Prof. Dr. Fritjof Helmchen, Universität Zürich: Licht im Dickicht des Gehirns: Lernvorgänge sichtbar machen

Einzutauchen in das Gehirn, zum Beispiel indem man durch ein Mikroskop blickt, gleicht dem Eintritt in einen Dschungel. Ein Dschungel aus Nervenzellen und Gliazellen, die sich mit ihren ausladenden, eng verschlungenen Fortsätzen zu einem hochkomplexen Netzwerk verknüpfen. Die Aktivitätsmuster in diesem Geflecht bilden die Grundlage all unseres Empfindens, Erlebens, und Handelns und doch verstehen wir bisher sehr wenig von diesen Mustern, die beständig in jedem unserer Gehirne ablaufen. Ebenso ist unser Wissen darüber begrenzt, wie sich die jeweils relevanten Aktivitätsmuster verändern und anpassen, um das Erlernen neuer Fähigkeiten und die Anpassung an veränderte äußere Einflüsse zu ermöglichen.

Neue Methoden der Hirnforschung bringen wortwörtlich Licht in diesen Dschungel, indem sie optische Verfahren ausnutzen um die Aktivitätsmuster der Hirnnetzwerke sichtbar zu machen. Mittlerweile sind verschiedene Verfahren verfügbar, die nicht nur eine Beobachtung der zellulären Vorgänge erlaubt, während das Gehirn arbeitet, sondern welche zudem Signalflüsse im Gehirn durch Lichtreize gezielt beeinflussen und steuern können. Da viele dieser Verfahren auf der Anwendung von fluoreszierenden Proteinen beruhen, die langfristig und beständig in Zellen eingebaut werden können, ergibt sich auch die Möglichkeit dem Gehirn beim Lernen zuzuschauen. Sprich, die Veränderungen der Aktivitätsmuster beim Erlernen einer neuen Verhaltensaufgabe können live über Tage und Wochen mitverfolgt werden.

In meinem Vortrag möchte ich Beispiele für solche Experimente geben, die diese neuen Möglichkeiten zum Erforschen des Lernens nutzen. Die gewonnenen Daten versprechen neue grundlegende Einblicke in die biologischen Mechanismen, die sinnvolle Verhaltensanpassungen ermöglichen. So hoffen wir, mit Hilfe von Licht im Dickicht des Gehirns dem Geheimnis des Lernens ein Stück näher zu kommen.

Über den Vortragenden

Prof. Dr. Fritjof Helmchen