Split-Brain-Forschung: Eine Geschichte und Einblicke in die Gehirnanpassung

Geschichte

• Im Versuch, das Leiden von Menschen zu lindern, die häufige Grand-mal-Anfälle hatten, als Medikamente unwirksam waren, entwickelte William Van Wagenen eine radikale chirurgische Behandlung. Im Jahr 1940, als er als Neurochirurg in Rochester, N.Y. arbeitete, durchtrennte Van Wagenen das große Band von Nervengewebe, das die linke und rechte Hemisphäre des Gehirns verbindet. Wenn teilweise oder vollständig durchtrennt, schien das Band, genannt Corpus callosum, bei etwa 50 bis 70 Prozent der Epileptiker epileptische Anfälle zum Stillstand zu bringen.
  In den frühen 1960er Jahren am California Institute of Technology begann der Nobelpreisträger Roger Sperry mit einem Mann, der einer Corpus-callosotomie unterzogen worden war (sein Corpus callosum wurde durchtrennt, um Anfälle zu verhindern). Es dauerte einen Monat, bis der Mann seine Sprechfähigkeit wiedererlangt hatte, aber selbst danach hatte der Mann anhaltende Schwierigkeiten beim Lesen oder Beschreiben von Dingen auf seiner linken Seite. Sperrys Forschung setzte sich mit den Auswirkungen der Corpus-callosotomie bei Tieren fort, was später von seinem Assistenten Michael Gazzaniga fortgesetzt wurde, der als „Vater der kognitiven Neurowissenschaften“ bekannt wurde, aufgrund seiner Arbeit bei der Kartierung von Spezialisierungsbereichen im Gehirn.

Wirkungen bei Affen

• In Experimenten mit Affen zeigte Gazzaniga, dass sich Affen nach der Operation in den meisten Hinsichten normal verhielten und behandelt wurden. Wenn ihnen zwei Knöpfe mit verschiedenen Symbolen vorgelegt wurden, hatte der Affe kein Problem, wenn er die Knöpfe mit seinem rechten Auge sah und den richtigen drückte, um Nahrung zu erhalten. Wenn die Knöpfe mit seinem linken Auge betrachtet wurden, konnte der Affe nicht mehr zwischen den beiden Knöpfen unterscheiden und wurde verwirrt und aufgeregt.

Wirkungen bei Menschen

• In Experimenten mit Menschen fand er heraus, dass sich der sprachliche Ausdruck normalerweise in der linken Hemisphäre befindet, während Form- und Mustererkennung in der rechten Hemisphäre angesiedelt ist. Ein Mann mit einem durchtrennten Corpus callosum konnte Wörter und Bilder, die seinem rechten Gesichtsfeld präsentiert wurden, verbal beschreiben. Der Mann behauptete jedoch, er könne diejenigen, die seinem linken Gesichtsfeld präsentiert wurden, nicht sehen, obwohl er mit geschlossenen Augen ein Bild des Objekts oder Wortes zeichnen konnte, das er mit seinem linken Auge gesehen hatte. Gazzaniga stellte ähnlichen Probanden Blöcke mit verschiedenen Designs auf jeder Seite vor und bat sie, die Blöcke so zusammenzusetzen, dass sie einem Bild entsprechen. Die linke Hand konnte die Blöcke leicht und schnell so anordnen, dass sie dem Bild entsprachen. Die rechte Hand war völlig unfähig, die Blöcke korrekt zusammenzusetzen. Wenn beide Hände zusammen verwendet wurden, schienen die Hände der Probanden darüber zu streiten, wie die Blöcke zusammengebaut werden sollten.

Theorien

• Obwohl die beiden Hälften des Gehirns scheinbar besondere Spezialisierungen haben, die Schwierigkeiten bei der Koordination haben, wenn der Corpus callosum durchtrennt oder geschädigt ist, gibt es Hinweise darauf, dass das Gehirn im Laufe der Zeit andere Wege findet, die beiden Hemisphären zu verbinden. Bei vielen Patienten mit Corpus-callosotomie sind nur die ersten zwei Drittel des Corpus callosum durchtrennt, wobei das hintere Drittel, das Splenium genannt wird, intakt bleibt. Patienten lernen schließlich, die verbale Kontrolle der Hemisphäre zu überlassen, die die relevanten sensorischen Informationen hat, selbst wenn dies die rechte Hemisphäre ist. Forscher theorisieren, dass das Splenium bei partieller Corpus-callosotomie und der Hirnstamm bei vollständiger Corpus-callosotomie zur Route für die interhemispherische Kommunikation wird.

Fremde-Hand-Syndrom

• Patienten mit Hirnschäden durch Operation, Schlaganfall oder Infektion entwickeln manchmal ein Syndrom, bei dem sie Empfindungen in ihrer Hand spüren können, sich aber nicht dafür verantwortlich fühlen noch in der Lage sind, ihre Bewegungen zu kontrollieren. Bei Patienten mit einer Corpus-callosotomie manifestiert sich das Fremde-Hand-Syndrom am häufigsten als unkontrollierte, aber zielgerichtete Bewegungen der nicht dominanten Hand.