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Miesenböck will Optogenetik für menschliches Sehvermögen nutzbar machen © APA (dpa)
Miesenböck will Optogenetik für menschliches Sehvermögen nutzbar machen © APA (dpa)

Kooperationsmeldung

Forum Alpbach - Miesenböck: "Umfassende Theorie des Gehirns fehlt"

25.08.2017

Diese Meldung ist Teil einer Medienkooperation mit dem Austrian Institute of Technology (AIT)

Er erfand eine der wichtigsten Technologien der Neurowissenschaft - und vermisst eine "umfassende Theorie des Gehirns". Der österreichische Hirnforscher Gero Miesenböck spricht bei den Alpbacher Technologiegesprächen über die von ihm begründete Methode der Optogenetik. Im Vorfeld erzählte er auch von der Unfreiheit des Gehirns und seiner Vision einer neurobiologischen Superwissenschaft.

Das technologische Versprechen der Optogenetik ist betörend: Durch genetisch eingeschleuste lichtempfindliche Proteine können einzelne Zellen durch einen Lichtreiz an- und ausgeschaltet werden - eine Methode, die gezieltes Ansteuern und Beobachten von den Funktionen neuronaler Netzwerke möglich macht. "Das hat uns ganz neue Zugänge zu vielen neurobiologischen Fragen geschaffen", so Miesenböck, der seit 2007 in Oxford forscht und dort 2011 Gründungsdirektor des "Centre for Neural Circuits and Behaviour" wurde.

Immense Fortschritte in der Forschung

In seiner eigenen Forschung hat man in der Untersuchung zentraler neuronaler Integratoren bereits immense Fortschritte gemacht - nämlich bei einigen jener Phänomene, in denen synaptische Reize im Gehirn über längere Aktivitätsmuster hinweg integriert werden. 2014 konnte man etwa zeigen, dass Fliegen einen dem Menschen ähnlichen, abwägenden Prozess der Entscheidungsfindung durchlaufen - und welches uralte Gen dafür verantwortlich ist. Ein weiterer solcher Vorgang, dem Miesenböcks Interesse gilt, ist das Entstehen von Müdigkeit - also das Ansammeln von Schlafdruck im wachen Gehirn.

Mit seiner gefeierten Methode ist der Neurophysiologe aber längst nicht zufrieden. "Sie ist primitiv, was die Optik betrifft. Unsere Lichtmuster sind zeitlich moduliert, aber nicht räumlich" - das heißt, alle Zellen, die beleuchtet werden, werden synchron angetrieben. "Das ist ein Aktivitätsmuster, das natürlicherweise kaum vorkommt", so Miesenböck. Umso erstaunlicher, dass eine so unnatürliche Ansteuerung ein natürliches Verhalten auslösen kann. "Das sagt etwas Fundamentales darüber, wie Gehirne konstruiert sind: Es sind nicht Systeme, die sich völlig frei bewegen können, sondern ihre Dynamik ist durch die inneren Verschaltungen stark eingeschränkt."

Wie eine Schaukel, die - egal wie man sie anstößt - ihre eigene Frequenz findet, schwingt sich auch das Gehirn in seine vorprogrammierten Aktivierungsmuster ein - "und es wäre besonders interessant, wenn man die Schaukel auf andere Bahnen lenken könnte", so Miesenböck. "Eine separate optische Ansteuerung der einzelnen Zellen - und ein Feedback-Signal, das zeigt, was die Zellen machen, anstatt das vom Verhalten abzulesen."

Als Forschungsobjekt ist Miesenböck der Fruchtfliege treu geblieben, andere Labors haben seine Methode auch bei Mäusen, Ratten und sogar Primaten angewendet. Für die Nutzbarmachung der Optogenetik beim Menschen bietet sich nach derzeitigem Forschungsstand vor allem das Auge und die Wiederherstellung des Sehvermögens an. "Die Netzhaut ist einer der vielversprechendsten Bereiche. Wir verstehen hier die Schaltkreise einigermaßen gut - und sie ist auch immunologisch prädestiniert."

Medizinische Anwendungen

Den weiten Weg von der Idee der Optogenetik zu solchen medizinischen Anwendungen reflektiert Miesenböck allerdings in größeren Zusammenhängen. "An der Optogenetik sieht man die vielen Faktoren, die Innovation hervorbringen - und die Schwierigkeit von Wissenschaftstechnologie, wirklich durchgeführt zu werden. Die meisten Leute, die meisten Forscher, sind Konsumenten von Technologie. Sie wissen nicht, was sie möchten, bevor man es ihnen vor die Nase setzt."

Gerade die Neurowissenschaft leide an einem Mangel an Voraussicht, die sich auch in einem Mangel theoriegeleiteter Forschung widerspiegelt. "Am produktivsten ist ein Wechselspiel zwischen Theorie und Experiment - in den Neurowissenschaften fehlt uns eine umfassende Theorie des Gehirns. Wir tappen komplett im Dunkeln. Und die meisten wüssten auch gar nicht, welche Form so eine Theorie annehmen sollte. Wäre sie ein Computerprogramm, eine Gleichung? Da hapert's", erklärt Miesenböck.

Nichtsdestotrotz geht er für seine Disziplin selbstbewusst in die Zukunft. "Das ist eine Entwicklung, die wichtig ist für unser Selbstverständnis als Menschen." Und: "Ich glaube, dass die Neurowissenschaft viele andere Sparten ersetzen wird. Die Philosophie und Psychologie, aber auch die Rechtswissenschaften und die Ökonomie." Vom häufig irrationalen, intuitiven Einkaufsverhalten bis zum freien Willen und der Verantwortung des Individuums: wesentliche Fragen dieser Disziplinen haben mit den Grundlagen menschlicher Entscheidungsfindung zu tun - "und die sind in den neuronalen Schaltkreisen zu finden". Ob er selbst von diesen Fragen geleitet wird? "Sie leiten nicht mein Experimentieren. Aber ich stelle sie mir am Abend - oder am Morgen."

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