Autor

Joachim Haß
Joachim Haß

Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation, Göttingen

Der Wissenschaftler: Joachim Haß (26 Jahre) hat in Göttingen Physik studiert. Seit Dezember 2005 arbeitet er am MPI für Dynamik und Selbstorganisation in der Abteilung für Nichtlineare Dynamik an seiner Doktorarbeit über die neuronale Repräsentation von Zeit und Bewegung.

Frage:

Wie nehmen Nerven Informationen auf?

Antwort:

Unser Gehirn besteht aus über einer Billion Nervenzellen, und ein Gutteil davon ist dafür da, Eindrücke unserer Umwelt zu verarbeiten. Die Art der Übertragung ist von Sinnesorgan zu Sinnesorgan sehr verschieden, aber sie alle haben eins gemeinsam: Sie funktionieren elektrisch.

Eine Nervenzelle - auch Neuron genannt - kann man sich vorstellen wie eine kleine Batterie. Aber wie kann man mit einer Batterie Informationen übertragen? Das Geheimnis liegt in den Verbindungen zwischen den Nervenzellen. Jede Zelle ist über lange Nervenfasern mit bis zu mehreren tausend anderen Zellen verbunden. Wo eine solche Faser mit der nächsten Zelle zusammen trifft, befindet sich eine Synapse, eine chemische Verbindungsstelle. Wenn eine Synapse aktiv ist, schüttet sie Chemikalien aus, die in dem angrenzenden Neuron buchstäblich „die Spannung steigen“ lassen. Wirken nun an einem einzigen Neuron viele dieser Synapsen gleichzeitig, kann sich die Spannung ganz beträchtlich erhöhen. Und dann geschieht etwas Unerwartetes: Die Spannung steigt immer noch weiter und weiter, obwohl die Synapsen gar nicht mehr wirken, sie erreicht eine Spitze - und fällt dann wieder auf ihren Ruhewert zurück. Dieser so genannte „Spike“ hat nun genug Kraft, die ganze Nervenfaser entlang zu wandern und am Ende wieder Synapsen für die nächste Zelle zu aktivieren.

Spikes und synaptische Aktivität sind die Sprache, in dem das Gehirn Informationen verarbeitet. Sinneseindrücke müssen nun in diese Sprache übersetzt werden. Dafür gibt es in jedem Sinnesorgan so genannte „Rezeptoren“, die mit einer Reihe von Neuronen verschaltet sind und deren Spannung sie in genau der gleichen Weise beeinflussen können wie die Synapsen. Im Auge zum Beispiel sitzen diese Rezeptoren auf der Netzhaut. Immer wenn an einer bestimmten Stelle der Netzhaut Licht einfällt, werden die dort sitzenden Rezeptoren aktiv und lösen in den ihnen zugeordneten Neuronen Spikes aus. Da diese Neuronen räumlich genauso angeordnet sind wie die Rezeptoren auf der Netzhaut, entsteht so ein Abbild des Gesehenen, ähnlich einer Pixelgraphik auf dem Bildschirm. Dies stellt aber nur die erste Stufe der Verarbeitung dar. Die „Rohdaten“ der Sinnesorgane werden nun durch eine ganze Kette von Verarbeitungsschritten geleitet. Durch die Art ihrer Verschaltungen wird jede Nervenzelle in den Sinnessystemen zu einem Spezialisten, der nur auf ganz bestimmte Eindrücke reagiert, zum Beispiel auf eine Farbe, eine Tonhöhe oder eine Lage von Objekten im Raum. So können alle für uns wichtigen Aspekte der Wirklichkeit erfasst werden: Kommt ein bestimmter Aspekt in der Umgebung vor, wird die entsprechende Nervenzelle aktiv und beginnt, Spikes zu „feuern“. Die Spezialisten dienen dann wiederum als Zulieferer für weitere Nervenzellen, die die vielen Einzelaspekte zu einem stimmigen Gesamtbild zusammensetzen. Auf diese Weise entsteht der Eindruck, dass wir zu jeder Zeit über alle Informationen aus der Umwelt verfügen. Aber dieser Eindruck ist trügerisch. Denn welche Aspekte wichtig sind und was ein stimmiges Gesamtbild ist, bestimmen die Evolution und die persönliche Entwicklung jedes Menschen. Das ist kein Grund, seinen Sinnen nicht mehr zu trauen, wohl aber, sich ihrer Grenzen bewusst zu sein.

 
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