Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Hirnstudie offenbart unerwarteten Unterschied zwischen Affe und Mensch

28.10.2015

Eine Studie an der Universität Bonn offenbart einen unerwarteten Unterschied in der Informationsverarbeitung von Affe und Mensch. Beide können sehr schnell erkennen, wohin ein Gegenüber blickt. Die Auswertung der Blickrichtung erfolgt bei Affen im so genannten Mandelkern, einer entwicklungsgeschichtlich sehr alten Hirnregion. Der menschliche Mandelkern scheint für die Blickrichtung dagegen blind zu sein. Die Forscher spekulieren, dass diese Fähigkeit stattdessen in die Hirnrinde ausgelagert wurde. Diese ist bei Menschen im Vergleich zu Tieren stark vergrößert. Die Ergebnisse sind jetzt in der November-Ausgabe der renommierten Fachzeitschrift Nature Neuroscience erschienen.

Der Mandelkern (lateinisch: Amygdala) ist unter anderem dafür zuständig, mögliche Gefahren zu erkennen. Dazu analysiert er beispielsweise die Informationen, die er vom Sehzentrum erhält: Kenne ich dieses Gesicht, oder ist es fremd? Schaut es freundlich drein oder wütend?


Blind für die Blickrichtung: Die Wissenschaftler zeigten ihren Probanden Fotos von Gesichtern, die in unterschiedliche Richtungen schauten. Anders als erwartet konnten die Nervenzellen im Mandelkern Unterschiede in der Blickrichtung nicht detektieren. Allerdings konnten sie zwischen den verschiedenen Gesichtern unterscheiden: Manche wurden nur bei Fotomodell 1 aktiv, andere nur bei Modell 2 oder Modell 4.

Auch die Blickrichtung des Gegenübers kann auf eine Bedrohung hinweisen: Sind seine Augen vor Schreck geweitet und fixieren einen Punkt über meiner Schulter? Dann sollte ich mich wohl am besten schnell umdrehen. Studien deuten darauf hin, dass bei Affen die Erkennung der Blickrichtung ebenfalls im Mandelkern erfolgt. Bei Menschen ist die Lage nicht so klar: Manche Untersuchungen sprechen für eine Beteiligung des Mandelkerns, andere dagegen.

Lauschangriff auf Neurone

Die Forscher der Universität Bonn konnten diese Frage nun dank einer neuartigen Methode beantworten. Sie analysierten, wie einzelne Nervenzellen im Mandelkern von Epilepsie-Patienten auf den Anblick von Gesichtern reagieren. Dazu zeigten sie ihren Probanden Portraitfotos verschiedener Personen. Von jedem Bild gab es neun Varianten: Auf einer schaute das Modell direkt in die Kamera, auf den anderen richtete es den Blick dagegen nach oben, schräg unten, zur Seite, etc.

Während die Patienten die Bilder betrachteten, zeichneten die Wissenschaftler die Signale einzelner Mandelkern-Neurone auf. Erstaunliches Ergebnis: „Wir hatten erwartet, dass manche Neurone vor allem bei einer bestimmten Blickrichtung feuern, also elektrische Pulse erzeugen“, erklärt Professor Dr. Dr. Florian Mormann von der Klinik für Epileptologie der Universität Bonn. „Dafür haben wir aber keine Anhaltspunkte gefunden. Die Blickrichtung scheint daher beim Menschen nicht im Mandelkern erkannt zu werden.“

Die Forscher vermuten, dass diese Aufgabe stattdessen in die Hirnrinde ausgelagert wurde. Allerdings konnten die Neuronen im Mandelkern zwischen verschiedenen Gesichtern unterscheiden: Manche wurden nur bei Fotomodell 1 aktiv, andere nur bei Modell 2 oder Modell 4.

Elektroden im Gehirn

Es gibt weltweit nur eine Handvoll Zentren, an denen Studien wie diese durchgeführt werden können. Dass die Universität Bonn zu diesem elitären Kreis gehört, hat seinen guten Grund: Die Klinik für Epileptologie des Universitätsklinikums ist deutschlandweit führend bei der operativen Therapie des Krampfleidens. Ursache der charakteristischen Anfälle ist oft ein Defekt im so genannten Schläfenlappen. Die Ärzte versuchen, die defekte Region aufzuspüren und chirurgisch zu entfernen. Im Idealfall sind die Betroffenen anschließend anfallsfrei.

Mitunter ist der verantwortliche Defekt jedoch schwer zu verorten. In diesem Fall werden den Patienten Elektroden ins Gehirn implantiert. Über sie lassen sich die Anfälle aufzeichnen und ihr Entstehungsort lokalisieren. Die Elektroden sind hohl und enden im Schläfenlappen, einer Hirnregion, in der sich auch der Mandelkern befindet. „Dieser Umstand lässt sich für weitere Untersuchungen nutzen“, erklärt Professor Mormann. In der aktuellen Studie schoben die Forscher durch den hohlen Kern haarfeine Drähtchen bis zum Mandelkern vor. Dadurch konnten sie die Signale der einzelnen Nervenzellen abgreifen.

