1. Was ist ein Gedanke?

Im Grund könnte alles so einfach sein: Ich denke an meine Großmutter, und schon funkt in meinem Gehirn eine bestimmte Nervenzelle – mein Großmutter-Neuron. So ähnlich dachte sich das der polnische Neurophysiologe Jerzy Konorski im Jahr 1967, als er die Theorie der „gnostischen Neuronen” (von gnosis, griechisch: Erkenntnis) aufstellte. Jedem Objekt unserer Gedanken, sei es eine Person, ein Gegenstand oder eine Tätigkeit, entspräche somit ein Neuron – vielleicht auch ein Grüppchen von Neuronen.

Diese Vermutung schienen Beobachtungen des kalifornischen Neurochirurgen Itzhak Fried zu bestätigen, der mit epilepsiekranken Versuchspersonen arbeitete. Sie trugen Elektroden tief im Gehirn, damit die Ärzte die Anfallsherde besser lokalisieren konnten. 2005 entdeckte Fried mithilfe dieser Elektroden einzelne Nervenzellen, die nur beim Anblick eines ganz bestimmten Menschen aktiv wurden. In einem Fall handelte es sich um den amerikanischen Ex-Präsidenten Bill Clinton, in einem anderen um die Schauspielerin Halle Berry. In beiden Fällen war die prominente Persönlichkeit den Patienten sehr vertraut, und das Neuron reagierte nicht nur auf Fotos, sondern auch auf den Schriftzug mit dem Namen – es war also in der Tat auf die Person und nicht nur auf deren Gesicht spezialisiert.

Doch so etwas ist selten. Denn wie wir heute wissen, gibt es die Entsprechung „ein Neuron – ein Gedanke” zwar tatsächlich im Gehirn – sie scheint aber eher die Ausnahme als die Regel zu sein. Bei Alltagsgegenständen wie Tassen, Tischen oder Bäumen funktioniert unser Denken nicht auf diese Weise. Denn erstens müsste unser Gehirn dann für alle je gesehenen oder erdachten Objekte mindestens ein Neuron haben, und das ist selbst bei der gigantischen Menge unserer Nervenzellen kaum vorstellbar. Zweitens müsste es für unbekannte Objekte „Leer-Neuronen” bereit halten – doch auf solche Leerstellen im Gehirn deutet nichts hin. Und drittens müsste man bei der Untersuchung des Gehirns, beispielsweise unseres Sehsystems, auf „Konvergenz-Zentren” stoßen, also auf Punkte, an denen beim Anblick eines bestimmten Objekts die neuronalen Erregungen zusammenlaufen. Aber solche Strukturen hat man nicht gefunden. Unsere Wahrnehmung hat keinen Oberaufseher, keinen Chef. Um es mit den Worten des Hirnforschers Wolf Singer zu sagen: „Es gibt keinen Beobachter im Gehirn.”

Singer leitet die Abteilung Neurophysiologie des Max-Planck-Instituts (MPI) für Hirnforschung in Frankfurt am Mian. Dort wird seit Jahrzehnten das visuelle System an Versuchstieren wie Katzen und Affen untersucht. Wenn man das Sehen verstanden hat, so die Idee, hat man im Prinzip auch das Denken verstanden, denn unser Großhirn ist in allen Bereichen auf ähnliche Weise organisiert und aufgebaut.

Allerdings ist das visuelle System alles andere als einfach strukturiert. Mehr als 30 unterscheidbare Areale sind mit Teilaufgaben des Sehens beschäftigt, etwa mit der Analyse von Linien und Kanten, von Bewegungen oder von Farben. Selbst wenn man versucht, eine Schemazeichnung anzufertigen, in der diese Areale als Kästchen erscheinen und die Verbindungen zwischen ihnen als Striche, ergibt sich ein labyrinthischer Schaltplan.

Das Ganze funktioniert etwa so: Wenn unsere Augen einen roten Ball sehen, der von links nach rechts fliegt, werden unterschiedliche Areale im Gehirn gleichzeitig aktiv: Sie verarbeiten unabhängig voneinander Farbe, Form und Bewegung.

Doch wie – und das ist die entscheidende Frage – wird dann alles wieder zusammengefasst, sodass der Eindruck der zusammenhängenden Erkenntnis („Ein roter Ball fliegt von links nach rechts”) entsteht? Die Wahrnehmungsforscher nennen dies das „ Bindungsproblem” – es ist ein großes und noch nicht gelöstes Rätsel der Wissenschaft. Zwar gibt es Hinweise auf Zusammenschaltungen im optischen System, aber, so Singer: „Das Prinzip wird nicht konsequent durchgehalten.” Es muss noch ein weiteres Bindungsprinzip geben, und nach einer Idee des deutschen Neuroinformatikers Christoph von der Malsburg könnte es ein zeitliches sein: Mehrere Neurone bilden einen Verbund, indem sie zur gleichen Zeit aktiv sind. „Ensemble” nennen das die Hirnforscher. Dieses Ensemble könnte die neuronale Entsprechung einer Wahrnehmung, aber auch einer Vorstellung, einer Erinnerung oder eines Gedankens sein.

