Was spielt sich bei komplexen Herausforderungen im Gehirn ab? Forscher haben neue Einblicke in die Funktionsweise eines Bereichs gewonnen, der uns Sprachfähigkeit, Einfühlungsvermögen und Aufmerksamkeit ermöglicht. Sie konnten die Bedeutung dieses sogenannten Lobus parietalis inferior als „Interpretations-Zentrum“ des Gehirns bestätigen und genauer aufzeigen, wie raffiniert dieser Bereich arbeitet, wenn wir komplexe Informationen deuten müssen.
Die Hirnforschung hat in den letzten Jahren große Fortschritte gemacht und unserem Denkorgan viele Geheimnisse entlockt. So konnten etwa verschiedene Areale im Großhirn konkreten Aufgaben zugeordnet werden. Sie verarbeiten etwa unsere Bewegungen oder das, was wir sehen oder hören. Diese Regionen sind also für vergleichsweise klare Funktionen zuständig und reagieren auf konkrete Einflussgrößen. Doch das menschliche Gehirn besitzt bekanntlich auch weit komplexere Fähigkeiten, deren Grundlagen nach wie vor mysteriös bleiben. So ist es noch immer weitgehend unklar, welche Verarbeitungsprozesse der höheren geistigen Leistungsfähigkeit zugrunde liegen, die den Menschen auszeichnet.
Wie wird Komplexes verarbeitet?
Klar scheint, dass das Gehirn dabei auf Informationen zugreift, die bereits vorverarbeitet wurden – die sich also schon auf einem abstrakten Niveau befinden. Frühere Studien haben aufgezeigt, dass es bestimmte Bereiche im Gehirn gibt, die für diese Integrationsprozesse zuständig sind. Demnach spielt auch der Lobus parietalis inferior (IPL) im Scheitellappen eine solche Rolle: Es gab Hinweise darauf, dass er für Funktionen wie Aufmerksamkeit, Sprache und soziale Kognition – also die Fähigkeit sich in andere Menschen hineinzuversetzen, zuständig ist. Bisher blieb allerdings unklar, wie dieses Zentrum in der Lage ist, solche sehr unterschiedlichen Rollen zu übernehmen, erklären die Forscher um Ole Numssen vom Max-Planck-Institut für Kognitions- und Neurowissenschaften in Leipzig. Deshalb haben sie diesem interessanten Hirnbereich nun eine detaillierte Studie gewidmet.
Sie untersuchten dazu die Hirnaktivitäten von Freiwilligen, die geistige Aufgaben erledigen sollten, während sie in einem Magnetresonanztomografen lagen. Zunächst sollten sie dabei ihr Sprachverständnis unter Beweis stellen. Dazu sahen sie Wörter mit Bedeutungen wie „Taube“ und „Haus“, aber auch sinnlose Wörter wie „Pulre“. Die Aufgabe bestand dabei darin, zuzuordnen, ob es sich um ein echtes Wort handelt oder nicht. Anschließend war die Fähigkeit zur visuell-räumlichen Aufmerksamkeit gefragt: Die Studienteilnehmer sollten auf Reize auf der einen Seite eines Bildschirms reagieren, obwohl sie erwarteten, dass sich auf der anderen etwas abspielt. Bei der dritten Aufgabe kam dann der sogenannte Sally-Anne-Test als Herausforderung für die sozialkognitiven Fähigkeiten zum Einsatz. Dabei sahen die Probanden einen Comic, bei dem zwei Menschen miteinander interagierten. Am Ende stand eine Frage, die nur richtig beantwortet werden konnte, wenn sich der Proband in die Erfahrungen der dargestellten Personen hineinversetzen konnte.
Unterteilt und raffiniert verdrahtet
Wie die Forscher berichten, zeichnete sich in den Auswertungen der Hirnscans ab, dass der IPL Unterabteilungen besitzt – er ist in Bereiche mit unterschiedlicher Zuständigkeit aufgeteilt. Geht es um das Sprachverständnis, wird demnach der vordere Teil des IPL in der linken Hirnhälfte aktiv. Bei Aufmerksamkeit ist es hingegen der vordere Teil auf der rechten Hirnseite. Sind soziale Kompetenzen gefragt, ist offenbar eine Zusammenarbeit nötig: Dabei treten die hinteren IPL-Teile in beiden Hirnhälften gemeinsam in Aktion. „Soziale Kognition erfordert die meiste Interpretation. In diesem Fall arbeiten die IPL-Teile deshalb vermutlich auf beiden Hirnseiten zusammen“, erklärt Numssen.
Die einzelnen Unterbereiche des IPL arbeiten dann wiederum mit unterschiedlichen Regionen des restlichen Gehirns zusammen, geht aus den Analysen der Hirnaktivität hervor. Bei Aufmerksamkeit und Sprache verknüpft sie sich dabei jeweils vor allem mit Arealen auf einer Hirnseite. Bei den sozialen Fähigkeiten sind es Bereiche auf beiden Seiten. Auch hier scheint zu gelten: Je komplexer die Aufgabe, desto intensiver die Zusammenarbeit mit anderen Bereichen. „Unsere Ergebnisse geben damit Einblicke in die grundlegende Funktionsweise des menschlichen Gehirns. Sie zeigen, wie es dynamisch auf veränderte Anforderungen reagiert. Dazu verknüpft es spezialisierte einzelne Areale wie den IPL mit anderen allgemeineren Regionen”, resümiert Numssen. “Je anspruchsvoller die Aufgaben, desto intensiver vernetzen sich die einzelnen Areale miteinander.” Hochkomplexe Funktionen wie Sprache oder soziale Fähigkeiten würden somit möglich, so Numssen.
Es handelt sich beim IPL somit um einen Hirnbereich mit besonders menschlichen Funktionen, sagen die Forscher. Dies passt ihnen zufolge zu frühen Untersuchungen seines Pendants bei Menschenaffen. Demnach ist der IPL zwar auch bei unseren nächsten Verwandten im Tierreich für ihre teils beachtlichen kognitiven Leistungen verantwortlich. Doch es gibt Strukturen unseres IPL, die sich nicht bei den Menschenaffen wiederfinden. Dies legt nahe, dass sich das Hirnareal in der menschlichen Evolution weiterentwickelt hat und heute Schlüsselfunktionen der menschlichen Kognition ermöglicht. „Der IPL ist letztendlich das Areal, mit dem wir die Welt in unserer menschlichen Weise interpretieren“, sagt Numssen abschließend.
Max-Planck-Institut für Kognitions- und Neurowissenschaften, Fachartikel: elife, doi: 10.7554/eLife.63591
Wie frühkindlicher Zuckerkonsum unser Erkrankungsrisiko beeinflusst
