Tiefer Blick in die Gehirnfunktion

Wie das Gehirn die beeindruckende Vielfalt unseres Denkens, Fühlens und Handelns hervorbringt, wird seit Jahren mit bildgebenden Verfahren wie der funktionellen Magnetresonanztomographie erforscht. Doch trotz mittlerweile zehntausender Studien dieser Art ist es schwierig geblieben, die genauen Funktionen von Hirnregionen zweifelsfrei zu identifizieren. Jülicher und Düsseldorfer Neurowissenschaftler schlagen nun einen neuen Ansatz vor, um die basalen „Kernfunktionen“ systematisch ans Licht zu bringen.

Mit der in den 1990ern entwickelten funktionellen Magnetresonanztomografie (fMRT) können Wissenschaftler die Gehirnaktivität eines Probanden verfolgen, während dieser im MRT-Scanner eine Aufgabe ausführt oder auf Reize reagiert. Bis heute ist die das Verfahren in tausenden Studien eingesetzt worden, um den „Sitz“ der unterschiedlichsten Verhaltensfunktionen im Gehirn zu bestimmen. Fachsprachlich spricht man von „behavioralen Funktionen“. Trotz allem hat es sich als schwierig erwiesen, auf diese Weise die genauen Aufgaben und komplexe Zusammenarbeit der bekannten anatomischen Areale und Netzwerke zu verstehen. Bis jetzt ergeben die vielen Einzelergebnisse kein klares Bild.

Jülicher und Düsseldorfer Hirnforscher machen sich nun für einen neuen Ansatz stark und empfehlen dabei im Kern eine Umkehrung der bisherigen Praxis: Statt mit vordefinierten Verhaltensfunktionen zu beginnen und diesen Gehirnregionen zuzuordnen, würde zunächst eine anatomisch definierte Hirnregion ausgewählt. Auf Basis eines weitreichenden statistischen Screenings nach möglichen behavioralen Verbindungen, würde dann ein „behaviorales Profil“ gewonnen.

Die neue Vorgehensweise kann sich auf Fortschritte in der statistischen Methodik und rasant gewachsene Datenverfügbarkeit stützen. „Inzwischen sind zahlreiche Bedingungen in zahlreichen Personen getestet worden und umfangreiche Datenbanken machen die Ergebnisse zugänglich“, sagt Prof. Simon Eickhoff, Letztautor des Artikels und Direktor des Bereichs Gehirn und Verhalten am Institut für Neurowissenschaften und Medizin des Forschungszentrums Jülich sowie des Instituts für systemische Neurowissenschaften am Universitätsklinikum Düsseldorf.

Mithilfe des neuen Ansatzes könnte dieser Datenschatz die Basis für eine zukünftige „funktionelle Karte“ und ein tieferes, skalenübergreifendes Verständnis des Gehirns liefern. „Wir können damit jetzt sozusagen die mittlere Ebene in Angriff nehmen“, sagt Eickhoff. Verglichen mit dem, was über die höheren Ebenen komplexen Verhaltens und niedrigeren Ebenen der Neurophysiologie und Anatomie der Zellen und Netzwerke bekannt sei, liege diese bisher weitgehend im Dunkeln.

Die verschiedenen Ebenen der Hirnorganisation miteinander zu verknüpfen, ist eines der zentralen Ziele des Europäischen Human Brain Project, zu dem die Forscher beitragen. Mit etwa 500 beteiligten Wissenschaftlern in 19 Europäischen Nationen ist es eines der größten neurowissenschaftlichen Projekte weltweit. Die wissenschaftliche Leiterin des Projekts, Prof. Katrin Amunts ist Koautorin des Artikels. Im Human Brain Project wird das gesammelte Wissen der Hirnforschung systematisiert, um es in das bisher umfassendste Modell des Gehirns zu integrieren.

Die Arbeit der Bildgebungsexperten wird unter anderem den HBP-Atlas eingehen, den bislang umfangreichsten 3D-Atlas des Gehirns, den das Projekt Neurowissenschaftlern, Neuropsychologen und Ärzten weltweit zur Verfügung stellt. Der Atlas wird über viele Größenskalen zoombar sein und zahlreiche Aspekte der Gehirnorganisation reflektieren, von der genetischen Ebene, den Zellen und Netzwerken bis hinauf zu der Ebene des Verhaltens. Eine überarbeitete und wesentlich erweiterte Version wird in Kürze zugänglich gemacht.

http://www.fz-juelich.de/SharedDocs/Pressemitteilungen/UK/DE/2018/18-03-26-hbp_gehirn-funktion.html