Wir greifen Kaffeetassen, das Handy, unsere Schlüssel… Diese alltäglichen Bewegungen erscheinen uns einfach und selbstverständlich – doch genau betrachtet basieren sie auf einem erstaunlich komplexen Zusammenspiel: Die Merkmale von Objekten werden dabei im Sehzentrum des Gehirns verarbeitet und dann in motorische Befehle verwandelt, die eine an den jeweiligen Gegenstand angepasste Greifbewegung ermöglichen. Wie wichtig die korrekte Funktion dieses Systems ist, wird besonders deutlich, wenn es bei Nervenverletzungen gestört ist – oder etwa beim Verlust einer ganzen Hand.
Um Menschen mit solchen Behinderungen möglichst natürliche Bewegungsfähigkeiten zurückzugeben, arbeiten Wissenschaftler an der Entwicklung von sogenannten Neuroprothesen. Diese technischen Systeme können Nervenreize weiterleiten oder in komplexe Bewegungen von elektronischen Einheiten umsetzen. Um komplexe Abläufe möglichst gut nachzuahmen, sind allerdings detaillierte Einblicke nötig, was natürlicherweise bei der Bewegungsplanung abläuft.
Dem Greifen auf der Spur
Diesem Forschungsthema widmen sich die Neurowissenschaftler um Hansjörg Scherberger vom Deutschen Primatenzentrum in Göttingen. Als Modell für den Menschen dienen ihnen dort Rhesusaffen, denn sie verfügen ähnlich wie wir über ein hochentwickeltes Nerven- und Sehsystem sowie eine ausgeprägte Feinmotorik bei Greifbewegungen. Wie die Forscher berichten, haben frühere Forschungsergebnisse bereits detaillierte Einblicke darin geliefert, welche Hirnregionen der Affen beim Greifen von zuvor gesehenen Gegenständen eine Rolle spielen.
Demnach kommt es dabei zu bestimmten Aktivitätsmustern im sogenannten anterioren intraparietalen Areal, im für die Hände zuständigen Bereich des ventralen prämotorischen Kortex sowie im primär-motorischen Kortex. Doch wie sind diese Aktivitätsmuster mit der Muskelsteuerung von Arm und Hand verknüpft? Bisher gab es kein detailliertes Modell, das den gesamten Prozess von der Verarbeitung der visuellen Informationen bis zum Greifen eines Objektes auf neuronaler Ebene abbilden konnte, betonen die Wissenschaftler.
Wie sie erklären, waren für die Entwicklung eines solchen Modells nun genaue Daten zum Greifverhalten nötig. Geliefert haben sie ihnen zwei Rhesusaffen, die darauf trainiert wurden, 42 Gegenstände von unterschiedlicher Form und Größe zu greifen. Dabei trugen die Affen einen Datenhandschuh, der die Bewegungen des Arms, der Hand und der Finger genau erfasste. Die Aufforderung zum Greifen erhielten die Tiere durch ein kurzes Anleuchten des jeweiligen Objekts. Die Versuchsbedingungen konnten dadurch Aufschluss darüber geben, zu welchem Zeitpunkt die verschiedenen Hirnareale aktiv sind, um ausgehend von den visuellen Signalen die Greifbewegung und die damit verbundenen Muskelaktivierungen zu erzeugen.
