Von Ernst Hunziker

Zwei zentrale Probleme faszinieren viele Hirnforscher: Zum einen möchten sie wissen, ob die Verschaltung der Nervenzellen im Gehirn erblich festgelegt oder aber flexibel ist, je nach gestellter Aufgabe. Können also Hirnregionen völlig fremde Aufgaben übernehmen, für die sie gar nicht vorbereitet sind? Zum anderen fragen die Neurologen sich, wie die Nervenzellen im Verlaufe der Hirnentwicklung ihren Platz beziehungsweise ihre Partner finden, an die sie ihre Informationen weiterleiten.

Um die erste Frage zu klären, unternahmen Michel Imbert und Christine Metin von der Universite Pierre et Marie Curie in Paris ein ungewöhnliches Experiment: Sie haben einen Hamster sofort nach der Geburt operiert und seinen Sehnerv bei der Umschaltstelle im Zwischenhirn durchtrennt. Die entstandenen Nervenenden schlossen sie mit der Umschaltstelle für das Körpergefühl (Sensorik) kurz. Vier Monate später wollten Imbert und Metin wissen, ob sich die sensorische Hirnrinde in eine visuelle entwickelt oder ob sie ihre ursprüngliche Organisation beibehalten hat.

Dazu stachen sie feine Drahtelektroden ins Hirnrindengebiet, das normalerweise die Informationen der Sensorik verarbeitet. Sie ließen den Hamster auf einen Leuchtschirm blicken, worauf die Hirnzellen sofort zu reagieren begannen. In den Ohren eines Uneingeweihten klingt die akustische Wiedergabe der gemessenen Hirnsignale wie ein lästiges Geratter. Für die Pariser Hirnforscher sind es aber die typischen rhythmischen Signale der Nervenzellen – die Antwort der Hirnrinde auf das Gesehene. Das erstaunliche Resultat ist: Die sensorische Hirnrinde verhält sich jetzt so, als ob sie eine Sehrinde wäre! Auffällige Verhaltensstörungen sind bei den Hamstern nicht zu beobachten. Die Organisation der Hirnrindenarchitektur ist demzufolge äußerst flexibel und plastisch und keineswegs stur durch die Erbanlagen vorherbestimmt.

Ganz zufällig jedoch ist die Hirnorganisation nicht. Dies zeigen Versuche der Hirnforscherin Nicole Le Douarin, Direktorin am College de France im Pariser Vorort Nogent-sur-Marne. Sie blickt durch das Mikroskop ins Innere eines Hühnereis. Mit einem feinen Skalpell durchtrennt sie die rudimentäre Hirnanlage des winzigen Hühnerembryos, entfernt sie und ersetzt sie durch die Hirnanlage eines gleich alten Wachtelembryos. Dann schiebt sie das manipulierte Ei in den Brutschrank. Nach einigen Tagen entschlüpft ein Kunstwesen: der Kopf ganz japanische Wachtel mit dunklen Federn, der ganze Körper dagegen weiß gefiedertes Huhn. Das Verblüffende ist, diese Wachtel-Huhn-Chimären entwickeln sich normal. Die Milliarden Wachtelhirnzellen verschalten sich korrekt mit den Hühnerorganen und -muskeln. Die Kunstwesen können gehen, fliegen und reagieren normal auf alle optischen Reize.

In einer Versuchsserie hat Le Douarin die Großhirn- und Zwischenhirnanlage verpflanzt, in einer zweiten dagegen nur die Großhirnanlage. Wurden Groß- und Zwischenhirn zusammen transplantiert, so sangen die Chimären wie Wachteln. Wurde dagegen nur die Großhirnanlage übertragen, gackerten die Kunstwesen wie Hühner. Für die Ausbildung des artspezifischen Singens oder Gackerns ist also das Zwischenhirn verantwortlich. Daß diese Wachtel-Huhn-Chimären überhaupt lebensfähig sind, grenzt schon an ein Wunder.

Eine andere Forschungsrichtung zielt weniger auf das Verständnis der Entwicklung des gesamten Hirns, sondern beschränkt sich bewußt auf einzelne wenige Hirnbestandteile. Das Gehirn eines Menschen besteht aus mindestens hundert Milliarden Nervenzellen, wobei jede mit zehntausend anderen in Kontakt steht. Neben den Nervenzellen bevölkern drei Typen von Stützzellen das Gehirn, die Astrozyten, Oligodendrozyten und die Mikrogliazellen. Sie machen etwa die Hälfte des Hirnvolumens aus. In jüngster Zeit haben die Wissenschaftler entdeckt, daß diese Stützzellen von entscheidender Bedeutung für die Herausbildung eines neuronalen Netzwerks sind. Astrozyten und Oligodendrozyten wirken als lenkende Elemente, gewissermaßen als „Lotsen“ während der Embryonalentwicklung des Gehirns,