tod ihrer Forschungsobjekte abwarten. Sie können quicklebendigen Menschen mit Methoden wie etwa der Kernspintomografie in den Schädel schauen. Der Proband braucht sich nur in eine Röhre zu legen, hört einige Sekunden lang ein lautes Klacken, und es entsteht eine Momentaufnahme der feinsten Strukturen des Gehirns.

Die Neurotechnik schritt dabei so rasch voran, dass sie die Forscher zu einer utopisch anmutenden Idee inspiriert hat: Könnte man nicht einen Atlas erstellen, der alle Verbindungen zwischen allen Gehirnregionen verzeichnet? Human Connectome Project nennt sich dieser ehrgeizige Plan der amerikanischen National Institutes of Health, der nicht weniger zum Ziel hat als die Erstellung eines vollständigen Schaltplans des Gehirns.

Schon das Kunstwort "Connectome", gebildet aus connect (verknüpfen, verbinden) und genome, symbolisiert die Größe des Vorhabens. Schließlich gibt es im menschlichen Gehirn rund eine Million Mal mehr Verbindungen als "Buchstaben" im Erbgut. Das alles zu entschlüsseln mutet noch gewagter an als das Humangenomprojekt, das sich die Entzifferung des Erbguts zum Ziel setzte und 2003 abgeschlossen wurde.

Die Hoffnung hinter beiden Projekten ist jedoch eine ganz ähnliche: zu verstehen, was den Menschen zum Menschen macht. Vom Konnektom erwartet man vor allem Aufschlüsse über psychische Krankheiten. Denn das wahre Ich, sagt der Neuroforscher Sebastian Seung, Autor des Buches Connectome, sei nicht in den Genen des Menschen verborgen, sondern in den Verknüpfungen aller Nervenzellen seines Gehirns.

Wer wissen will, wie das in der Praxis aussieht, kann beispielsweise zu Martin Walter fahren, der im Magdeburger Leibniz-Institut für Neurologie das Rätselorgan Gehirn erforscht. Am amerikanischen Kartierungsprojekt ist er zwar nicht direkt beteiligt, aber auch er nutzt die neue Lieblingstechnik der Kartierer, das resting state functional MRI (rsfMRI). 

Der Kernspintomograf zeigt, welche Gehirnregionen kommunizieren

Mit dieser Weiterentwicklung der herkömmlichen Magnetresonanztomografie (MRI) lässt sich der rege Nachrichtenverkehr im ruhenden Gehirn beobachten. Die Probanden brauchen dazu nichts weiter zu tun, als in der Untersuchungsröhre zu liegen und sich auf nichts Spezielles zu konzentrieren. "Entweder ist es komplett dunkel, oder da ist nur ein Punkt, auf den man schauen kann. Die Anweisung lautet immer: an nichts denken", sagt Martin Walter.

Der Kernspintomograf registriert unterdessen, wie Erythrozyten durch die Blutgefäße in ihren Gehirnen rauschen und in aktiven Regionen Sauerstoff abgeben. Diese Signale enthalten sehr langsame, synchrone Schwankungen, die verraten, welche Gehirnregionen gerade miteinander kommunizieren.

"Weil wir die Durchblutung des gesamten Gehirns aufnehmen, können wir nachweisen, dass bestimmte Regionen gewissermaßen miteinander 'schwingen'", sagt Henrik Walter, der an der Charité in Berlin auch mit dem rsfMRI arbeitet. "Diese Regionen bilden ein sogenanntes funktionelles Netzwerk, und davon gibt es mehrere." Wie sie miteinander verbunden sind, verrät eine kernspintomografische Aufnahme der Ausbreitungsgeschwindigkeiten von Wassermolekülen im Gehirn: Entlang der Richtung von Nervenfasern bewegen sie sich schneller als rechtwinklig dazu.

Die Netzwerke sind im Grunde nichts anderes als verschiedene Abschnitte im Gehirn, die direkt oder indirekt miteinander verbunden oder aufeinander abgestimmt aktiv sind. Die zwei größten Ruhe-Netzwerke dabei sind zum einen das sogenannte default mode network, das Leerlauf-Netzwerk, in dem sich das Gehirn hauptsächlich mit sich selbst beschäftigt, und zum anderen ein Zusammenschluss von verschiedenen Aufmerksamkeitsarealen, die einen Zustand wacher Offenheit für äußere Reize erzeugen. Dazu kommen etliche untergeordnete Netzwerke. Es gibt Versuche, in denen man 30 bis 50 davon nachweisen konnte.