Inter­view – Univ. Prof. Tho­mas Klaus­ber­ger: Was geschieht beim Denken?

10.11.2011 | Medizin

Was pas­siert im Gehirn rein bio­lo­gisch wäh­rend eines kogni­ti­ven Pro­zes­ses? Dies ist laut Univ. Prof. Tho­mas Klaus­ber­ger, Lei­ter der Abtei­lung für kogni­tive Neu­ro­bio­lo­gie am Zen­trum für Hirn­for­schung der Medi­zi­ni­schen Uni­ver­si­tät Wien, die Kern­frage sei­nes Fach­ge­biets, wie er im Gespräch mit Corina Pet­scha­cher erklärt.


ÖÄZ: Was genau ver­steht man unter dem Fach­ge­biet kogni­tive Neu­ro­bio­lo­gie?

Klaus­ber­ger: Die Idee, die hin­ter der kogni­ti­ven Neu­ro­bio­lo­gie steckt, ist kogni­tive Pro­zesse zu unter­su­chen, zu ver­ste­hen, wie kom­plexe Vor­gänge, wie Ler­nen, unser Gedächt­nis und das Tref­fen von Ent­schei­dun­gen auf zel­lu­lä­rer Ebene funk­tio­nie­ren. Unser Augen­merk ist dar­auf gerich­tet, wel­chen Zel­len wel­che Auf­gabe bei die­sen Pro­zes­sen zukommt und wie sie mit­ein­an­der inter­agie­ren. Die Kern­frage unse­res Fach­ge­biets lau­tet: ‚Was pas­siert in unse­rem Gehirn rein bio­lo­gisch wäh­rend eines kogni­ti­ven Pro­zes­ses?’

Woran for­schen Sie momen­tan kon­kret?

Der Auf­bau des Gehirns auf zel­lu­lä­rer Ebene ist noch immer weit­ge­hend unklar. Wir beschäf­ti­gen uns spe­zi­ell mit dem cere­bra­len Cor­tex, der für viele Arten von Kogni­tion ver­ant­wort­lich ist. Bis heute wis­sen wir noch immer nicht genau, wel­che und wie viele ver­schie­dene Ner­ven­zel­len es dort gibt und wel­che Auf­ga­ben sie erfül­len. Es wur­den Ner­ven­zel­len ent­deckt, die Infor­ma­tio­nen kodie­ren und andere, die eine Art ‚Ampel’ im Ver­kehr der Infor­ma­tio­nen dar­stel­len und ent­schei­den, in wel­che Rich­tung der Infor­ma­ti­ons­fluss geht und wann wel­che Infor­ma­tio­nen zusam­men­ge­fügt wer­den. Diese Neu­rone geben so den Arbeits­rhyth­mus des Gehirns bei kogni­ti­ven Pro­zes­sen vor. Momen­tan unter­su­chen wir, wie die ver­schie­de­nen Typen von Neu­ro­nen wäh­rend ganz ein­fa­cher kogni­ti­ver Tasks funk­tio­nie­ren, wie sie mit­ein­an­der in Raum und Zeit und auf mole­ku­la­rer Ebene inter­agie­ren. Zur Dar­stel­lung die­ser Pro­zesse ver­wen­den wir eine Viel­zahl von unter­schied­li­chen Metho­den, ange­fan­gen bei der Elek­tro­phy­sio­lo­gie, mit deren Hilfe die Akti­vi­tät der Ner­ven­zel­len gemes­sen wer­den kann, bis hin zur His­to­lo­gie, bei der die Ner­ven­zel­len und ihre Fort­sätze und Ver­bin­dun­gen im Mikro­skop sicht­bar wer­den. Aber auch Com­pu­ter­ana­ly­sen kom­men zum Ein­satz, mit denen ver­sucht wird, die ver­schie­de­nen Aspekte zusam­men­zu­fü­gen.

Wel­che Ergeb­nisse konn­ten Sie in der Ver­gan­gen­heit mit Ihrer For­schung erzie­len?
Bis­her wur­den die Ner­ven­zel­len des Gehirns haupt­säch­lich auf der Basis von his­to­lo­gi­schen Erkennt­nis­sen klas­si­fi­ziert. Wir konn­ten in den letz­ten zehn Jah­ren nach­wei­sen, dass die Ner­ven­zel­len, die auf­grund his­to­lo­gi­scher Merk­male ein und der­sel­ben Kate­go­rie zuge­ord­net wer­den, im arbei­ten­den Gehirn auch die­sel­ben Funk­tio­nen haben. So sind bei­spiels­weise Pyra­mi­den­zel­len für die Ver­ar­bei­tung von Infor­ma­tio­nen zustän­dig. Dane­ben gibt es zahl­rei­che, ver­schie­dene Inter­neu­rone, die dafür ver­ant­wort­lich sind, dass ein Arbeits­rhyth­mus im Gehirn ent­steht. Die ver­schie­de­nen Inter­neu­rone über­neh­men dabei unter­schied­li­che Auf­ga­ben, die wir zum Teil bereits ent­schlüs­seln konn­ten. Ein ganz spe­zi­el­les Inter­neu­ron, die soge­nannte axo-axo­nale Zelle, stellt syn­ap­ti­sche Ver­bin­dun­gen zu den Pyra­mi­den­zel­len nur über den soge­nann­ten Axon­hü­gel her. Die­ser stellt einen Teil der Ner­ven­zelle dar, der ent­schei­dend dafür ist, ob die Zelle aktiv wird oder nicht. Daher übt die­ses Inter­neu­ron eine ganz genaue Kon­trolle über die Pyra­mi­den­zel­len aus. Wir konn­ten zei­gen, dass sie dafür ver­ant­wort­lich sind, dass spe­zi­elle Rhyth­men, wie der Theta-Rhyth­mus über diese axo-axo­ni­sche Zelle auf die Pyra­mi­den­zel­len über­tra­gen werden.

