Ein einziges Neuron reicht

Einige Mäuse

Nagetiere fühlen Impuls von nur
einem Neuron; © NCI Visuals Online

Arthur Houweling und Michael Brecht von der Humboldt Universität und dem Bernstein Zentrum für Computational Neuroscience Berlin haben dies herausgefunden. "Angesichts der großen Zahl von Neuronen im Kortex war man bisher meist davon ausgegangen, dass erst das Zusammenspiel großer Gruppen von Neuronen eine bewusste Wahrnehmung erzeugen kann. Wir zeigen, dass die Aktivität einzelner Neurone sehr viel bedeutungsvoller ist als bisher angenommen", erklärt Brecht die Ergebnisse.

Es ist bereits bekannt, dass die Anregung größerer Gruppen von Neuronen im somatosensorischen Kortex von Menschen einen taktilen Sinneseindruck hervorruft und auch Tiere reagieren auf eine solche Stimulation. Die Wissenschaftler um Brecht reizten nun einzelne Neurone, die am Tastsinn der Ratte beteiligt sind, mit winzigen Strömen im Bereich einiger Nanoampere, die jeweils circa 15 neuronale Impulse hervorriefen. Die Wahrnehmung der Ratte überprüften die Wissenschaftler mit Hilfe eines Verhaltenstests - die Ratten waren darauf trainiert, mit einer Leckbewegung auf Berührungsempfinden zu antworten. So konnten die Wissenschaftler zeigen, dass diese wenigen Impulse eines einzigen Neurons von der Ratte bemerkt werden können.

Das heißt jedoch nicht, dass die Aktivität eines jeden Neurons ins Bewusstsein gelangt - damit wäre das Gehirn überfordert. Wie gut die Ratte auf die erhöhte Aktivität eines Neurons reagiert, und ob sie diese überhaupt wahrnimmt, hängt von verschiedenen Faktoren ab - zum einen vom Neuronentyp und zum anderen von der Ansprechschwelle nachgeschalteter Neurone, die das Signal weiterleiten.

Dennoch zeigen die Experimente deutlich, dass das Gehirn weit weniger redundant arbeitet, als bisher gedacht. "Wir gehen davon aus, dass die neuronale Aktivität im Kortex wesentlich niedriger ist, als bisher angenommen. Der Kortex funktioniert sehr präzise und eine Empfindung kommt zumindest nicht in allen Fällen erst durch das Mitteln großer Populationen von Zellen zustande ", so Brecht.

MEDICA.de; Quelle: Bernstein Centers for Computational Neuroscience