Für unser Denken gilt ein "Tempolimit"

22. April 2004, 14:59
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Deutsche Forscher: Geschwindigkeit der Synchronisation zwischen Nervenzellen hat eine Obergrenze

Göttingen - Für das Denken des Menschen gibt es offenbar ein Tempolimit. Wie Göttinger Forscher berichteten, hat die Geschwindigkeit der Synchronisation zwischen Nervenzellen eine obere Grenze. Dieses Limit hänge von der Dichte ihrer Verschaltungen ab, erklärten die Neuro-Physiker des Max-Planck-Instituts für Strömungsforschung und der Universität Göttingen.

Die neuronalen Netzwerke im Gehirn bestehen aus einer Vielzahl ähnlicher Komponenten, die in scheinbar zufälliger Weise untereinander verbunden sind. Die Nervenzellen kommunizieren miteinander durch den Austausch von Pulsen über ihre Verbindungsstellen, die Synapsen. Doch anders als Atome in einem Kristall, die in einem regelmäßigen Gitter angeordnet sind, wachsen die synaptischen Verbindungen zwischen Nervenzellen äußerst unregelmäßig.

Mathematisches Modell

Die Göttinger Forscher untersuchten anhand eines mathematischen Modells, wie schnell sich die Komponenten eines komplexen Netzwerkes koordinieren können. Dabei konzentrierten sie sich darauf, welche Auswirkungen die innere Struktur eines Netzwerks auf seine Dynamik hat. Erwartungsgemäß fanden die Forscher, dass Neurone sich umso schneller synchronisieren, je stärker die synaptischen Verbindungen zwischen ihnen sind.

Überraschenderweise zeigte das Modell aber auch, dass es eine Geschwindigkeitsbeschränkung für die Synchronisation des Netzwerks gibt: Auch bei noch so starken Wechselwirkungen kann diese Geschwindigkeit eine maximale Grenze nicht überschreiten. Dieses Tempolimit wird durch die Verschaltungsstruktur des Netzwerkes festgelegt und würde nur dann nicht auftreten, wenn jedes Neuron mit jeder anderen Nervenzelle in dem Netzwerk verbunden wäre.

Hochgradige Vernetzung notwendig

Dies zeige, dass die Geschwindigkeit neuronaler Informationsverarbeitung, also unser Denken und Handeln, erheblich durch die Verschaltungs-Struktur des Netzwerks beschränkt werde, sagte Professor Theo Geisel: "Das bedeutet also, dass Hirn-Areale, in denen ein schneller Informationsaustausch essenziell ist, hochgradig vernetzt sein müssen, um ihre Funktion adäquat erfüllen zu können." (APA/AP)

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