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16.10.2008 | Von:
Michael Hagner

Eine sehr kurze Geschichte der modernen Hirnforschung

Lokalisationslehre

Während es vor dem 19. Jahrhundert keine paradigmatisch wirksame Vorstellung von Nervenzellen gegeben hat, war die Lokalisationslehre bereits in der Antike im Sinne einer Suche nach dem Sitz der Seele verbreitet. Hippokrates beispielsweise sah im Gehirn das Organ des Denkens, der Wahrnehmung und der Beurteilung von Gut und Böse, Platon lokalisierte den rationalen, unsterblichen Teil der Seele im Gehirn. Dagegen hielt Aristoteles das Herz für das sensorium commune, also den Ort, an dem alle Empfindungsmodi zu einer einheitlichen Wahrnehmung zusammengeführt und alle Bewegungen ausgelöst werden. Während Herz und Gehirn bis in die Renaissance hinein als Seelensitz konkurrierten, entwickelte sich unabhängig davon im Mittelalter die so genannte Ventrikellehre der geistigen Vermögen, bei der Wahrnehmung, Erkenntnis und Gedächtnis in den drei Hirnventrikeln lokalisiert wurden. Diese Lehre wurde für mehr als tausend Jahre ohne besondere Modifikationen beibehalten.

Ein Bruch in der Lokalisationstheorie vollzog sich mit René Descartes und seinem Leib-Seele-Dualismus, indem er den hauptsächlichen Interaktionsort zwischen Körper und Seele, das so genannte Seelenorgan, in die Zirbeldrüse verlegte. Diese Zuordnung wurde bereits von Descartes' Zeitgenossen abgelehnt, doch das Konzept des Seelenorgans als Verbindungsglied zwischen materieller und immaterieller Substanz bzw. als Sitz der Seele blieb über einhundertfünfzig Jahre lang unangetastet. Der Dualismus ermöglichte einerseits eine wissenschaftliche Erforschung des Körpers, andererseits stellte er die göttliche Herkunft der menschlichen Seele nicht in Frage. Diese Arbeitsteilung wurde mit der allmählichen Säkularisierung im Zeitalter der Aufklärung sowie der breiten Forderung nach einer empirischen Erforschung des menschlichen Geisteslebens zunehmend fragwürdig.

Die moderne Lokalisationstheorie begann um 1800 mit Franz Joseph Galls These, nach der verschiedene geistige Qualitäten Sitz und Ursache in voneinander abgrenzbaren Regionen des Gehirns, hauptsächlich der Hirnrinde, hätten. Es ging Gall darum, in Anlehnung an die bürgerlichen Verhaltenslehren und Konventionen der Spätaufklärung den verschiedenen menschlichen Eigenschaften, Neigungen und Talenten unterschiedliche und unabhängige Organe im Gehirn zuzuweisen. Besondere musikalische oder sprachliche Fähigkeiten beruhten demnach auf einem besonders gut entwickelten Hirnorgan. Diese Vorstellung von big is beautiful ist im Prinzip auch heute noch Bestandteil der Hirnforschung. Gall war ein vorzüglicher Hirnanatom - er erkannte als erster systematisch die Bedeutung der Hirnrinde für die höheren Hirnfunktionen und wies nach, dass das Gehirn entwicklungsgeschichtlich aus dem Rückenmark entsteht. Sein folgenreichster - und problematischster - Beitrag war das psychologisch motivierte Anliegen, den Menschen nicht mehr als metaphysisches, mit einem Seelenorgan ausgestattetes Wesen anzusehen, sondern in seinen alltäglichen Verhaltensweisen zu verstehen. Für die Annahme einer unteilbaren und freien Seele blieb in diesem System kein Platz mehr; vielmehr ging es darum, die moralische und intellektuelle Natur des Menschen vollständig auf der Basis der Gehirnfunktion zu erklären.

Galls Popularität lag in dem Teilstück seiner Lehre begründet, das die Ausprägung bzw. Wölbung der Schädelform zur Entwicklung der Hirnoberfläche in Beziehung setzte. Dadurch wurde die berüchtigte Korrelierung zwischen Schädelform und geistigen Eigenschaften ermöglicht. Dennoch waren die Implikationen von Galls Lehre zu ernst, um auf der Ebene sensationsheischender Scharlatanerie zu verharren. So entzündete sich auch innerhalb der Naturforschung Kritik an Galls Materialismus und Determinismus. Insbesondere warf man ihm vor, mit der Lokalisierung von Nächstenliebe, Mordsinn, Sprach- oder Tonsinn den freien Willen und damit die Autonomie des Individuums in Frage zu stellen. Diese Kontroverse hat die Hirnforschung bis auf den heutigen Tag begleitet, sei es im Streit um die Willensfreiheit, sei es, ob man einen Kriminellen oder ein Genie an seinem Gehirn erkennen könne. Die erbittertsten Gegner Galls kamen aus den Reihen der Physiologen, obwohl gerade sie bereits gezeigt hatten, dass die Nervenbahnen für motorische und sensorische Funktionen im Rückenmark getrennt verliefen (das sog. Bell-Magendie-Gesetz). Tierexperimente an der Hirnrinde deuteten sie jedoch fälschlicherweise so, dass sämtliche Funktionen nach und nach schwächer wurden, je mehr Hirnsubstanz entfernt wurde. Vor allem der französische Physiologe Pierre Flourens setzte die einheitliche und ganzheitliche Funktion des Gehirns gegen den Lokalisationsgedanken und glaubte damit, der Freiheit und Unsterblichkeit des Menschen einen großen Dienst erwiesen zu haben.

