Ein digitaler Stadtplan ist etwas Feines. Er hilft, sich seiner Position allzeit bewusst zu sein. Zeigt, ob die nächste Tankstelle in 300 Metern links kommt und wie man schnellstmöglich sein Ziel erreicht. Unabdingbar, wenn es gilt, Informationen rasch von A nach B zu transportierenund unabdingbar, um zu verstehen, wie eine Nachbarschaft, eine Stadt oder ein Land organisiert ist. Praktisch wäre so etwas auch für die Schaltzentrale unseres Körpers.

Daher arbeiten Wissenschaftler schon seit Langem an einer Karte des Gehirns. Sie soll dokumentieren, auf welchen Wegen Signale weitergeleitet werden und soll unter anderem helfen, Krankheiten zu erklären. Kennen Wissenschaftler das Straßennetz, fallen Wegstörungen besser auf.

Für den Neocortex einer Maus ist es nun gelungen, solch einen interaktiven Plan zu erstellen – zumindest in Teilen. Im Magazin Cell Press (Zingg et al., 2014) haben Forscher um den Neurobiologen Brian Zingg vom Zilkha Neurogenetic Institute in Los Angeles die lückenhafte Karte des Großhirnrindenareals veröffentlicht. Sie soll dabei helfen, in ferner Zukunft die differenzierte Verschaltung des menschlichen Denkorgans vollständig zu verstehen. 

In den vergangenen Jahrzehnten haben sich zahlreiche Studien der Antwort auf die Frage genähert, wie unser Hirn funktioniert (Bressler & Menon, 2010; Sporns, 2010; Swanson & Bota, 2010). Damit komplexe Handlungen ausgeführt werden können, braucht es zum einen Reize, die signalisieren: Hier soll etwas passieren. Zum anderen müssen die Signale weitergeleitet werden und eine am Zielort entsprechende Reaktion auslösen. Möglich macht das ein feines, weit verzweigten Netzwerk von Nervenzellen. Über sie gelangen Milliarden von einzelnen Signalen innerhalb kürzester Zeit an den richtigen Ort.

Aus diesem Netzwerk soll nun der Stadtplan des Gehirns mit all seinen Verkehrsteilnehmern entstehen. Ein ambitioniertes Vorhaben, bedenkt man die Masse an Informationen, die dafür zunächst gesammelt, sortiert und letztlich dargestellt werden muss. Rasch wird deutlich: Solch ein Konnektom kann nicht in nur einem Projekt entstehen, Forscher müssen sich über Jahre hinweg herantasten. Und so steht derzeit noch nicht das Denkorgan des Menschen, sondern die einfacher gestrickten Hirne kleinerer Organismen im Fokus vieler Neurobiologen.

Kaum Erkenntnisse über das menschliche Gehirn

Besagtes Maushirn zum Beispiel. Dieses mit all seinen Verschaltungen digital und dreidimensional darzustellen, ist unter anderem Ziel des Mouse Connectome Projects. An ihm ist Brian Zingg beteiligt, dem es jetzt gelungen ist, Verbindungen zwischen verschiedenen Gehirnarealen zu kartieren. Mithilfe fluoreszierender Stoffe, die es in das Denkorgan injizierten, hat sein Team einige Wege im Neocortex der Nager-Probanden nachvollzogen.

Das Ergebnis: Die Karte zeige, dass der gesamte Kortex aus drei Haupt-Unternetzwerken besteht, die alle eine einzigartige räumliche Struktur aufweisen und über ausgewählte Regionen interagieren, schreiben die Forscher in ihrer Studie. Es ist also alles noch mal komplexer als sowieso schon gedacht. Was also ist damit anzufangen?

Bislang nicht allzu viel. "Da es Ähnlichkeiten zwischen dem Gehirn der Maus und dem des Menschen gibt, gewinnt man hiermit auch Erkenntnisse über das menschliche Gehirn", sagt Winfried Denk vom Max Planck Institut für Neurobiologie in München. "Aber eine Karte des menschlichen Gehirns ist das nicht."