Es wurde festgestellt, dass das menschliche Gehirn darauf „programmiert“ ist, die Welt zu verstehen. Es handelt sich um ein „primäres Betriebssystem“, das aus Zellen besteht, die sich selbst organisieren, lange bevor die Sinnesorgane Eindrücke aus der Umwelt übertragen.
Neue Studie zu Gehirnorganoiden
Eine aktuelle Studie von Forschern der University of California in Santa Cruz, veröffentlicht in „Nature Neuroscience“, bringt uns der Antwort auf die Frage näher, wann unser Gehirn beginnt, Gedanken zu bilden. Nutzen von kleinen Modellen menschlichen Hirngewebes, den sogenannten „Organoiden“, untersuchten die Wissenschaftler die Entstehung elektrischer Aktivität im Gehirn.
Die Entstehung neuronaler Aktivität
Die Forscher fanden heraus, dass erste elektrische „Ausbrüche“ in klar strukturierten Mustern ablaufen und unabhängig von äußeren Einflüssen sind. Dies deutet darauf hin, dass das menschliche Gehirn bereits zu Beginn Anweisungen enthält, um zu navigieren und mit der Umwelt zu interagieren.
Das Gehirn als „Betriebssystem“
Tal Scharf, der Hauptautor der Studie, beschreibt, dass diese Zellen miteinander interagieren und selbstorganisierende Schaltkreise bilden, bevor überhaupt eine Wahrnehmung der Außenwelt erfolgt.
- Betriebssystem des Gehirns: In Laboren werden Organoide des Gehirns kultiviert, um diese grundlegende Version des Betriebssystems zu beobachten. Der Mechanismus funktioniert ähnlich wie ein Computer, basierend auf elektrischen Signalen, die Neuronen aktivieren.
Organoide als Forschungswerkzeuge
Organoide ermöglichen ein besseres Verständnis darüber, wie das Gehirn auf sensorische Signale reagiert, da sie unabhängig im Labor existieren. Durch Stimulation der Bildung von Hirngewebe aus Stammzellen und Messung der elektrischen Aktivität mit Mikrochips können Forscher den Prozess der Selbstorganisation untersuchen.
Neurale Muster und Selbstorganisation
Die elektrische Aktivität des Hirngewebes wird während der Bildung von selbstorganisiertem Gewebe beobachtet, das in der Lage ist, Sinneswahrnehmungen zu verarbeiten.
- Entwicklung ohne äußere Reize: In den ersten Monaten der Entwicklung sendet das Gehirn elektrische Signale aus, die für die Verarbeitung von Sinneswahrnehmungen charakteristisch sind.
Der Standardmodus des Gehirns
Langjährige Forschungsergebnisse zeigen, dass Neuronen nicht zufällig aktiviert werden. Das Gehirn hat einen „Standardmodus“, eine Grundstruktur für die neuronale Aktivierung.
- Ähnlichkeit zu neuronalen Mustern: Die ersten beobachteten Muster im frühen Entwicklungsstadium haben Ähnlichkeiten mit dem Standardmodus des Gehirns, der spezifischer wird, wenn das Gehirn besondere Sinnesreize verarbeitet.
Bedeutung der selbstorganisierenden Systeme
Diese selbstorganisierenden Systeme könnten als Grundlage für die Entstehung einer Vorstellung von der Umgebung dienen. Evolutionär gesehen hat das zentrale Nervensystem offenbar einen Mechanismus entwickelt, um eine Karte zu erstellen, die uns Orientierung bietet und Interaktionen mit der Umwelt ermöglicht.
Ausblick auf zukünftige Forschungen
Das Wissen um die Fähigkeit dieser Organoide, die Struktur des Gehirns nachzubilden, eröffnet neue Möglichkeiten für das Verständnis der neuronalen Entwicklung, Erkrankungen und die Auswirkungen von Toxinen.
- Frühe Pathologieuntersuchungen: Die Forscher glauben, dass diese Erkenntnisse dazu beitragen könnten, Therapien zu entwickeln, die kostengünstiger und effektiver sind als bestehende Methoden.
Mit diesen bahnbrechenden Erkenntnissen zu den Prozessen der frühen Gehirnentwicklung und neuronalen Selbstorganisation wird das Verständnis von Gedächtnis, Wahrnehmung und den Grundlagen des menschlichen Denkens revolutioniert.
