Eigentlich war es ein ganz gewöhnliches Experiment, das Craig Bennett von der University of California unternahm. Ein Versuch, wie er im Labor eines Gehirnforschers tagtäglich vorkommt: Ein Proband liegt im Kernspin-Tomographen, und während er kognitive Aufgaben erledigt, wird sein Hirn durchleuchtet. So war das auch bei Craig Bennett, bis auf ein ausgefallenes Detail: Der Proband, dem verschiedene Fotografien von Menschen vorgelegt wurden und dessen Reaktion darauf gemessen wurde, war ein Fisch. Ein Lachs aus dem Atlantik, genauer gesagt. Außerdem war das Tier tot, Bennett hatte es im Supermarkt gekauft.
Geistesblitze eines toten Fisches
Was klingt wie das Experiment eines postmodernen Spinners, hat einen ernsten Hintergrund: Bennett wollte zeigen, wie viel Unsinn in der modernen experimentellen Hirnforschung allenthalben betrieben wird. Die Daten aus einem modernen Kernspin- oder Magnetresonanztomographen (MRT) sind mit großer Sorgfalt zu analysieren. Leider geschieht das in manchen Labors nicht, so dass manche Erkenntnis der Neurologie so viel wert ist, wie die Geistesblitze eines toten Fisches.
Um die gängige Praxis der MRT-Forschung genau nachzuvollziehen, legte Bennett seinen Fisch in den Hirnscanner und erklärte ihm den Versuchsablauf. Nach fünf Minuten war das Experiment beendet, und offenbar hatte der tote Lachs seine Aufgabe verstanden. Als Bennett die Daten auswertete, zeigte sich eine erhöhte Hirnaktivität in einem speziellen, 81 Kubikmillimeter großen Bereich des Denkorgans. Das Ergebnis präsentierte Bennett vor kurzem in San Francisco auf der Human Brain Mapping Conference, einem der wichtigsten Treffen der Kognitionsforscher.
"Ein toter Fisch erkennt menschliche Emotionen - wenn ich ein unbedarfter Forscher wäre, würde ich zu diesem Ergebnis kommen", sagt Bennett. Die funktionelle Magnetrosonanztomographie (fMRT) ist das wichtigste Handwerkszeug vieler Forscher, die einem der größten Geheimnisse der Wissenschaft nachgehen: der Frage, wie das Gehirn funktioniert. Konnte man früher nur in ein Gehirn blicken, indem man es aufschnitt, so kann man heute mit MRT-Technik live beim Denken zusehen - wenn man es richtig macht.
Doch seit etwa zehn Jahren liefert die Wissenschaft eine überwältigende Inflation an Bildern von durchleuchteten Gehirnen, in denen es rot, blau, grün oder gelb leuchtet. Keine Fragestellung ist zu abwegig, als dass man sie nicht im Hirnscanner untersuchen würde.
Gefühle und Vorlieben in bunten Hirn-Bildern
Schon wurden Menschen beim Sex durchleutet. MRT-Aufnahmen scheinen Auskunft zu geben über den Charakter, die Wirkung von Rabatt-Schildern und die Frage, ob jemand gerade an eine Gießkanne oder an ein Auto denkt. In den USA bieten Unternehmen bereits Lügentests mit der fMRT-Methode an. Gefühle, Gedanken, Vorlieben, den Moment einer Entscheidung - all diese wabernden, schwer fassbaren Phänomene materialisieren sich scheinbar in den bunten Hirn-Bildern.
Auf der nächsten Seite: Wie Fehler passieren, wenn aus Messwerten Bilder werden.
"Wir wollen Ergebnisse und keine Zahlenwerte"
Doch man sollte wohl misstrauisch werden, wenn in der Wissenschaft Dinge plötzlich allzu einfach aussehen. Die reinen Daten, die Forscher aus einem Hirnscanner beziehen, sind grau-weiße, grob verpixelte Bilder. Sie entstehen, indem der Tomograph den Sauerstoff-Umsatz im Hirngewebe misst. Der ist umso höher, je aktiver eine Hirnregion ist. Erst ausgeklügelte Statistikprogramme, die zu erlernen Wissenschaftler oft genauso viel Zeit kostet wie die eigentlichen Versuche, machen aus den Messdaten die klar umrissenen bunten Flecken.