Mormann hat die Methode am California Institute of Technologie (CalTech) und an der University of California in Los Angeles (UCLA) erlernt. Der CalTech-Wissenschaftler Professor Dr. Ralph Adolphs – Co-Autor der Studie – gilt als einer der Pioniere auf dem Gebiet der Mandelkern-Forschung. Die Daten der aktuellen Arbeit stammen allerdings komplett aus Bonn. „Für die Patienten bedeutet die Methode kein zusätzliches Risiko“, betont Mormann. „Für uns bietet sie jedoch die einmalige Chance, die Neuronen bei ihrer Arbeit zu belauschen.“

Publikation: Florian Mormann, Johannes Niediek, Oana Tudusciuc, Carlos M Quesada, Volker A Coenen, Christian E Elger & Ralph Adolphs: Neurons in the human amygdala encode face identity, but not gaze direction; Nature Neuroscience; DOI:10.1038/nn.4139

Kontakt:
Prof. Dr. Dr. Florian Mormann
Klinik für Epileptologie, Universität Bonn
Telefon: 0228/287-15738
E-Mail: fmormann@yahoo.de

Dr. Andreas Archut | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Studien Analysen:

nachricht Personalisierte Medizin – Ein Schlüsselbegriff mit neuer Zukunftsperspektive
14.07.2017 | Institut für Bioprozess- und Analysenmesstechnik e.V.

nachricht Enterprise 2.0 ist weiterhin bedeutendes Thema in Unternehmen
03.07.2017 | Hochschule RheinMain

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Studien Analysen >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Einblicke unter die Oberfläche des Mars

Die Region erstreckt sich über gut 1000 Kilometer entlang des Äquators des Mars. Sie heißt Medusae Fossae Formation und über ihren Ursprung ist bislang wenig bekannt. Der Geologe Prof. Dr. Angelo Pio Rossi von der Jacobs University hat gemeinsam mit Dr. Roberto Orosei vom Nationalen Italienischen Institut für Astrophysik in Bologna und weiteren Wissenschaftlern einen Teilbereich dieses Gebietes, genannt Lucus Planum, näher unter die Lupe genommen – mithilfe von Radarfernerkundung.

Wie bei einem Röntgenbild dringen die Strahlen einige Kilometer tief in die Oberfläche des Planeten ein und liefern Informationen über die Struktur, die...

Im Focus: Molekulares Lego

Sie können ihre Farbe wechseln, ihren Spin verändern oder von fest zu flüssig wechseln: Eine bestimmte Klasse von Polymeren besitzt faszinierende Eigenschaften. Wie sie das schaffen, haben Forscher der Uni Würzburg untersucht.

Bei dieser Arbeit handele es sich um ein „Hot Paper“, das interessante und wichtige Aspekte einer neuen Polymerklasse behandelt, die aufgrund ihrer Vielfalt an...

Im Focus: Das Universum in einem Kristall

Dresdener Forscher haben in Zusammenarbeit mit einem internationalen Forscherteam einen unerwarteten experimentellen Zugang zu einem Problem der Allgemeinen Realitätstheorie gefunden. Im Fachmagazin Nature berichten sie, dass es ihnen in neuartigen Materialien und mit Hilfe von thermoelektrischen Messungen gelungen ist, die Schwerkraft-Quantenanomalie nachzuweisen. Erstmals konnten so Quantenanomalien in simulierten Schwerfeldern an einem realen Kristall untersucht werden.

In der Physik spielen Messgrößen wie Energie, Impuls oder elektrische Ladung, welche ihre Erscheinungsform zwar ändern können, aber niemals verloren gehen oder...

Im Focus: Manipulation des Elektronenspins ohne Informationsverlust

Physiker haben eine neue Technik entwickelt, um auf einem Chip den Elektronenspin mit elektrischen Spannungen zu steuern. Mit der neu entwickelten Methode kann der Zerfall des Spins unterdrückt, die enthaltene Information erhalten und über vergleichsweise grosse Distanzen übermittelt werden. Das zeigt ein Team des Departement Physik der Universität Basel und des Swiss Nanoscience Instituts in einer Veröffentlichung in Physical Review X.

Seit einigen Jahren wird weltweit untersucht, wie sich der Spin des Elektrons zur Speicherung und Übertragung von Information nutzen lässt. Der Spin jedes...

Im Focus: Manipulating Electron Spins Without Loss of Information

Physicists have developed a new technique that uses electrical voltages to control the electron spin on a chip. The newly-developed method provides protection from spin decay, meaning that the contained information can be maintained and transmitted over comparatively large distances, as has been demonstrated by a team from the University of Basel’s Department of Physics and the Swiss Nanoscience Institute. The results have been published in Physical Review X.

For several years, researchers have been trying to use the spin of an electron to store and transmit information. The spin of each electron is always coupled...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Den Geheimnissen der Schwarzen Löcher auf der Spur

21.07.2017 | Veranstaltungen

Den Nachhaltigkeitskreis schließen: Lebensmittelschutz durch biobasierte Materialien

21.07.2017 | Veranstaltungen

Operatortheorie im Fokus

20.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Einblicke unter die Oberfläche des Mars

21.07.2017 | Geowissenschaften

Wegbereiter für Vitamin A in Reis

21.07.2017 | Biowissenschaften Chemie

Den Geheimnissen der Schwarzen Löcher auf der Spur

21.07.2017 | Veranstaltungsnachrichten