Wel­che Schnitt­stel­len gibt es zwi­schen Ihrer For­schung und der Kli­nik?
Wir betrei­ben Grund­la­gen­for­schung. Unsere Ergeb­nisse wer­den in Zukunft sehr rele­vant für die Kli­nik sein, auch wenn sich unsere For­schung momen­tan noch in den Anfän­gen befin­det. Wir arbei­ten häu­fig mit Kli­ni­kern zusam­men, tau­schen Infor­ma­tio­nen mit Neu­ro­lo­gen, Psych­ia­tern und Psy­cho­ana­ly­ti­kern aus. Im Moment ist unsere For­schung zwar noch weit davon ent­fernt, in einer kli­ni­schen Stu­die Anwen­dung zu fin­den, aber lang­fris­tig gese­hen, wer­den die Erkennt­nisse, die wir mit Hilfe der kogni­ti­ven Neu­ro­bio­lo­gie erlan­gen, gerade bei neu­ro­lo­gi­schen Erkran­kun­gen, bei denen man heute oft in the­ra­peu­ti­scher Sicht an gewisse Gren­zen gera­ten ist, sehr wich­tig wer­den. Wenn zugrunde lie­gende Mecha­nis­men nicht ver­stan­den wer­den, ver­steht man auch nicht, was im Gehirn bei Erkran­kun­gen wie der Schi­zo­phre­nie, Depres­sio­nen oder Alz­hei­mer genau schief läuft. Die zel­lu­lä­ren Hin­ter­gründe auf­zu­de­cken und so mög­li­che Fehl­funk­tio­nen des Gehirns auf zel­lu­lä­rer Ebene auf­zu­de­cken, ist ein span­nen­des, Zukunfts-ori­en­tier­tes Feld der kogni­ti­ven Neu­ro­bio­lo­gie. Die bereits erwähn­ten axo-axo­ni­schen Zel­len zum Bei­spiel ste­hen in Ver­dacht, eine ganz ent­schei­dende Rolle bei der Schi­zo­phre­nie zu spielen.

Auf wel­che inhalt­li­chen Schwer­punkte haben Sie sich bei Ihrer Antritts­vor­le­sung, die Sie kürz­lich gehal­ten haben, kon­zen­triert?
Mein Vor­trag hat sich mit dem Thema befasst, wel­che Her­aus­for­de­run­gen auf die kogni­tive Neu­ro­bio­lo­gie zukom­men, stellt sie doch den Ver­such einer Ver­bin­dung zweier Wis­sen­schaf­ten, die unab­hän­gig von­ein­an­der sehr erfolg­reich sind, dar. Sie will Ergeb­nisse der mole­ku­la­ren, zel­lu­lä­ren Bio­lo­gie mit denen der Psy­cho­lo­gie, die seit Jahr­hun­der­ten ver­sucht zu erklä­ren, wie gewisse Pro­zesse im Gehirn ablau­fen, mit­ein­an­der verknüpfen.

Wel­che Ziele haben Sie für die Zeit?
In den nächs­ten fünf bis zehn Jah­ren möchte ich mich auf die Wis­sen­schaft kon­zen­trie­ren. Ich möchte ver­su­chen, fest­zu­stel­len, wie ein paar ganz defi­nierte Typen von Ner­ven­zel­len wäh­rend eines Lern­pro­zes­ses und beim Tref­fen von ein­fa­chen Ent­schei­dun­gen arbei­ten. Mein lang­fris­ti­ges Ziel besteht darin, zu ver­su­chen, einen kogni­ti­ven Pro­zess, wie das Tref­fen einer ein­fa­chen Ent­schei­dung mit Hilfe einer Matrix dar­zu­stel­len – einer Matrix von Ner­ven­zel­len, wie sie in Raum, Zeit und auf mole­ku­la­rer Ebene inter­agie­ren, um den Pro­zess einer Ent­schei­dung im Gehirn zu gene­rie­ren.

© Öster­rei­chi­sche Ärz­te­zei­tung Nr. 21 /​15.12.2011