"Ergebnisse, keine Zahlenwerte"
"Wir sagen zwar immer, wir wollen Daten sehen", sagt der Neuroforscher Nikolaus Kriegeskorte vom amerikanischen Institute of Mental Health in Maryland. "Aber das stimmt eigentlich nicht. In Wirklichkeit wollen wir Ergebnisse und keine Zahlenwerte, von denen es bei einem einzelnen Experiment leicht Milliarden geben kann." Doch wenn aus Messwerten Bilder werden, passieren Fehler.
Bennetts Versuch zeigt, was passiert, wenn man die Rohdaten nicht sorgfältig mit Statistik-Software korrigiert. Bei jeder Messung gibt es aus Zufall sogenannte falsch-positive Ergebnisse: Das Gehirn signalisiert an manchen Stellen eine erhöhte Aktivität, obwohl sich dort gar nichts tut. "Man kann das mit einem Dartspieler vergleichen, der sozusagen aus Versehen einmal ins Schwarze trifft", erklärt Bennett. Gibt man dem Laien nur einen Pfeil in die Hand, ist die Wahrscheinlichkeit zwar recht klein, dass er einen Volltreffer landet. Aber wenn er mehr als 100.000 Würfe hat?
Für fMRT-Versuche teilt man das Gehirn in rund 130.000 Volumen-Einheiten ein, sogenannte Voxels. Die Wahrscheinlichkeit, dass einige davon ein falsches Signal liefern, sei beinahe 100 Prozent, sagt Bennett.
Er ist nicht der erste Neuroforscher, der Zweifel an der Aussagekraft mancher fMRT-Analysen äußert. Vor einigen Monaten veröffentlichten vier Psychologen um Edward Vul vom Massachusetts Institute of Technology einen Artikel mit dem ursprünglichen Titel "Voodoo Correlations in Social Neuroscience". Darin prangerten die Forscher an, dass in einigen fMRT-Studien die Ergebnisse einfach zu gut seien, als dass sie stimmen könnten. Man sei geneigt zu glauben, dass etwa bei der Hälfte der 54 untersuchten Studien der Voodoo-Zauberkult im Spiel gewesen sei, sagte Vul nach der Veröffentlichung seines Beitrags.
Er hatte sich Studien von Kollegen genauer angeschaut, in denen untersucht wurde, welche Hirnregion mit einem bestimmten Merkmal, zum Beispiel Risikobereitschaft, gekoppelt ist. Dazu zeigt man beispielsweise Versuchspersonen, die sich selbst als unterschiedlich risikofreudig einstufen, Bilder von Menschen in gefährlichen Situationen. Für ihre Messungen müssen die Forscher dann aus den 100.000 Bildpunkten, die sie bei einem vollständigen Hirnscan erhalten, einige tausend aussuchen, die für ihre Fragestellung relevant zu sein scheinen. "Natürlich wählt man dazu Einheiten aus, in denen eine hohe Aktivität gemessen wurde", sagt Edward Vul. "Das führt aber zu einem Zirkelschluss, weil man die Hypothese, die man erst untersuchen will, auch als Voraussetzung für den Versuch annimmt."
Voodoo-Korrelationen
Russell Poldrack von der Universität von Los Angeles, einer der kritisierten Autoren, hält diese Praxis für weniger verwerflich. "Wo ist da Voodoo?", fragte Poldrack in einer Antwort auf die Vorwürfe. Die Debatte wurde so heftig, dass Vul seinen Artikel schließlich unter einem anderen Namen veröffentlichte. Er spricht jetzt nicht mehr von Voodoo, sondern von "rätselhaft hohen" Korrelationen (Perspectives on Psychological Science, Bd. 4, S. 274, 2009).
Auch Craig Bennett hat ein Fachmagazin gefunden, das seinen Lachs-Versuch veröffentlichen wird - nachdem ein anderes Magazin die Studie abgelehnt hatte, "weil ihnen die Stichprobe mit nur einem Fisch zu klein war". Wiederholen könnte Bennett den Versuch unter exakt den gleichen Bedingungen auch nicht. Den Lachs genoss sein Team nach dem Versuch mit einer Sauce aus Zitronen, Zwiebeln und Knoblauch.