Der Katzennobelpreis Teil III

( Anmerkung: Dies ist Teil einer Reihe von Posts, die ich zusammen mit meinem neuen Buch The Tale of the Dueling Neurosurgeons schreibe .)

Die vorherigen zwei Beiträge in dieser Triade untersuchten erstens, wie Experimente an Katzen den ersten wirklichen Einblick in die Sehzentren des Gehirns lieferten, und zweitens, wie Experimente an Kätzchen zeigten, dass Tiergehirne während der Kindheit "kritische Fenster" haben, während denen sie erfahren müssen bestimmte Empfindungen oder ihre Gehirne werden nicht richtig verkabelt. Heute werde ich dieses felixitöse Thema mit einer anderen cat-neurowissenschaftlichen Geschichte über die linke und rechte Hemisphäre fortsetzen.

Der Neurowissenschaftler Roger Sperry hatte sicherlich eine der befriedigendsten Studienerfahrungen, die er jemals gemacht hat: während er seinen Doktortitel machte. in den frühen 1950er Jahren und während seiner Zeit als Postdoc zerstörte er das Lebenswerk seines Beraters mit ein paar verheerend einfachen Experimenten. (Sie können hier alle Einzelheiten nachlesen – die Schadenfreude ist entzückend.)

Nachdem er sich als Professor an der Cal Tech niedergelassen hatte, beschloss Sperry, das Corpus Callosum zu untersuchen, das Hauptbündel von Nervenfasern, das die linke und rechte Hemisphäre verbindet. Die meisten Wissenschaftler zu dieser Zeit vermuteten, dass das Corpus callosum eine Rolle bei der interhemisphärischen Kommunikation spielte. Aber das war nur eine Vermutung, und einige Beweise widersprachen dagegen: Röntgenaufnahmen zeigten, dass einige Menschen ohne Corpus callosum geboren wurden, und sie schienen gut zu sein. Also beschloss Sperry, die Theorie der interhemisphärischen Kommunikation bei Katzen zu testen.

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Genauer gesagt öffnete er die Schädel einiger Katzen und trennte ihre Corpus Callosums, indem sie ihr Gehirn in zwei Teile teilten. (Abgesehen von den Schmerzen beim Aufschneiden der Kopfhaut, hat die Operation die Katzen nicht verletzt, da das Gehirn selbst keine Schmerzen spüren kann.) Nachdem sich die Katzen erholt hatten, brachte Sperry ihnen dann bei, ein Labyrinth zu führen, während sie eine Augenklappe trugen. Wie erwartet, konnten diese "Split-Brain" -Katzen nach mehreren Versuchen problemlos mit den Drehungen und Kurven umgehen.

Aber als Sperry das Pflaster auf das andere Auge setzte und die Katze zurück in das Labyrinth brachte, passierte etwas Lustiges: Es begann sich wieder zu verirren. Warum? Erstens hatte Sperry zusätzlich zu ihren Corpus-Callosums die Sehnerven der Katzen manipuliert, so dass ein Auge nur eine Hälfte des Gehirns informierte. (In Übereinstimmung mit der allgemeinen Kreuzverdrahtung des Gehirns verdrahtete er das linke Auge mit der rechten Hemisphäre und umgekehrt.) So beschränkte die Augenklappe, indem sie das Sehen auf einem Auge blockierte, auch die Information auf die Hälfte des Gehirns jeder Katze.

Zweitens, als die Information in dieser Hälfte des Gehirns eintraf, blieb sie dort, in einem Silo, wegen des abgetrennten Corpus Callosum stecken. Obwohl jede gespaltene Gehirnkatze das Labyrinth mit der Hälfte ihres Gehirns lernen konnte, wenn Sperry das Pflaster umschaltete – die andere Hälfte des Gehirns zur Navigation gezwungen -, hatte die Katze keine Ahnung, wo sie plötzlich hingehen sollte. Entscheidend war, dass dies bei Vollhirn-Kontrollkatzen nicht passierte. Sie konnten mit beiden Augen genauso gut navigieren, egal mit welchem ​​Auge sie das Labyrinth gelernt hatten, denn ihre intakten Corpus Callosums konnten alle Informationen zwischen den beiden Hemisphären teilen.