Entscheidende Experimente gab es dazu in den Achtzigerjahren am MPI in Frankfurt: Wolf Singer entdeckte mit Elektroden, dass in der Sehrinde von Katzen benachbarte Nervenzellen dazu neigen, synchrone Salven von Nervensignalen abzufeuern, wenn sie mit bestimmten Lichtreizen aktiviert werden.

Später fanden andere Forscher in Singers Team bei Experimenten mit Affen etwas noch Interessanteres: Zwei Gruppen von Nervenzellen, die jeweils auf unterschiedliche Bereiche im Gesichtsfeld ansprachen, synchronisierten ihre Entladungen, wenn sich ein Lichtbalken durch beide Sehbereiche bewegte. Dieselben Zellgruppen feuerten jedoch völlig asynchron, wenn sie durch zwei voneinander unabhängige, sich in verschiedene Richtungen bewegende Lichtbalken gereizt wurden – das Gehirn fasste sie also nicht als Einheit auf.

Inzwischen gibt es eine ganze Fülle von experimentellen Ergebnissen, die mit der Hypothese von der Malsburgs vereinbar sind. Ist damit das Bindungsproblem gelöst? Wissen wir, wie Wahrnehmung funktioniert? „Der direkte Beweis für eine kausale Beziehung zwischen Synchronisation und Wahrnehmung steht noch aus” , sagt Singer. Und verallgemeinert: „Niemand vermag zur Zeit mehr als Vermutungen darüber zu äußern, wie die neuronalen Entsprechungen eines Gedankens im Gehirn strukturiert sind. Es handelt sich mit Sicherheit um an verschiedenen Hirnorten organisierte, raumzeitliche Muster. Aber deren Analyse wirft zurzeit mehr Fragen auf als sie beantwortet.” Ungelöst ist zum Beispiel, wie solche oszillierenden Ensembles aus verschiedenen Sinnesbereichen (Sehen, Hören, Fühlen) miteinander verbunden sind. Oder wie das Gehirn zwischen Wahrnehmen und Handeln vermittelt.

Wie wird zum Beispiel der Begriff „Ball” in Sprache umgesetzt, also in das Wort „Ball”? Hirnforscher untersuchen diese Prozesse intensiv, zum Beispiel am Max-Planck-Institut für neuropsychologische Forschung in Leipzig und am MPI für Psycholinguistik im niederländischen Nimwegen. Doch bisher wissen die Neurolinguisten mehr über das „Wo” – die Lage der einzelnen Sprachzentren im Gehirn – als über das „Wie”.

Peter Indefrey, Mediziner und Sprachwissenschaftler, erforscht in Nimwegen, wie aus Gedanken Wörter und Sätze geformt werden, und wo das im Gehirn geschieht. 82 Studien hat er vor Kurzem ausgewertet, in denen Forscher mit bildgebenden Verfahren wie der Positronen-Emissions-Tomographie (PET) ins menschliche Gehirn schauten, um diese Frage zu klären. Ergebnis: Allein bei der Suche nach einem Wort für ein Tier auf einem Foto werden in Sekundenschnelle bis zu sechs Gehirnebenen durchlaufen, von der Bedeutungsebene („Belebt? Bekannt? Ein Tier?”) über die Suche im kopfeigenen Lexikon („Wie heißt es?”) bis zu den Silben und Lauten des Worts. Schließlich müssen noch motorische Prozesse in Gang gesetzt werden, damit das richtige Wort auch ausgesprochen werden kann.

Diese Prozesse finden in ganz unterschiedlichen Hirnbereichen statt, die teilweise weit auseinander liegen: So sind etwa die Sprachlaute von Wörtern im hinteren Schläfenlappen gespeichert, während das Zusammensetzen der Laute zu Silben im so genannten Broca-Zentrum im Frontallappen des Gehirns erfolgt.

Bei der Suche nach dem richtigen Wort kann einiges schief gehen: Das Wort wird nicht gefunden („Es liegt mir auf der Zunge” ), es wird ein falsches Wort gewählt, Silben werden verdreht oder es kommt zu Artikulationsstörungen.

Rätselhaft ist für Indefrey vor allem die vorsprachliche Ebene, also die Frage: Wie entwickelt sich aus dem Anblick des Fotos der abstrakte Denkprozess? Und inwieweit ist er schon von Sprache beeinflusst? Denn wenn man für etwas keinen Namen hat, denkt man auch nicht dran. So wird das Bauernkind, das irgendwann das Wort „Färse” gehört hat, wahrscheinlich eines Tages lernen, das damit bezeichnete junge weibliche Rind, das noch nicht gekalbt hat, von anderen Rindern zu unterscheiden – im Gegensatz zu einem Stadtkind, dem diese Bezeichnung niemals begegnet und das sich deshalb über „Färsen” keinerlei Gedanken macht.

Apropos „Gedanken machen”: Nach Indefrey gibt es experimentelle Hinweise, dass auch beim reinen Nachdenken, also beim „stillen Sprechen”, alle Ebenen der Wortproduktion benutzt werden, „bis hin zur Silbenbildung und einer leichten Aktivierung der motorischen Zentren”. Wenn wir an unsere Großmutter denken, rumort also sozusagen das Wort „Oma” in unserem Hirn. Judith Rauch ■