Organisation des Gehirns wie im täglichen Leben: Reiche werden immer reicher Forscher der Goethe-Universität finden Erklärung dafür, warum sich Synapsen unterschiedlich entwickeln

Forscher am Frankfurt Institute for Advanced Studies (FIAS) an der Goethe-Universität haben die Erklärung für eine zentrales Organisationsprinzips unseres Gehirns gefunden, wie es ähnlich auch im täglichen Leben vorkommt: Reiche werden immer noch reicher. Ein neues theoretisches Modell zeigt, wie sich im Gehirn die Verbindungen der Nervenzellen entwickeln, die sogenannten Synapsen. Seit einigen Jahren weiß man, dass es sehr viele Synapsen mit geringer Stärke gibt, aber auch einige wenige ganz starke Synapsen, von denen man annimmt, dass dort Erinnerungen ein Leben lang gespeichert werden können. Wie diese Unterschiede zustande kommen war bisher aber unklar. Nach dem neu entwickelten Modell von Wissenschaftlern um den Kognitionsforscher Prof. Jochen Triesch am FIAS, das jetzt in der online-Fachzeitschrift „PLOS Computational Biology“ veröffentlicht wurde, beruht dieses Gesetz darauf, dass durch einen fundamentalen Lernmechanismus des Gehirns starke Synapsen eine höhere Wahrscheinlichkeit haben, noch stärker zu werden als schwache. Die Forscher nennen dies das „Rich get richer-Prinzip“ – Reiche werden immer noch reicher.

Alles was uns als Menschen ausmacht – wie Persönlichkeit, Erinnerungen, Pläne – ist im Gehirn in den Synapsen gespeichert, vielen Milliarden Verbindungen zwischen den einzelnen Nervenzellen. Wenn wir etwas Neues lernen, dann dadurch, dass einige Synapsen ihre Stärke verändern, andere neu hinzu kommen oder andere ganz verschwinden. Dies führt in dem am FIAS entwickelten Modell dazu, dass einige Synapsen sehr stark werden, aber die meisten schwach bleiben, wie es auch im Gehirn der Fall ist.

Interessanterweise tauchen derartige Gesetzmäßigkeiten auch in vielen anderen komplexen Systemen auf, etwa in der Wirtschaft oder in der Geografie. Sie beschreiben dort zum Beispiel die statistische Verteilung der Größen von Firmen oder Städten. Das FIAS, eine Stiftung der Goethe-Universität Frankfurt, beschäftigt sich disziplinübergreifend mit theoretischen Modellen zur Erklärung derartig komplexer Systeme in der belebten und unbelebten Natur. Nur mit Hilfe theoretischer Modelle war es beispielsweise möglich, die in zahlreichen Experimenten gewonnenen Einzelergebnisse über die Stärke der Synapsen zu verstehen und zu erklären.

Das FIAS gilt als Leuchturm der Forschung in Hessen. Gründer des FIAS waren der Hirnforscher Prof. Wolf Singer und der theoretische Physiker Prof. Walter Greiner. Heute arbeiten am FIAS rund 100 Wissenschaftler unter anderem an Fragestellungen aus der Kernphysik, der Hirnforschung, des Immunsystems, der Krebstherapie und an energiesparenden, superschnellen Computern, die als Werkzeug notwendig sind, um Modelle für derart komplexe Vorgänge in der Natur zu berechnen.

Meldung: Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt, den 08. Januar 2013