Die Wiederbelebung und Neuformulierung des Lokalisationsgedankens geschah erst nach 1860 mit der Erforschung der zerebral bedingten Sprachstörungen (Aphasie). 1861 demonstrierte Paul Broca in Paris den Fall eines Patienten, bei dem eine Schädigung in der 3. Frontalwindung der linken Hirnhälfte zur Unfähigkeit führte, Wörter auszusprechen, während das Sprachverständnis erhalten blieb. Als Carl Wernicke 1874 das Gegenstück zu Brocas motorischer Aphasie diagnostizierte und Sprachverständnisstörungen bei erhaltener Sprachmotorik (sensorische Aphasie) auf eine Läsion der 1. linken Temporalwindung zurückführte, schälte sich eine "Psychophysik der Sprache" (Karl Kleist) auf anatomischer Grundlage heraus, welche die Sprache analog zur Reflexlehre als einen "psychischen Reflexbogen" konstruierte, an dem mehrere Hirnregionen beteiligt waren. Während die Reflexphysiologen seit den 1830er Jahren darüber debattierten, ob Reflexe auf niedere Instinkte und Automatismen beschränkt seien (so Marshall Hall) oder ob sie als Modell für höhere Hirnfunktionen dienen könnten (so Johannes Müller), wurde diese Frage in der Aphasieforschung kurzerhand beantwortet. Das Gehirn wurde damit als eine Art Reiz-Reaktions-Maschine etabliert.

Unmittelbar im Gefolge der ersten klinischen Lokalisationsversuche begannen Hirnanatomen, nach strukturellen Unterschieden im Gehirn zu suchen. Epoche machend waren die 1865 begonnenen Untersuchungen des Wiener Psychiaters Theodor Meynert, der die kortikalen Fasern in Projektionsfasern (Verbindung von tiefer gelegenen Hirnteilen mit dem Kortex, der Hirnrinde) und Assoziationsfasern (Verbindung der Hirnrindenareale untereinander) einteilte. Erstere dienen dem Transport der sinnlichen Eindrücke, letztere der Verknüpfung von Wahrnehmungen und Vorstellungen. Denken, Bewusstsein oder Intelligenz waren für Meynert Funktionen der Assoziationsfaserung, wobei die häufige und intensive Wiederholung einer Assoziation zur Verfestigung entsprechender Bahnen führt, die nach und nach eine gewisse Kontinuität der Persönlichkeit mit sich bringt. Diese später als "Hirnmythologie" (Karl Jaspers) kritisierte Verknüpfung der Persönlichkeitsentwicklung mit der Hirnentwicklung war enorm einflussreich. Sowohl der Physiologe Sigmund Exner als auch der junge Sigmund Freud versuchten sich an physiologischen Erklärungen der psychischen Erscheinungen, die auf der Assoziationslehre aufbauten. In anatomischer Hinsicht führte Paul Flechsig Meynerts Werk weiter, indem er mittels der so genannten myelogenetischen Methode (funktionelle Gliederung der Hirnfasern aufgrund ihres Reifungsprozesses) postulierte, dass Projektions- und Assoziationszentren klar voneinander getrennt werden könnten.

Während die Lokalisationslehre durch klinische Beobachtungen und die Anatomie angestoßen wurde, vollzog sich ihr Durchbruch erst durch die experimentelle Physiologie. 1870 führten der Nervenarzt Eduard Hitzig und der Anatom Gustav Fritsch Untersuchungen durch, bei denen sie durch elektrische Stimulation bestimmter kortikaler Regionen Bewegungen der Gliedmaßen ihrer Versuchstiere hervorrufen konnten. Der Nachweis der motorischen Erregbarkeit der Hirnrinde war der Startschuss für zahlreiche Untersuchungen: David Ferrier verfeinerte die Untersuchungen von Fritsch und Hitzig, Hermann Munk bestimmte optische, akustische und somato-sensorische Zentren und beschrieb unterschiedliche kortikale Sehstörungen. Trotz mancher Debatten der Hirnforscher um die Begrenzung bestimmter Felder und die Lokalisierbarkeit spezifischer Funktionen bestand Einigkeit darin, dass die Ausführung psychischer und physischer Akte an bestimmte Hirnregionen gebunden ist - auch wenn sich die Verhältnisse rasch als viel komplizierter erweisen sollten als zunächst angenommen. Beispielsweise beobachtete Friedrich Goltz seine Versuchstiere über einen möglichst langen Zeitraum und konnte zeigen, dass durch Substanzverlust bedingte "Ausfallerscheinungen" von operationsbedingten, vorübergehenden "Hemmungserscheinungen" zu unterscheiden waren. Angesichts der Regenerationsfähigkeit stellte sich damit die Frage nach festgelegten Zentren neu.