Punkt und Komma im Gehirn

Forscher identifizieren Neuronen, die "Ende" kodieren und möglicherweise wie eine Reset-Taste funktionieren

Markierungen von Anfang und Ende eines Satzes gibt es nicht nur in der Schriftsprache. Auch Verhaltenssequenzen haben klare Begrenzungen. Das konnten US-Wissenschaftler jetzt in Experimenten mit Affen zeigen.

Naotaka Fujii und Ann M. Graybiel vom Massachusetts Institute of Technology beobachteten die neuronale Aktivität im präfrontalen Kortex und im frontalen Augenfeld (frontal eye field) von Makaken, die drauf trainiert waren, einem visuellen Reiz mit den Augen zu folgen. Wie die beiden Forscher in der aktuellen Ausgabe des Wissenschaftsmagazins Science berichten, wurden in zufälliger Folge ein bis sieben Reize präsentiert. Während die Neuronen im frontalen Augenfeld selektiv auf die jeweilige Bewegungsrichtung der Augen reagierten, zeigte etwa die Hälfte der Neuronen im präfrontalen Kortex eine zusätzliche Aktivität etwa 270 bis 280 Millisekunden nach Beendigung der gesamten Sequenz. Dieses Extrafeuern erfolgte unabhängig von der Gesamtzahl der präsentierten Reize.

Durch Variationen der Versuchsanordnung konnten Fujii und Graybiel ausschließen, dass diese neuronale Aktivität etwa an die erwartete Belohnung oder an ein Nachlassen der Aufmerksamkeit gekoppelt ist. Dagegen verminderte sich die Intensität des Extrafeuerns, wenn das Ende der jeweiligen Versuchssequenz durch eine veränderte Farbe des visuellen Reizes angezeigt wurde.

Zugleich reagierten die Neuronen stärker auf diesen letzten Reiz. "Unsere Ergebnisse legen nahe", schreiben die Forscher, "dass einige Neuronen im präfrontalen Kortex besondere Signale transportieren, die die Vollendung eines gelernten Verhaltens markieren. (...) Die extra-feuernden Neuronen könnten regelrechte ‚Ende-Kodierer' sein, die dynamisch externe physische Reize mit der neuronalen Repräsentation von Endstadien verbinden."

Ihre Funktion könnte unter anderem darin bestehen, Neuronen im präfrontalen Kortex auf ihren Anfangszustand zurückzustellen. Sie hätten demnach eine wichtige Funktion bei der Wahrnehmung kompletter Sequenzen, ähnlich dem Punkt, der im Schrifttext das Ende eines Satzes anzeigt.

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