Neurowissenschaft Auf der Jagd nach der Expansion des Denkens

Ein Mann kontrolliert mit Hilfe eines EEG-Headsets die Lichtinstallation des Künstlers Marcus Lyall. Die Frage ist nur: Wie ist es dazu gekommen, dass das menschliche Gehirn solche Fähigkeiten besitzt?

(Foto: dpa)
  • Kein anderes Tier hat ein im Verhältnis zum Gesamtkörpergewicht so stattlichen Denkapparat wie der Mensch.
  • Entstanden ist es schrittweise im Zuge der Evolution, so wie auch die Fähigkeiten der Vorfahren von Homo sapiens allmählich zunahmen - bis das Schädelvolumen vor etwa 100 000 Jahren ein stabiles Niveau erreichte.
  • Nun berichten Forscher, dass eine exklusive Gruppe von Genen für das ausgedehnte Wachstum des menschlichen Denkapparates verantwortlich sein soll.
Von Kathrin Zinkant

Das menschliche Gehirn ist zweifellos ein faszinierendes Ding, aber noch ein bisschen faszinierender erscheint vielleicht das Denkorgan von Profi-Fußballern. Für alle jedenfalls, die schon immer mal unter die Schädeldecke eines Rekord-Bundesligaspielers gucken oder sogar in einem solchen Gehirn herumlaufen wollten, haben die Planer des Senckenberg Naturmuseums in Frankfurt am Main zu Beginn dieser Woche eine Sensation angekündigt: Das Neue Museum will den Besuchern zu seiner Eröffnung ein begehbares Modell des Gehirns des ehemaligen Eintrachtspielers Karl-Heinz "Charly" Körbel darbieten. Ein monströses Exponat, das eine herausragende und entwicklungsgeschichtlich entscheidende Eigenschaft des menschlichen Denkorgans auf die Spitze treibt - nämlich seine Größe.

Etwa 1400 Gramm wiegt das Gehirn eines ausgewachsenen Menschen. Kein anderes Tier hat einen im Verhältnis zum Gesamtkörpergewicht so stattlichen Denkapparat, geschweige denn ein Hirn mit annähernd großen Bereichen für höhere kognitive Fähigkeiten. Entstanden ist es schrittweise im Zuge der Evolution, so wie auch die Fähigkeiten der Vorfahren von Homo sapiens allmählich zunahmen - bis das Schädelvolumen vor etwa 100 000 Jahren ein stabiles Niveau erreichte. Was genau aber machte das menschliche Gehirn so groß? Zwei Teams von Genetikern wollen dieses Geheimnis jetzt gelüftet haben.

Man kann im Labor praktisch zuschauen, wie einzelne Gene ihre Wirkung entfalten

Wie die Forscher um David Haussler von der University of California in Santa Cruz und Pierre Vanderhaeghen von der Université Libre de Bruxelles in der aktuellen Ausgabe des hochrangigen Fachjournals Cell berichten, soll eine exklusive Gruppe von Genen für das ausgedehnte Wachstum des menschlichen Denkapparates verantwortlich sein, und damit von zentraler Bedeutung für die Evolution des Menschen. Die Gene und die zugehörigen Eiweiße, Notch2nl genannt, existieren ausschließlich in menschlichen Zellen. Haussler und Vanderhaeghen konnten nun erstmals zeigen, in welcher Weise die Gruppe von Erbanlagen Einfluss auf die Entwicklung des Gehirns nehmen und somit die Grundlage für ein so großes Gehirn schaffen, wie es nur dem Mensch eigen ist.

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Dafür untersuchte Haussler die Gene auch in menschlichen Minihirnen, welche sich aus Stammzellen züchten lassen. Solche Minibrains erlauben Einblicke in die tatsächliche Funktion von Erbanlagen: Man kann im Labor praktisch zuschauen, wie einzelne Gene ihre Wirkung entfalten. Die sogenannten Organoide, wie der allgemeine Fachbegriff lautet, lassen sich auch als Modelle für eine Vielzahl von anderen Organen entwickeln. Sie gelten jedoch insbesondere in der Neurobiologie als methodische Revolution. Zum Beispiel, um Gene oder Gengruppen wie jene von Notch2nl zu untersuchen.

Die besondere Rolle der Notch2nl-Gene hatte sich schon in früheren Studien abgezeichnet. So berichteten Wieland Huttner und sein Team am Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik bereits im März dieses Jahres, dass eines der jetzt untersuchten menschlichen Gene in der Lage ist, das Hirnwachstum in Mäusen deutlich zu verstärken. Haussler und Vanderhaeghen haben diese Erkenntnisse nun bestätigt und die Mechanismen beleuchtet, die erklären, wie diese Gene überhaupt entstanden sind.

Sie kommen weder in Makaken noch Orang-Utans vor und sind bei Gorillas und Schimpansen nur in verkürzter, inaktiver Form zu finden. Die Forscher vermuten, dass ein Reparaturprozess im Erbgut vor drei bis vier Millionen Jahren zu einer neuen, aktiven Version des Gens führte - genau zu jener Zeit, zu der das Gehirn menschlicher Vorfahren zu expandieren begann. Die Wissenschaftler konnten außerdem zeigen, dass die Gruppe von Genen bislang falsch im Genom verortet worden war. Tatsächlich liegt sie in einer Region, die mit einer Reihe von Fehlbildungen des Gehirns in Zusammenhang steht.