Überbelichtung verzerrte die Wissenschaft der Spiegelneuronen | Quanta-Magazin

Im Sommer 1991 wurde der Neurowissenschaftler Vittorio Gallese untersuchte, wie Bewegung im Gehirn dargestellt wird, als ihm etwas Seltsames auffiel. Er und sein Forschungsberater Giacomo Rizzolatti an der Universität Parma verfolgten, welche Neuronen aktiv wurden, wenn Affen mit bestimmten Objekten interagierten. Wie die Wissenschaftler zuvor beobachtet hatten, feuerten dieselben Neuronen, wenn die Affen die Objekte entweder bemerkten oder sie aufhoben.

Doch dann taten die Neuronen etwas, was die Forscher nicht erwartet hatten. Vor dem offiziellen Beginn des Experiments ergriff Gallese die Objekte, um sie einem Affen zu zeigen. In diesem Moment stieg die Aktivität in denselben Neuronen an, die gefeuert hatten, als der Affe die Objekte ergriff. Es war das erste Mal, dass jemand beobachtete, dass Neuronen Informationen sowohl für eine Aktion als auch für die Ausführung dieser Aktion durch ein anderes Individuum kodieren.

Diese Neuronen erinnerten die Forscher an einen Spiegel: Die von den Affen beobachteten Aktionen wurden durch diese besonderen Motorzellen in ihren Gehirnen reflektiert. 1992, Gallese und Rizzolatti zuerst beschrieben die Zellen im Tagebuch Experimentelle Hirnforschung und dann 1996 nannte sie „Spiegelneuronen“ in Gehirn.

Die Forscher wussten, dass sie etwas Interessantes gefunden hatten, aber nichts hätte sie darauf vorbereiten können, wie der Rest der Welt reagieren würde. Innerhalb von 10 Jahren nach der Entdeckung war die Idee eines Spiegelneurons zu dem seltenen neurowissenschaftlichen Konzept geworden, das die öffentliche Vorstellungskraft erregte. Von 2002 bis 2009 schlossen sich Wissenschaftler verschiedener Disziplinen den Wissenschaftspopularisten an, um diese Zellen zu sensationslüstern und ihnen mehr Eigenschaften zuzuschreiben, um dies zu erklären komplexe menschliche Verhaltensweisen as Empathie, Altruismus, Lernen, Nachahmung, Autismus und Rede.

Dann, fast so schnell, wie sich Spiegelneuronen durchsetzten, schlichen sich wissenschaftliche Zweifel an ihrer Erklärungskraft ein. Innerhalb weniger Jahre wurden diese Promi-Zellen in der Schublade der zu viel versprochenen und zu wenig gelieferten Entdeckungen abgelegt.

Doch die ursprünglichen experimentellen Ergebnisse bleiben bestehen. Neuronen im prämotorischen Kortex und verwandten Gehirnbereichen spiegeln Verhaltensweisen wider. Auch wenn sie große Kategorien menschlicher Erfahrung nicht einfach erklären können, seien Spiegelneuronen „lebendig und munter“, sagte Gallese. Jetzt nimmt eine neue Generation sozialer Neurowissenschaftler ihre Arbeit an den verlassenen Zellen wieder auf, um zu erforschen, wie Neuronen mit Spiegeleigenschaften im gesamten Gehirn soziales Verhalten kodieren.

Der Auf-und Abstieg

Das Faszinierende an Spiegelneuronen war zunächst, dass sie auffallend fehl am Platz waren. In einem Gehirnbereich, der der motorischen Planung gewidmet ist, befanden sich hier Zellen mit einzigartigen Eigenschaften, die während der Wahrnehmung reagierten. Darüber hinaus interpretierten die Parma-Forscher ihre Ergebnisse als Beleg für das sogenannte „Handlungsverständnis“ im Gehirn: Sie argumentierten, dass die Affen intuitiv ahnen könnten, was ein anderes Individuum tue, und dass diese Intuition in einer einzelnen Zelle gelöst werde.

