Neurowissenschaften

«Dem Gehirn bei der Arbeit zuschauen»

Heute wird es offiziell mit renommierten internationalen Gastrednern eingeweiht: das «Labor zur Erforschung sozialer und neuronaler Systeme». Dort können Forschende der Neuroökonomik und der Sozialen Neurowissenschaften dem Hirn der Probanden bei der Arbeit zuschauen. 

Brigitte Blöchlinger3 Kommentare

Besser könnten die Bedingungen nicht sein. Das «Labor zur Erforschung sozialer und neuronaler Systeme» (SNS-Lab) ist massgeschneidert auf die Bedürfnisse der in den Bereichen Neuroökonomik und Soziale Neurowissenschaften tätigen Teams um die UZH-Professoren Ernst Fehr, Tania Singer und Klaas Enno Stephan.

Frisch eingeweihtes SNS-Labor: Das Video gibt Einblick in die aktuelle Verhaltens- und Emotionsforschung.

Grosszügige Spende

«Wir setzten uns vor zwei Jahren zusammen und überlegten, wie wir die Bedingungen für unsere Experimente verbessern könnten», erzählt der Ökonom Ernst Fehr. Die Neurowissenschafterin und Psychologin Tania Singer war frisch von London nach Zürich berufen worden und realisierte schnell, dass sie hier die für ihre Forschung notwendigen MRI-Scans nicht ausreichend realisieren konnte.

Zusammen mit dem Neuroinformatiker und Arzt Klaas Enno Stephan kamen sie auf die Idee, mit Drittmitteln ein Labor zu gründen, das optimale Studienumstände bietet. «Wir stellten unser Projekt dem Zürcher Unternehmer Branco Weiss vor, den ich persönlich kenne», erzählt Ernst Fehr, «und konnten ihn sofort dafür begeistern.»

So war der Grundstein für ein erfolgreiches gemeinsames Investieren von Kanton und Privatwirtschaft gelegt: Das Geld für Räumlichkeiten und Infrastruktur spendete die Branco Weiss Foundation; die im Labor tätigen Forscherinnen und Forscher sind weiterhin von der Universität Zürich angestellt, und den Platz stellte das UniversitätsSpital zur Verfügung, in dessen Magnetresonanzzentrum im Untergeschoss des Spitals das Labor gebaut wurde.

fMRI als Herzstück des Labors

Die Nähe des SNS-Lab zum UniversitätsSpital ist nicht nur geografischer Art. Die beiden Parteien benutzen auch zum Teil die gleichen Geräte, konkret: einen Magnetresonanz-Tomographen (MRI). Während das Spital mittels MRI nach Anzeichen von Krankheiten sucht, benutzt das SNS-Lab die funktionelle Variante (fMRI) dieses bildgebenden Verfahrens, um dem gesunden Hirn «bei der Arbeit zuzuschauen», so Ernst Fehr.

Im Scanner: Je nach Fragestellung dauert die Auswertung der Daten eines einzelnen Probanden mehrere Tage. (Bild: Marita Fuchs)

Mit Hilfe des fMRI können die Forschenden in ihren Experimenten herausfinden, welche Hirnareale bei welchen sozialen Verhaltensweisen aktiv sind. Tania Singer: «Wir konnten in einem Experiment zu Empathie zum Beispiel zeigen, dass Hirnregionen, die Teil eines komplexen Schmerznetzwerkes in unserem Gehirn sind, das unseren eigenen Schmerz verarbeitet, auch aktiviert werden, wenn wir unseren Partner oder sogar jemanden Unbekannten Schmerz erleiden sehen.»

«Die Daten, die bei den Experimenten anfallen, sind sehr umfangreich und komplex und erfordern eine aufwändige Analyse», erklärt Klaas Enno Stephan. Während ein Proband die Aufgaben eines Experiments im MRI-Scanner löst, werden mehrere Tausend Hirnschnitte aufgenommen. Je nach Fragestellung dauert die Auswertung der Daten eines einzelnen Probanden mehrere Tage. Die neueste Generation von Analyseverfahren benötigt sogar Hochleistungsrechner, wie den Schrödinger-Cluster im Rechenzentrum der Universität Zürich.

Hochleistungsrechner als Analysehilfen

Die gespeicherten Hirnschnitte des tätigen Gehirns werden verglichen mit den Hirnschnitten des ruhenden Gehirns des Probanden. Aus den Unterschieden lassen sich Rückschlüsse darauf ziehen, was sich im Gehirn des Probanden bei welchen Emotionen abspielte.

Klaas Enno Stephan: «Die Daten, die bei den Experimenten anfallen, sind sehr umfangreich und komplex und erfordern eine aufwändige Analyse». (Bild: Brigitte Blöchlinger)

«Das sind sehr geringe Signaländerungen, die sich von blossem Auge im fMRI-Bild nicht erkennen lassen», sagt Stephan. Es braucht komplizierte statistische Verfahren, für die der Neuroinformatiker als Teil eines Teams internationaler Spezialisten eine eigene Software entwickelt hat, die weltweit bereits von mehreren Tausend Wissenschaftlern genutzt wird.

Menschliches Sozialverhalten und Entscheidungsfindung

Die Geräte und Analysemethoden der Neuroökonomik und Sozialen Neurowissenschaften sind komplex und lassen technisch nichts zu Wünschen übrig. Doch sie stehen stets im Dienste des eigentlichen Zwecks des SNS-Labors: mehr zu erfahren über menschliches Sozialverhalten und Entscheidungsfindung und die damit verbundenen Emotionen wie Ungeduld, Mitgefühl oder Ärger sowie Risikofreudigkeit, Altruismus oder Egoismus.

Interdisziplinäre Forschung ganz konkret

Im SNS-Labor wird ausgesprochen interdisziplinär gearbeitet. Die Forscherinnen und Forscher, die darin Experimente durchführen, haben ganz unterschiedliche fachliche Hintergründe. Entsprechend verschieden gehen sie die Erforschung des sozialen Verhaltens und der damit verbundenen Gefühle an.

Trotz der Unterschiede gibt es aber auch Gemeinsamkeiten: «Menschliche Verhaltensweisen und Gefühle haben immer eine biologische, eine psychologische und eine ökonomische Komponente», formuliert es Ernst Fehr. «Bisher wurden diese Komponenten stets getrennt betrachtet. Im SNS-Lab können wir sie nun in einem interdisziplinären Verbund unter optimalen Bedingungen erforschen.»

Brigitte Blöchlinger ist Redaktorin von UZH News.

3 Leserkommentare

Ineichen Stefan schrieb am Sehr überrascht Endlich wir auf dem Gebiet Hirnforschung auch in dieser Art geforscht. Habe mit grossem Interesse diese Forschungsergebisse gelesen. Bin sehr überrascht.
Roni Ulmann schrieb am spannend reinzufühlen Gut zu erfahren, dass in Züri Risikoverhalten, Ungeduld, Mitgefühl, Vertrauen entschlüsselt werden. Gern würde man mehr von den ersten Resultaten sehn in einem zweiten Video. Lob!
Perin Tanriöven schrieb am Hochinteressant Ohne zu übertreiben kann ich sagen, dass das das Interessanteste war, was ich bis jetzt auf diesen Seiten gesehen habe.

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