Das menschliche Spiegelneuronensystem: Wie erfassen wir, was wir nicht messen können?

Kollegiaten

Dr. Daniela Mier

Dr. Joachim Hass

 

Kontaktadresse

Zentralinstitut für seelische Gesundheit

J 5

68159 Mannheim

 

Seit ihrer Entdeckung im Primaten werden Spiegelneurone als höchst aussichtsreiche Kandidaten der neuronalen Grundlage unserer sozial-kognitiven Fertigkeiten gehandelt. Es wird angenommen, dass wir ein direktes Verständnis von Emotionen, Wünschen, Bedürfnissen und Intentionen anderer Personen dadurch erlangen, dass wir ihren motorischen Zustand in Neuronen unseres eigenen Motorsystems repräsentieren: in den sogenannten Spiegelneuronen. Trotz des enormen Interesses und einer Vielzahl von Studien zur Funktion des Spiegelneuronensystems sind viele seiner grundlegenden physiologischen Eigenschaften noch völlig unbekannt. Speziell bei Studien am Menschen besteht die Schwierigkeit, dass in der Regel keine direkte Messung von Spiegelneuronenaktivität über Einzelzellableitungen möglich ist, sondern nur nicht-invasive Messmethoden wie die funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) oder das Elektroencephalogramm (EEG) infrage kommen. Eine Möglichkeit, mehr über das menschliche Spiegelneuronensystem zu lernen, ohne die Aktivität einzelner Neurone direkt zu messen, besteht in der theoretischen Modellierung der beteiligten Zellverbände. Die mathematische Beschreibung der Aktivität von Neuronennetzwerken und die Simulation der dadurch bestimmten Dynamik ermöglicht es die Indikatoren der nicht-invasiven Messverfahren zu berechnen und mit den tatsächlich gemessenen Werten zu vergleichen.

Im geplanten Projekt soll eine multimodale Erfassung von Indikatoren der Spiegelneuronenaktivität (Verhaltensmaße, fMRT und EEG) während Kernprozessen sozialer Kognitionen (Imitation emotionaler Gesichtsausdrücke, Empathie, Emotionserkennung und Theory of Mind) mit computational modelling kombiniert werden. Zudem soll eine Erfassung von Einflussfaktoren auf Spiegelneuronenaktivität (Deaktivierung von Hirnarealen mit transkranialer Magnetstimulation sowie Genotypisierung in Bezug auf das dopaminerge und oxytocinerge Neurotransmittersystem) innerhalb desselben Probandenkollektivs erfolgen. Die Verbindung der verschiedenen Messmethoden ermöglicht es sowohl von der hohen räumlichen Auflösung des fMRT als auch der hohen zeitlichen Auflösung des EEG zu profitieren und so der Aktivität der Spiegelneuronen so nahe zu kommen, wie es mit nicht-invasiven Methoden nur möglich ist. Auf Basis dieser Daten soll ein Modell des menschlichen Spiegelneuronensystems entstehen, das eine bisher unerreichte Aussagekraft über die physiologischen Eigenschaften und die zeitliche Dynamik der beteiligten Zellverbände ermöglicht. Die biophysikalisch detaillierte Modellierung bietet zudem einen Ansatz pathologische Veränderungen des Spiegelneuronensystems mechanistisch zu verstehen, wie sie möglicherweise bei psychiatrischen Erkrankungen wie Autismus, Psychopathie und der Borderline-Persönlichkeitsstörung auftreten. Insgesamt ermöglicht die enge Verzahnung von Theorie und Experiment ein vertieftes Verständnis des Spiegelneuronensystems, das durch einen rein experimentellen Ansatz aufgrund der beschränkten Messbarkeit nicht erlangt werden kann.

verantwortlich: Redaktion
Letzte Änderung: 21.10.2014