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Im Großen und Ganzen war das ein großer Deal allein – ein echter Beweis, dass der Zweck des Corpus Callosum war, Informationen zwischen der linken und der rechten Hemisphäre zu teilen. Aber es führte zu noch mehr Einsicht in das menschliche Gehirn.

Um zu sehen, warum, müssen wir einen kurzen Abstecher in die Epilepsie machen. Niemand weiß, warum, aber das Corpus callosum operativ zu durchtrennen, kann die Rate und Intensität von Anfällen reduzieren. So wurden in den frühen 1960er Jahren bei einigen Patienten mit schwerer Epilepsie die Corpus Callosums geschnitten, wodurch sie zu Split-Brain-Leuten wurden.

Follow-up-Tests zeigten, dass sich die Patienten danach bemerkenswert gut entwickelten: Die Operation war die erste wirkliche Erleichterung, die viele seit Jahrzehnten kannten, und das ohne erkennbare Nebenwirkungen. Dennoch, einige kürzliche Katastrophen mit aggressiven Neurosurgerien – der amnestische HM war das beste Beispiel – hatten die betroffenen Chirurgen wachsam gemacht. Sie wollten sichergehen, dass es keine lauernden Nebenwirkungen gab. Also riefen sie Sperry, einen Experten für das Corpus callosum, an, um die Patienten zu testen. Neurowissenschaften (vor allem Pop-Neurowissenschaften) waren nie gleich.

Ich werde die experimentellen Details nicht belasten, aber Sperry stellte die Patienten vor einen Bildschirm und blitzte dann Bilder ganz links oder ganz rechts daneben. Auf diese Weise konnte er ähnlich wie bei den Augenklappen der Katzen Informationen entweder in die linke oder die rechte Hemisphäre lenken. Und wieder, wegen eines Fehlens eines Corpus callosum, konnte die Information dieser Hemisphäre nicht entkommen. Mit anderen Worten, Sperry hatte effektiv jede Hemisphäre isoliert, etwas, das vorher nicht möglich war, da die überwiegende Mehrheit von uns ein intaktes Corpus callosum hat.

Was Sperry entdeckte, erstaunte ihn. Zum ersten Mal konnten Wissenschaftler die verschiedenen Talente und Fähigkeiten des linken und rechten Gehirns herausholen. Vielleicht haben Sie vorher gehört, dass die linke Hemisphäre logischer ist oder dass es besser ist, von Details zu allgemeinen Gesetzen und Prinzipien zu springen. Währenddessen erkennt die rechte Hemisphäre Gesichter besser, macht bessere Aufgaben bei räumlichen Aufgaben wie mental rotierende Objekte und behandelt Musik und andere "künstlerische" Dinge auf eine bessere Art und Weise. All diese Arbeit stammte von Sperry und seiner Split-Brain-Kohorte.

Sicherlich werden manche Leute heute ziemlich davongetragen, dass "linkes Gehirn" im Gegensatz zu "rechtem Gehirn" denkt, und Sperry hat die idiotischeren Manifestationen davon nicht unterstützt. Aber es gibt echte, echte Unterschiede zwischen der Art, wie das linke und rechte Gehirn die Welt sehen. Und ohne Sperrys Arbeit – zuerst über Split-Brain-Katzen und dann über Split-Brain-Menschen – hätten wir diesen unglaublichen Aspekt des menschlichen Gehirns ignoriert.

Als Koda zu diesen drei Blogposts möchte ich anmerken, dass die Protagonisten der ersten beiden Beiträge, Torsten Wiesel und David Hubel, und der Protagonist dieses Teils, Roger Sperry, den Nobelpreis für Physiologie / Medizin in 1981. Offenbar scheint das Nobelkomitee sie willkürlich zusammengespannt zu haben, ohne ein einheitliches Thema. Aber eine Sache, die sie vereinte, war ihre Entscheidung, Katzen für ihre wichtigste Arbeit zu verwenden. Wie ich im ersten Beitrag bemerkt habe, hat sich die Neurowissenschaft weitgehend auf die Verwendung von Mäusen und Affen verlagert, und dies aus gutem Grund. Aber einige der großartigen Einsichten der letzten Jahrhunderte gingen direkt aus den Gehirnen unserer engsten Katzenfreunde hervor.