Was passiert mit einem Menschen, der nur noch die Hälfte seines Gehirns hat? Wir denken, die Antwort liegt auf der Hand. Das Organ, das für die wichtigsten Lebensprozesse verantwortlich ist, ist komplex, und der Verlust eines erheblichen Teils davon kann zu schrecklichen und irreparablen Folgen führen. Die Fähigkeiten unseres Gehirns verblüffen jedoch immer noch selbst Neurowissenschaftler. Der Biopsychologe Sebastian Ocklenburg teilt Forschungsergebnisse, die wie die Handlung eines Science-Fiction-Films klingen.
Manchmal müssen Ärzte zu extremen Mitteln greifen, um Menschenleben zu retten. Einer der radikalsten Eingriffe in der Neurochirurgie ist die Hemisphärektomie, die vollständige Entfernung einer der Gehirnhälften. Dieses Verfahren wird nur in sehr seltenen Fällen von hartnäckiger Epilepsie als letzter Ausweg durchgeführt, wenn alle anderen Optionen versagt haben. Durch die Entfernung der betroffenen Hemisphäre wird die Häufigkeit epileptischer Anfälle, die jeweils das Leben des Patienten gefährden, radikal reduziert oder verschwindet vollständig. Aber was passiert mit dem Patienten?
Der Biopsychologe Sebastian Ocklenburg weiß viel darüber, wie Gehirn und Neurotransmitter das Verhalten, Denken und Fühlen von Menschen beeinflussen. Er spricht über eine kürzlich durchgeführte Studie, die hilft zu verstehen, wie das Gehirn funktionieren kann, wenn nur noch die Hälfte davon übrig ist.
Die Wissenschaftler untersuchten Gehirnnetzwerke bei mehreren Patienten, denen jeweils in der frühen Kindheit eine Gehirnhälfte entfernt wurde. Die Ergebnisse des Experiments verdeutlichen die Fähigkeit des Gehirns, sich auch nach schweren Schäden zu reorganisieren, wenn diese Schäden in jungen Jahren auftreten.
Auch ohne konkrete Aufgaben ist das Gehirn sehr aktiv: In diesem Zustand träumen wir zum Beispiel
Die Autoren verwendeten die neurobiologische Technik der funktionellen Magnetresonanztomographie (MRT) in Ruhe. In dieser Studie werden die Gehirne der Teilnehmer mit einem MRT-Scanner gescannt, einem Gerät, das heutzutage in vielen Krankenhäusern vorhanden ist. Ein MRT-Scanner wird verwendet, um eine Reihe von Bildern von Körperteilen basierend auf ihren magnetischen Eigenschaften zu erstellen.
Die funktionelle MRT wird verwendet, um Bilder des Gehirns während einer bestimmten Aufgabe zu erstellen. Beispielsweise spricht das Subjekt oder bewegt seine Finger. Um eine Reihe von Ruhebildern zu erstellen, bittet der Forscher den Patienten, still im Scanner zu liegen und nichts zu tun.
Trotzdem zeigt das Gehirn auch ohne konkrete Aufgaben viel Aktivität: In diesem Zustand träumen wir zum Beispiel, und unsere Gedanken „wandern“. Durch die Bestimmung, welche Bereiche des Gehirns im Ruhezustand aktiv sind, konnten die Forscher seine funktionellen Netzwerke finden.
Die Wissenschaftler untersuchten die Netzwerke im Ruhezustand bei einer Gruppe von Patienten, denen in der frühen Kindheit die Hälfte ihres Gehirns operiert wurde, und verglichen sie mit einer Kontrollgruppe von Teilnehmern, bei denen beide Gehirnhälften arbeiteten.
Unser unglaubliches Gehirn
Die Ergebnisse waren wirklich erstaunlich. Man würde erwarten, dass die Entfernung der Hälfte des Gehirns seine Organisation ernsthaft stören würde. Allerdings sahen die Netzwerke der Patienten, die sich einer solchen Operation unterziehen, denen der Kontrollgruppe der Gesunden überraschend ähnlich.
Die Forscher identifizierten sieben verschiedene funktionelle Netzwerke, etwa solche, die mit Aufmerksamkeit, visuellen und motorischen Fähigkeiten verbunden sind. Bei Patienten mit entfernter Gehirnhälfte war die Konnektivität zwischen Gehirnregionen innerhalb desselben funktionellen Netzwerks bemerkenswert ähnlich wie bei der Kontrollgruppe mit beiden Hemisphären. Das bedeutet, dass die Patienten eine normale Gehirnentwicklung zeigten, obwohl eine Hälfte davon fehlte.
Wenn die Operation in einem frühen Alter durchgeführt wird, behält der Patient normalerweise normale kognitive Funktionen und Intelligenz.
Es gab jedoch einen Unterschied: Die Patienten hatten eine deutliche Zunahme der Verbindung zwischen verschiedenen Netzwerken. Diese verbesserten Verbindungen scheinen die Prozesse der kortikalen Reorganisation nach der Entfernung der Hälfte des Gehirns widerzuspiegeln. Mit stärkeren Verbindungen zwischen dem Rest des Gehirns scheinen diese Menschen in der Lage zu sein, mit dem Verlust der anderen Gehirnhälfte fertig zu werden. Wenn die Operation in einem frühen Alter durchgeführt wird, behält der Patient normalerweise normale kognitive Funktionen und Intelligenz und kann ein normales Leben führen.
Dies ist umso beeindruckender, wenn man bedenkt, dass Hirnschäden im späteren Leben – beispielsweise bei einem Schlaganfall – schwerwiegende Folgen für die kognitive Leistungsfähigkeit haben können, selbst wenn nur kleine Bereiche des Gehirns geschädigt sind.
Es liegt auf der Hand, dass eine solche Entschädigung nicht immer und nicht in jedem Alter erfolgt. Die Ergebnisse der Studie leisten jedoch einen wesentlichen Beitrag zur Erforschung des Gehirns. In diesem Wissensgebiet gibt es noch viele Wissenslücken, was dazu führt, dass Neurophysiologen und Biopsychologen ein weites Betätigungsfeld haben und Schriftsteller und Drehbuchautoren Raum für Fantasie.
Über den Experten: Sebastian Ocklenburg ist Biopsychologe.