Karte der Neuronenautobahn

Fast geisterhaft erscheinen die Umrisse der Gehirne auf diesen Bildern, unscharfe graue Wolken. Darüber klar umrissen in Pastelltönen Linien. Ein Geflecht in hellgrün, zartblau, blassrosa. Wie Kette und Schuss eines Gewebes kreuzen sich die farbigen Kurven, bilden einen Stoff, der sich in Falten wirft, die Windungen und Furchen des Gehirns nachzeichnet.

"Die Schönheit ist zentral, sie ist ein Zeichen der Ordnung. Im Grunde hat mich die Schönheit davon überzeugt, dass hier mehr versteckt ist, als wir bislang verstehen können."

Professor Van Wedeen von der Harvard Universität hat diese Bilder aus dem Gehirn gemessen und gestaltet. Gemessen mit einem der modernsten Hirnscanner. Er registriert die Bewegungen von Wassermolekülen entlang der Nervenfasern. Der sogenannte Diffusions-MRT-Scanner macht so die Verschaltung der Nerven untereinander sichtbar.

"Mit dem MRT können wir zum ersten Mal die Vernetzung des kompletten Gehirns gleichzeitig sehen."

Eine Unmenge an Informationen. Auf den ersten Blick ist nur ein undurchdringliches Knäul zu erkennen, von Ordnung keine Spur. Datenmassen alleine führen noch nicht zu Erkenntnissen. Es kommt darauf an, sie zu gestalten. Mit Hilfe eines Computerprogramms kann Van Wedeen einzelne Verbindungen isoliert sichtbar machen. Bislang haben die Forscher meist dargestellt, welche Hirnzentren miteinander kommunizieren. Etwa alle Nervenstränge farbig hervorgehoben, die Informationen in die Gedächtniszentren des Hippocampus einspeisen. Mehr aus Neugier ließ sich Van Wedeen aber einmal zeigen, welche Nervenstränge diese bekannten Verbindung kreuzen. An solchen Kreuzungspunkten werden keine Informationen übertragen, deshalb erwartete er kaum mehr, als ein wildes Durcheinander.

"Stattdessen zeigte sich ein ganz einfaches Muster: eine Fläche paralleler Linien, die unsere Referenzverbindung im rechten Winkel kreuzen. Das war erstaunlich. "

Das ganze Gehirn ist wie ein dreidimensionales Gitter organisiert. Dieses Gitter ist nicht starr. So wie die Straßen einer Stadt dem Gelände folgen, so schmiegt es sich an die Windungen des Gehirns, an seine Furchen und Wülste, aber eben immer geordnet, nie kreuz und quer. Im Grunde gleichen die pastellfarbenen Faltenwürfe der Nervenverbindungen der Zeitrafferaufnahme einer nächtlichen Stadt. Der unablässige Strom der Scheinwerfer und Rückleuchten lässt die möglichen Wege, die Straßen erkennen, ohne dass klar wird, wohin ein bestimmtes Auto fährt. Genauso zeigt das Gitter die großen Routen der Nerven, ohne zu verraten, wie die Regionen des Gehirns im Einzelnen verschaltet sind. Die klare Grundstruktur hilft aber eine offene Frage der Embryonalentwicklung zu klären: wie können vergleichsweise wenige Gene die komplexe Verschaltung des Gehirns organisieren?

"Stellen sie sich ein einzelnes Neuron vor, das seinen Weg finden muss. Man könnte sich vorstellen, es hat ein exakte Karte und ein Navigationsgerät, das es ständig dirigiert. Das Gitter bietet eine viel einfachere Möglichkeit. Das Neuron folgt dem Pfad und muss nur noch wissen, wann es abbiegen muss."

Das Gitternetz funktioniert wie ein System aus Leitplanken und macht es den Nerven leicht, ihren Weg zu finden. Das regelmäßige Grundmuster ließ sich auch bei verschiedenen Affenarten nachweisen. Die Evolution hat es erweitert und verfeinert, aber immer konnte Van Wedeen ein ähnliches Bild in seinen Datenmassen finden: ein lebendes Gewebe aus geschwungenen und gefalteten und doch so klar geordneten Nervensträngen.