Nervenleitungen im Gehirn: zehn Prozent reichen

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FORSCHUNG
Nervenleitungen im Gehirn: zehn Prozent
reichen
Wenn man neunzig Prozent der Nervenverbindungen kappt, arbeitet das menschliche
Gehirn trotzdem noch prima. Das behaupten zumindest Neurowissenschaftler - und
haben Beispiele aus dem Straßenverkehr parat.
Das Gehirn ist ein kompliziertes Netzwerk aus Milliarden von Nervenzellen, die direkt oder über
Umwege miteinander verbunden sind. Über diese Verbindungen gelangen elektrische Signale von A
nach B. Nur so können wir uns daran erinnern, was gestern jemand zu uns gesagt hat, und können uns
überlegen, was wir ihm in einer E-Mail heute darauf antworten wollen.
Wissenschaftler vom Bernstein-Center in Freiburg und von der Königlich-Technischen Hochschule in
Stockholm stellen jetzt eine gewagte These auf: Selbst wenn man 90 Prozent aller Verbindungen in
dem komplizierten Netzwerk Gehirn unterbricht, funktioniere es noch immer zufriedenstellend.
Lediglich die wichtigsten Nervenleitungen müssten intakt bleiben, damit noch alle Bereiche des
Gehirns zugänglich sind, berichten Simachew Abebe Mengiste und seine Kollegen im Journal
"Scientific Reports", einem Onlinemagazin von "Nature." Das zeigt: "Ein komplexes Netzwerk lässt
sich auch dann noch kontrollieren, wenn ein hoher Prozentsatz von nichtkritischen Verbindungen
verloren geht", sagt Simachew Abebe Mengiste der DW.
Ein Beispiel aus dem Autofahrerleben
Das sei genauso wie im Straßenverkehr, erklärt Mitautor Arvind Kumar von der KöniglichTechnischen Hochschule Stockholm im DW-Interview. "Auch wenn einige der Straßen in einer Stadt
blockiert sind, durch Baustellen etwa, funktioniert das System noch - solange jedes Gebäude in der
Stadt über andere Wege erreichbar ist."
"Aber Moment!", wird da jeder rufen - wenn 90 Prozent der Straßen gesperrt sind, wird im Verkehr
nichts mehr funktionieren. Gar nichts! Stattdessen würde großes Chaos ausbrechen: Wegen
kilometerlange Staus käme niemand mehr von A nach B. Das stimmt, gibt Kumar zu - aber "daran
können wir etwas ändern. Wir müssen einfach nur die Bandbreite der Straßen erhöhen." Mit anderen
Worten: die verbleibenden Straßen ausbauen und verbreitern. Dann gibt es auch keine Staus mehr.
Und jeder kommt in angemessener Zeit dorthin, wo er hin möchte. Wir bräuchten nicht viele
Verbindungen - sie müssen nur breit genug sein, fasst er zusammen.
Zwi Nervenzellen kommunizieren über elektrische Signale miteinander
Wenn es um breitere Straßen und zusätzliche Autobahnspuren geht, endet die Analogie zum Gehirn.
Denn das ist da gar nicht nötig. Zwischen zwei Nervenzellen sind keine Autos unterwegs, sondern
elektrische Signale. Und die nehmen keinen räumlichen Platz ein, Staus sind unbekannt. "Es gibt
niemals so viele Informationen, dass die Nervenzellverbindungen sie nicht transportieren könnten."
Überdimensioniert
"Das Gehirn arbeitet nie bei voller Kapazität", sagt Kumar. Man könne eine Menge Nervenleitungen
verlieren, ohne dass das auffalle - jedenfalls solange es um das tagtägliche Verhalten gehe und nicht
um Höchstleistungen.
Die Frage, ob ein Gehirn tatsächlich noch genauso leistungsfähig ist, wenn 90 Prozent seiner
Verbindungen durchtrennt sind, kann Kumar allerdings nicht beantworten. "Das wissen wir nicht.
Aber klar ist: Etwas Beeinträchtigung schadet dem Hirn nicht." Das menschliche Gehirn enthält knapp
100 Milliarden Nervenzellen und noch ein Vielfaches von Verbindungen zwischen ihnen. "Je älter wir
werden, desto mehr dieser Verbindungen verlieren wir sowieso", erklärt er. Dreijährige haben doppelt
so viele Synapsen wie Erwachsene, ab einem Alter von zehn Jahren nimmt die Zahl der
Nervenverbindungen wieder ab.
Wie viele Verbindungen sich unbeschadet entfernen lassen, hängt allerdings auch davon ab, welche
genau man durchtrennt. "Stellen Sie sich einen dreidimensionalen Raum vor und eine Fliege darin",
sagt Kumar. "Wenn Sie der Fliege die Beine abtrennen, wird sie noch immer alle Punkte im Raum
erreichen können. Verliert sie hingegen ihre Flügel, ist sie auf Wände, Decken und Boden beschränkt."
Zertrennt man Verbindungen, die für die Funktion des Gehirns wirklich entscheidend sind, ist
möglicherweise schon Schluss, bevor der Schwellenwert von 90 Prozent erreicht ist.
Erkrankungen des Gehirn verstehen
Die Ergebnisse, die Kumar
und seine Kollegen am
Computer gewonnen haben,
"können dabei helfen,
degenerative Erkrankungen
des Gehirns besser zu
verstehen", sagt der
Neurowissenschaftler.
Alzheimer-Demenz zum
Beispiel.
Alzheimer-Patienten können
nicht mehr auf ihre
Erinnerungen zurückgreifen.
Und das liegt laut Kumar an
fehlenden
Nervenverbindungen, die
Video ansehen
02:35
Gefürchtet: Diagnose Alzheimer (19.09.2015)
zum Zentrum des
Gedächtnisses führen. "Auch
wenn die Erinnerungen noch
da sind - wenn kein Weg
dorthin führt, kann man sie
nicht finden."
Die Idee, das Gehirn und seine Erkrankungen im Computer nachzubilden und dadurch besser zu
verstehen, ist nicht neu. Genau das versucht das Human Brain Project, ein Großprojekt der
Europäischen Kommission. Das US-Projekt Brain Initiative will das Gehirn mit seinen
Nervenaktivitäten kartieren.
Seine Forschungsergebnisse hätten aber auch allgemeine Bedeutung, ergänzt Simachew Abebe
Mengiste: "Sie zeigen, mit welchen Mechanismen sich die Funktionalität eines komplexen Netzwerk
bewahren lässt, das angegriffen wird."
Kumar und seine Kollegen planen als nächstes, ihre Theorie an Versuchstieren zu überprüfen. Es gibt
Mäuse, deren Erbgut so verändert ist, dass sie besonders anfällig für Alzheimer sind. Wie viele
Nervenverbindungen sie verlieren können, bevor die Tiere deutliche Krankheitssymptome zeigen, will
Kumar jetzt herausfinden.
D I E R E D A K T I O N E M P F I E H LT
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Datum 22.12.2015
Autorin/Autor Brigitte Osterath
Schlagwörter Gehirn, Hirn, Neurowissenschaften, Straßen, Verkehr, Nerven, Wissenschaft
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