Das Spiegelneuron sei daher eine „unmittelbar zugängliche Möglichkeit, einen völlig komplexeren Mechanismus zu erklären“, sagte er Luca Bonini, ein Professor für Psychobiologie an der Universität Parma, der nicht an der ursprünglichen Studie beteiligt war. Von dieser Interpretation begeistert, begannen die Forscher, „Verständnis“ auf eine beliebige Anzahl von Zellen zu projizieren, die spiegelbildlich wirkten.

Die enthusiastische Fanfare verzerrte die Erforschung von Spiegelneuronen und störte die Karrieren von Forschern. Anfang der 2000er Jahre der Kognitionswissenschaftler Gregory Hickok von der University of California, Irvine, fanden heraus, dass Neuronen in den motorischen Bereichen des Gehirns, die mit der Sprachproduktion verbunden sind, aktiv wurden, wenn die Teilnehmer Sprache hörten. Während es kein schockierender Befund war – „das System funktioniert einfach so“, sagte Hickok – begannen andere Wissenschaftler, seine Ergebnisse durch die Linse eines Spiegelneurons zu betrachten. Er wusste, dass die Theorie nicht auf seine Arbeit anwendbar war. Wieder andere schlugen vor, dass Neuronen im motorischen Kortex das Gehörte „spiegelten“, wenn Zuhörer Sprache wahrnahmen.

Um Spiegelneuronen-Enthusiasten abzuwehren, begann Hickok zu Beginn seiner Forschungsvorträge zu erklären, dass seine Arbeit nichts mit Spiegelneuronen zu tun habe – eine Entscheidung, die ihn ungewollt in den Mittelpunkt der Debatte brachte. Im Jahr 2009 wurde der Chefredakteur der Zeitschrift für Kognitive Neurowissenschaften lud Hickok zum Schreiben ein eine Kritik der Theorie. Er nutzte die Sprache als Testfall, um die hochtrabende Behauptung zu widerlegen, dass Spiegelneuronen im motorischen Kortex es einem Affen ermöglichten, die Handlungen eines anderen zu verstehen. Wenn es, so argumentierte Hickok, einen einzigen neuronalen Mechanismus gibt, der die Auslösung einer Aktion und das Verstehen dieser Aktion kodiert, dann sollte eine Beschädigung dieses Mechanismus verhindern, dass beides auftritt. Hickok hat ein Dossier mit Studien zusammengestellt, aus denen hervorgeht, dass Schäden an Sprachproduktionsbereichen das Sprachverständnis nicht beeinträchtigen. Die Daten, schrieb er, „zeigen eindeutig, dass die Spiegelneuronentheorie der Sprachwahrnehmung in jeder starken Form falsch ist.“

Die vielzitierte Kritik führte zu a Buch Deal und im Jahr 2015 eine Einladung dazu öffentlich debattieren Gallese am New York University Center for Mind, Brain and Consciousness. Als sie sich zum ersten Mal die Bühne teilten, waren die beiden freundschaftliche Rivalen: zwei angesehene Wissenschaftler, die unter leichtem Necken konkurrierende Perspektiven austauschten, gefolgt von Lächeln über Bier.

Obwohl diese Konfrontation freundschaftlich verlief, war die Gegenreaktion auf den Spiegelneuronen-Hype im Allgemeinen nicht der Fall. Noch heute ist Gallese überrascht von der „Erbitterung“, mit der er in der wissenschaftlichen Gemeinschaft konfrontiert war. „Ich glaube nicht, dass irgendjemand sonst so genau unter die Lupe genommen wurde wie wir“, sagte er. Und die Auswirkungen auf die Untersuchung dieser Gehirnzellen waren tiefgreifend. In den Jahren seit der NYU-Debatte haben sich Spiegelneuronen entwickelt fallen gelassen aus dem wissenschaftlichen Diskurs. Im Jahr 2013, auf dem Höhepunkt des Hypes, veröffentlichten Wissenschaftler mehr als 300 Artikel mit dem Titel „Spiegelneuron“. Bis 2020 halbierte sich diese Zahl auf weniger als 150.

