Um ihre Beobachtung zu erklären, nutzten die Forscher Computersimulationen auf der Basis eines sog. mean field-Modells. Es ist speziell für die Modellierung großer Nervenzellnetzwerke im Gehirn geeignet. Für diese Simulationen wird jeder einzelne Finger durch eine Gruppe von Nervenzellen repräsentiert, die in Anlehnung an die tatsächlichen Verhältnisse im somatosensorischen Cortex des Gehirns in Form einer topographischen Karte der Finger angeordnet sind. “Benachbarte Finger liegen auch im Gehirn und somit auch in der Simulation benachbart”, erläutert Dinse. Die Kommunikation der Nervenzellen untereinander ist dabei so organisiert, dass die Nervenzellen durch wechselseitige Erregung und Hemmung interagieren.
Die Computersimulationen zeigten, dass die längere Reaktionszeit des Mittelfingers in einer Mehrfachwahlaufgabe eine Folge der Tatsache ist, dass der Mittelfinger in der Reichweite der Hemmung von jeweils zwei benachbarten Fingern liegt. Daumen und kleiner Finger dagegen erhalten hemmenden Einfluss vergleichbarer Stärke von nur jeweils einem Nachbarfinger. “Mit anderen Worten: Die hohe Hemmung, die die Nervenzellen der Mittelfinger erhalten, sorgt dafür, dass es länger dauert, bis Erregung aufgebaut ist – sie reagieren dadurch langsamer”, verdeutlicht Dinse.
Aus den Ergebnissen der Computersimulation lässt sich folgern, dass eine schwächere Hemmung durch die Nachbarfinger die Reaktionszeit des Mittelfingers verkürzen müsste. Dazu wäre eine sog. plastische Veränderung des Gehirns notwendig – Spezialgebiet des Neural Plasticity Lab, das sich seit Jahren mit der Entwicklung von Lernprotokollen beschäftigt, welche solche Veränderungen auslösen. Ein solches Protokoll ist die wiederholte Stimulation bestimmter Nervenzellgruppen, die das Labor schon in vielen Experimenten eingesetzt hat. “Wenn man zum Beispiel einen Finger elektrisch oder per Vibration über zwei bis drei Stunden stimuliert, dann verändert sich seine Repräsentation im Gehirn”, erklärt Dinse. Die Folge sind eine Verbesserung des Tastsinns und eine messbare Verminderung der hemmenden Prozesse in diesem Gehirnbereich. Daraus resultiert auch die Vergrößerung der Repräsentation des stimulierten Fingers.
Die Bochumer Forscher führten nun ein zweites Experiment durch, in dem der rechte Mittelfinger einer solchen Stimulation unterzogen wurde. Das Ergebnis war eine deutliche Verkürzung der Reaktionszeit dieses Fingers in der Auswahlaufgabe. “Dieser Befund bestätigt unsere Vorhersage”, fasst Hubert Dinse zusammen. Die Bochumer Arbeiten stellen somit erstmals einen direkten Zusammenhang zwischen den sog. lateralen Inhibitionsprozessen und Entscheidungsprozessen her. Sie zeigen, dass Lernprozesse, die kortikale Karten verändern, weitreichende Auswirkungen nicht nur für einfache Unterscheidungsaufgaben, sondern für Entscheidungsprozesse haben können, die bisher sog. “höheren” kortikalen Arealen zugeschrieben wurden.
