Systemische Umbestimmung.

aus spektrum.de, 19.09.2024                  Warum schauen wir beim Nachdenken oft nach oben? Vielleicht, weil eine für die Blicksteuerung wichtige Hirnregion auch bei Entscheidungsprozessen mitmischt.                            zu Jochen Ebmeiers Realien

 

Kognitionsforschung

Wenn das Stammhirn die Lösung erblickt
Evolutionär alte Hirnstrukturen steuern bei allen Wirbeltieren die Kopf- und Augenbewe-gungen. Überraschenderweise wirken sie auch an »höheren« Denkvorgängen mit.

 

von Katja Gaschler

Stammesgeschichtlich alte Strukturen im Hirnstamm beteiligen sich offenbar an Entscheidungs- und Denkvorgängen. Das ist verblüffend, weil üblicherweise die Großhirnrinde als »Sitz des Denkens« gilt. Ein Team um den Neurobiologen David J. Freedman von der University of Chicago berichtet darüber im Fachjournal »Nature Neuroscience«.

Die so genannten Colliculi superiores (die »oberen Hügelchen«) im Hirnstamm ermöglichen es Wirbeltieren, sich im Raum zu orientieren, indem sie die Augen- und Kopfbewegungen steuern. Das ist schon länger bekannt. Freedman und sein Team haben jetzt festgestellt, dass diese Hirnbereiche noch weitere Funktionen ausüben. Die Fachleute überwachten bei Makaken (einer Gattung der Altweltaffen) die neuronale Aktivität in den Colliculi superiores sowie in einem Teil der Großhirn-rinde, dem posterioren parietalen Kortex, während die Tiere entscheiden mussten, ob ein wanderndes Punktmuster zu einem Set an definierten Bewegungsrichtungen gehört. Die evolutionär alten Strukturen im Hirnstamm zeigten sich dabei erstaun-licherweise aktiver als die untersuchten Areale in der Großhirnrinde. Als die For-scher die Colliculi superiores chemisch vorübergehend inaktivierten, konnten die Tiere die Aufgaben kaum mehr lösen.

»Die Colliculi superiores sind wirklich ein überraschender Ort für derartige kogni-tive Signale«, sagt Freedman. Früher hatte man diesen evolutionär recht ursprüng-lichen Hirnbereich nur mit einfacher visueller Orientierung und reflexhaften moto-rischen Funktionen in Verbindung gebracht. Wenn es darum geht, visuelle Infor-mation richtig einzuordnen, hatte sich dagegen die untersuchte Großhirnrinden-region im posterioren parietalen Kortex, also im hinteren Teil des Scheitellappens, hervorgetan. Die neuen Erkenntnisse sprechen dafür, dass das Stammhirn hier ge-wissermaßen mitdenkt. Ob Fische, Reptilien oder Säuger – sie alle müssen, um zu überleben, Objekte in ihrem Sichtfeld schnell einschätzen können: Ist das da vorn ein Hindernis, ein Raubtier oder eine leckere Beute? Die Colliculi superiores er-möglichen nicht nur, Kopf und Augen und damit die Aufmerksamkeit entspre-chend auszurichten, sondern mischen anscheinend auch bei anspruchsvolleren visuellen Entscheidungsprozessen mit.

In der monatelangen Trainingsphase hatte das Team um Freedman die Affen immer wieder mit Fruchtsaft belohnt, sobald sie ein Muster per Tastendruck der richtigen Bewegungskategorie zuordneten. Den Kopf zu wenden, war den Tieren während der Messungen nicht möglich, und die Reize wurden so präsentiert, dass die Äffchen sie starr fixieren mussten. Kleinste Augenbewegungen standen laut dem Autorenteam nicht mit der kognitiven Aufgabenlösung im Zusammenhang. Auf Grund ihres Versuchsdesigns konnten die Forscher vielmehr jene Aktivität in den Colliculi superiores herausfiltern, die offenbar allein mit dem Kategorisieren zusammenhing. Als die Versuchsleiter die Hirnregion chemisch lahmlegten, ließ auch das Vermögen der Makaken, die Bilder richtig einzuordnen, dramatisch nach und erholte sich erst wieder, als die betäubende Wirkung nachließ. »Selbst bei Auf-gaben, bei denen die Tiere ihre Augen nicht bewegen und ihre Aufmerksamkeit nicht auf verschiedene Orte richten müssen, ist der Colliculus superior an diesen komplexeren kognitiven Verhaltensweisen beteiligt«, sagt Freedman.

Vielleicht verleihe die Aktivierung der motorisch wichtigen Hirnreale uns beim Problemlösen erst richtig »Schwung«, so die Spekulation. Tatsächlich fällt auf, dass Menschen oft unwillkürlich Augenbewegungen und Handgesten nutzen, wenn sie versuchen, sich an etwas zu erinnern oder wenn sie sich zwischen Alternativen entscheiden wollen. Wird man etwa gefragt, was es gestern zum Abendessen gab, schweift der Blick oft unwillkürlich nach oben, als ob die Antwort an der Decke stehen würde. Das könnte daran liegen, dass beim Überlegen die Colliculi superi-ores rekrutiert werden, vermutet auch die Erstautorin Barbara Peysakhovich, ehemals Doktorandin in Freedmans Labor, jetzt Postdoc in Harvard.

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Möglicherweise spielt bei Vögeln die entsprechende Hirnregion bei visuell getrie-benen Denkvorgängen eine noch bedeutendere Rolle. Bei ihnen ist dieser Teil des Hirnstamms nämlich besonders gut ausgebildet. Die Colliculi superiores sind nah dran am visuellen In- und motorischen Output. Ihre Beteiligung an kognitiven Prozessen könnte somit Wirbeltieren vielleicht ermöglichen, blitzschnelle Ent-scheidungen zu treffen. 

 

Nota. - Dass unser Gehirn ein System ist, wird keiner bestreiten. Aber dass es ein System ist, ist längst nicht selbstverständlich. Die evolutionär älteren Teile und die jüngeren, 'rezenteren', sind keine über einander gelagerten Schichten, die immer nur nach einander aktiviert werden, sondern sind so, wie sie historisch nun einmal da sind, beteiligt an ein und demselben Prozess. Im Systemverbund werden sie um be-stimmt zu ebenbürtigen Teil-Habern.

JE