Laut einer Studie mit Makaken-Affen zeigen geplante und spontane Bewegungen unterschiedliche Aktivitätsmuster im Gehirn, noch bevor die Bewegung beginnt. Dr. Benjamin Dann vom Deutschen Primatenzentrum, ein führender Experte in der Neurowissenschaft, erläutert in unserem Interview, wie diese Erkenntnisse Menschen nutzen könnten.
Was unterscheidet geplante Bewegungen von spontanen Reaktionen?
Ein anschauliches Beispiel: Sie warten an einer grünen Ampel und bereiten sich vor, Gas zu geben. Plötzlich rennt ein Kind auf die Straße – Sie müssen blitzschnell bremsen. Beide Handlungen erfordern eine ähnliche Fußbewegung, doch bei der Reaktion zählt jede Millisekunde, während Planung Zeit für Vorbereitung lässt.
Wie haben Sie die Bewegungen in Ihrer Studie verglichen?
Wir nutzten Greifbewegungen als Modell. Makaken gelten als ideales Modell für menschliche Prozesse. Zwei Affen lernten, einen Griff vor ihnen entweder mit einem Präzisionsgriff – wie beim Aufheben eines Kekses – oder mit einem Kraftgriff – wie beim Halten eines Tennisschlägers – auszuführen. Auf einem Monitor erschienen visuelle Signale: Graue Kreise für Präzisionsgriff, grüne für Kraftgriff. Ein roter Kreis signalisierte 'Warten' – die Bewegung durfte erst starten, wenn er verschwand. Die Intervalle variierten in 0,1-Sekunden-Schritten von 0 bis 1,3 Sekunden. Zuerst wählten die Affen die Griffart, dann warteten sie auf das Go-Signal.
Wie wurde die Gehirnaktivität gemessen?
Wir implantierten Mikroelektroden in den Schädel, da nicht-invasive Methoden derzeit zu ungenau sind. So konnten wir nicht nur einzelne Neuronen, sondern Hunderte aufzeichnen – das gesamte Netzwerk, das Planung und Ausführung steuert.
Wie unterscheidet sich die Gehirnaktivität?
Die eigentliche Bewegung wird in den motorischen Cortex-Arealen identisch kodiert. Doch die neuronale Population zeigt vor dem Start markant unterschiedliche Muster. Bei Planung entsteht ein spezifischer 'Zustand' im Arbeitsgedächtnis – ein Kurzzeitgedächtnis für Bewegungsplanung –, der bei spontanen Reaktionen fehlt. Dieser Zustand tritt ab einer minimalen Vorbereitungszeit von 0,5 Sekunden auf.
Können diese zwei Gehirnzustände medizinisch helfen?
Als Grundlagenforschung zielt sie auf langfristige Anwendungen ab. In der Rehabilitation nach Schlaganfall oder Tumor-OP könnten wir prüfen, ob beide Zustände wiederhergestellt sind. Künftig könnten gezielte Stimulationen defizite beheben. Bei Prothesen und Brain-Computer-Interfaces hilft es, Bewegungen präzise zu steuern: Der Arm bewegt sich nur, wenn der Patient es wirklich will.