Das Spiegelneuron, neu definiert

Die Folge ist eine Fallstudie darüber, wie die Begeisterung für bestimmte Ideen den Verlauf ihrer Forschung verändern kann. Gallese führte den Rückgang der Studien zu Spiegelneuronen auf kollektive Angst und Selbstzensur zurück. „[Forscher] befürchten, dass das Papier abgelehnt werden könnte, wenn sie das Schlagwort ‚Spiegelneuronen‘ erwähnen“, sagte er.

Infolgedessen haben Forscher eine andere Terminologie übernommen – zum Beispiel „Aktionsaktivierungsnetzwerk“ –, um Spiegelmechanismen im Gehirn zu erklären. Auch der Begriff „Spiegelneuron“ ist unklar geworden. Die Definition war zunächst klar: Es handelte sich um eine motorische Zelle, die bei einer Bewegung und auch bei der Wahrnehmung derselben oder einer ähnlichen Bewegung feuerte. Als Forscher den Begriff jedoch zur Erklärung sozialer Phänomene verwendeten, wurde die Definition so unhandlich, dass sie zu einer „nicht überprüfbaren Theorie“ wurde, sagte Hickok.

Heute, nach einer Abkühlungsphase, befreien Sozialneurowissenschaftler die Zellen aus dem biologischen Dreck. Als sie über die motorischen Bereiche des Gehirns hinausblicken, finden sie etwas, das verdächtig wie Spiegelneuronen aussieht. Letztes Jahr ein Team der Stanford University berichtet in Zelle die Entdeckung von Neuronen, die Aggression bei Mäusen widerspiegeln. Diese Zellfolge feuerte sowohl dann, wenn sich eine Maus aggressiv verhielt, als auch, wenn sie anderen beim Kampf zusah. Da die Zellen in beiden Kontexten aktiv wurden, vermuteten die Forscher, dass es sich um Spiegelneuronen handelte.

„Dies war das erste Beispiel, das die Existenz von Spiegelneuronen in komplexen sozialen Gehirnbereichen demonstrierte“, sagte Emily Wu, außerordentliche Assistenzprofessorin für Neurologie an der University of California in Los Angeles, die nicht an der Forschung beteiligt war.

Dieser Befund ergänzt a wachsender Beweis dass Neuronen außerhalb des prämotorischen Kortex Spiegeleigenschaften haben, wenn zwei Tiere sozial interagieren. Dieselben Zellen feuern bei persönlichen Aktionen oder Emotionen und als Reaktion darauf, dass andere die gleichen Erfahrungen machen.

Technisch gesehen sind diese Zellen nach der ursprünglichen Definition keine Spiegelneuronen, sagte Hickok: Spiegelneuronen sind motorische Zellen, keine sozialen Zellen. Wu macht sich jedoch keine Gedanken über die Definitionen. Anstatt zu diskutieren, was ein Spiegelneuron ist und was nicht, ist es ihrer Meinung nach wichtiger, funktionelle Spiegeleigenschaften zu katalogisieren, die Zellen charakterisieren, wo auch immer sie im Gehirn vorkommen.

Das Ziel wäre zu beschreiben, wie weit verbreitet diese Neuronen sind und wie sie sich auf elektrophysiologischer Ebene so verhalten, wie sie es tun. Auf diese Weise räumen diese Wissenschaftler mit der Wolke des Hypes auf und sehen diese Zellen als das, was sie wirklich sind.

Korrektur: April 2, 2024
Ein Satz wurde überarbeitet, um klarzustellen, dass Wu Spiegelneuronen nicht persönlich katalogisiert.