Wie im Fischhirn Entscheidungen getroffen werden
Neuronale Prozesse erstmals im Detail beobachtet
Wien – Immer wenn wir eine Entscheidung treffen – und sei es nur die, diesen Artikel weiterzulesen –, sind Abertausende von Neuronen in verschiedenen Hirnregionen daran beteiligt. Wie sich das aber genau im Hirn abspielt, wurde noch nie beobachtet. Nun aber liefert erstmals das Tiermodell, im konkreten Fall: der Zebrafisch, Einblicke in die dafür beanspruchten Hirnregionen.
Die Fische mussten sich bei den Experimenten entscheiden, sich nach rechts oder nach links zu bewegen. Und tatsächlich gelang es den Forschern um Alipasha Vaziri, der am Institut für Molekulare Pathologie (IMP) in Wien und der Rockefeller University in New York arbeitet, diese Entscheidung nicht nur nachzuvollziehen, sondern anhand der Hirnaktivitäten auch richtig vorherzusagen.
Doch zuerst mussten die Tiere einmal trainiert werden: Für das Experiment erhielten die Fischlarven mittels Wärmestrahl einen unangenehmen Reiz, den sie mit einer Schwanzbewegung nach rechts abstellen konnten. Nach etwa 15 Wiederholungen hatten die Fische den Dreh heraus und reagierten in 80 Prozent der Fälle mit einer Rechtsbewegung.
Währenddessen sahen die Forscher den Fischen mit einem Lichtfeldmikroskop ins Gehirn und beobachteten 5000 sehr aktive Neuronen bei der Arbeit. Dadurch identifizierten sie sowohl die Aktivitätsmuster für das Erkennen des Reizes, für die Bewegung und für die Entscheidungsfindung, wie die Forscher um Vaziri im Fachblatt Cell berichten. Überraschend dabei war, dass die Weiterverarbeitung der Reize vor allem im Kleinhirn stattfindet.
Mit diesem Wissen konnten die Forscher letztlich zehn Sekunden, bevor ein Fisch sichtbar auf den Reiz reagierte, seine Bewegung korrekt vorhersagen. Dies funktionierte nicht nur bei vorab trainierten Fischen, sondern bei jedem Zebrafisch. (red)