Neuronenaktivitäten beim Rechnen

Dabei profitierten die Forscher von der Universitätsklinik für Epileptologie in Bonn, die auf chirurgische Eingriffe an Epilepsiepatienten spezialisiert ist. In manchen Fällen ist es notwendig, den Patienten Elektroden zu implantieren, um die Krampfherde in ihrem Gehirn genau zu lokalisieren. Dabei kann gleichzeitig die Aktivität einzelner Neuronen gemessen werden. An der Studie, die gemeinsam von Andreas Nieder (Tübingen) und Florian Mormann (Bonn) betreut wurde, nahmen neun Personen teil, denen in den Schläfenlappen des Gehirns Elektroden implantiert worden waren, um die Aktivität von Nervenzellen aufzuzeichnen. Die Studienteilnehmer lösten dabei einfache Rechenaufgaben. „Dabei stellten wir fest, dass bei Additionen andere Neuronen feuerten als bei Subtraktionen“, so Mormann. Die jeweiligen Neuronen reagierten auch, wenn + und – anders ausgedrückt wurden, zum Beispiel 5 und 3 oder 7 weniger 4.

An der Hirnaktivität war zu erkennen, welche Rechenoperation die Probanden durchführten. Dies bestätigte auch ein mit den Daten der Studienteilnehmer gefütterter Algorithmus.

Bei der Analyse der Studiendaten entdeckten die Wissenschaftler außerdem ein anderes interessantes Phänomen: die dynamische Kodierung. Sie zeigte, dass beim Lösen von ein und derselben Rechenaufgabe im parahippokampalen Kortex unterschiedliche Additions-oder Subtraktions-Neurone aktiv werden. Die Forscher verglichen das mit einem Taschenrechner, auf dem die Plus- oder Minustaste ständig ihren Ort wechselt.

„Mit dieser Studie ist uns ein wichtiger Schritt zum besseren Verständnis einer unserer wichtigsten Symbolfähigkeiten gelungen, dem Rechnen mit Zahlen“, so Mormann. Nun wollen die Arbeitsgruppen aus Tübingen und Bonn die Rolle der gefundenen Nervenzellen dabei untersuchen.