Wie steuert das Hirn unsere Greifbewegungen?

Wir öffnen Türen, nehmen einen Stift zur Hand oder führen die Maus über den Bildschirm. Was für gesunde Menschen schlichter Alltag ist und kaum einen zusätzliche Gedanken wert, beschäftigt die Wissenschaft seit vielen Jahren.

Vor allem seit es Prothesen für Menschen mit Amputationen und Projekte für Gelähmte gibt, beschäftigt sich die Hirnforschung intensiv mit der Frage, wie das Gehirn eigentlich Greifbewegungen steuert. Sobald man die detaillierten Vorgänge verstehen kann, ist es einfacher, neuronale Schnittstellen zu entwickeln und damit die Arbeit mit Prothesen voranzutreiben.

Finger- und Handbewegungen von Rhesusaffen analysiert

Deutsche Forscher haben nun einen großen Beitrag zur Fragestellung erbracht. Am Leibniz-Institut für Primatenforschung arbeiteten die Wissenschaftler mit zwei gesunden Rhesusaffen. Die Tiere lernten zunächst, auf Anweisung 50 Objekte mit unterschiedlichen Größen und Formen zu greifen.

Für das eigentliche Experiment zogen die Forscher ihnen Datenhandschuhe an, der sämtliche Finger- und Handbewegungen detailliert aufzeichnen konnte. Bei jedem Durchlauf beleuchteten die Forscher ein Objekt, damit der Affe es sehen konnte. Dann wurde es dunkel im Raum und das Tier bekam die Anweisung, den Gegenstand zu greifen.

Das spielt sich im Gehirn ab

Während der Handschuh die Muskelbewegungen aufzeichnete, wurde auch die Hirnaktivität in Echtzeit gemessen. Dabei zeigte sich zunächst, dass insgesamt drei Hirnbereiche beim Sehen und Greifen aktiv sind. Die Forscher nennen sie:

1. AIP,
2. F5 und
3. M1.

Das erste Areal ist aktiv, während das Licht an ist und der Affe das Objekt betrachtet. Die 3D-Form des Gegenstandes und seine Position im Raum wird verarbeitet. Die Forscher konnten tatsächlich allein anhand der Nervenaktivität ablesen, welche Form der Gegenstand gerade hatte.

F5 und M1 wurden aktiv, wenn das eigentliche Greifen im Dunkeln stattfand. Indem die Daten der Hirnmessung und die des Handschuhs verglichen wurden, konnten die Wissenschaftler genau zuordnen, welche Hirnzellen bei welcher Bewegung aktiv sind.

Künstliche Schnittstellen zwischen Gehirn und Gliedmaße

Das Wissen soll nun genutzt werden, um künstliche Schnittstellen zwischen Gehirn und einem Gliedmaße zu schaffen. Da man nun weiß, welche Bewegungsbefehle vom Hirn ausgesendet werden, sollte eine entsprechende Schnittstelle das Bewegen ermöglichen, obwohl Hirn und Gliedmaße voneinander getrennt sind.