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Wir lernen durch Überraschungen. Wenn sich das Ergebnis einer Entscheidung als besser herausstellt, als erwartet, dann schütten Nervenzellen im Mittelhirn den Botenstoff Dopamin aus. Der Neurotransmitter stärkt die neuronalen Verbindungen, die zuvor aktiv waren und den Reiz mit der erfolgreichen Handlung verknüpfen. Dieser Mechanismus bildet den Kern assoziativer Prozesse, die für das Lernen unerlässlich sind. 

Neue Entscheidungswege des menschlichen Gehirns

Solche Zusammenhänge sind es, die der Neuropsychiater Raymond Dolan verstehen will: Wie hängen unsere Entscheidungen mit physiologischen Funktionen zusammen, welche mathematischen Algorithmen kommen auf neuronaler Ebene zur Anwendung und wo genau finden diese Vorgänge im Gehirn statt? Der klinische Forscher gilt als ein Pionier der Neuroverhaltensforschung, er ist Professor für Neuropsychiatrie am University College London (UCL) und Direktor des Wellcome Trust Centre for Neuroimaging am UCL, eines führenden Forschungszentrums zu bildgebenden Verfahren zur Darstellung des Gehirns. Seit 2010 forscht er mit Unterstützung der Einstein Stiftung auch an der Berlin School of Mind and Brain der Humboldt-Universität zu Berlin.

Mit seiner Forschung hat Dolan erheblich zum Verständnis der Funktion des Gehirns beigetragen, unter anderem hat er zwei Entscheidungswege im menschlichen Gehirn entdeckt. Der erste wird eingeschlagen, wenn das Gehirn die Konsequenzen einer Entscheidung angesichts einer Vielzahl von Möglichkeiten durchspielt, der zweite, wenn auf der Grundlage früherer Erfahrungen entschieden wird. „Man muss sich Entscheidungsmöglichkeiten wie die Äste eines Baumes vorstellen, wenn sie zu sehr verzweigen, dann schaffen wir es nicht mehr, die möglichen Konsequenzen zu verarbeiten und zielgerichtet zu entscheiden, sondern verlassen uns auf Faustregeln oder auf eine Wahl, die in früheren Situationen die beste war“, sagt Dolan. Mit Hilfe funktioneller Kernspintomografie konnte er diese Entscheidungswege in einer spezifischen Region des Gehirns, den Basalganglien, genau lokalisieren. 

Gefühle beeinflussen unsere Entscheidungen

Doch auch Emotionen beeinflussen unsere Entscheidung. Dolan, der in seiner Forschung den Ursprung von Emotionen im Gehirn verorten konnte und dafür 2007 mit dem Max-Planck-Forschungspreis ausgezeichnet wurde, fand heraus, dass der für Gefühle zuständige Mandelkernkomplex auch im Spiel ist, wenn wir Entscheidungen treffen. „Wenn mir ein Arzt zum Beispiel erzählt, dass meine Heilungschance bei 95 Prozent liegt, ist es wahrscheinlicher, dass ich mich für eine Behandlung entscheide, als wenn er sagt, dass ich eine 5-Prozent-Chance habe nicht geheilt zu werden, obwohl die statistische Information die gleiche ist“, sagt Dolan. „Der Mandelkernkomplex sorgt dafür, dass ich mich vom emotionalen Rahmen in meiner Entscheidung beeinflussen lasse.“

Dolans jüngste Untersuchungen haben zudem gezeigt, dass es älteren Menschen schwerer fällt, Entscheidungen angesichts ihrer möglichen Konsequenzen zu treffen, weil mit zunehmendem Alter der Dopamin-Spiegel sinkt. „Wir haben junge und ältere Menschen verglichen und festgestellt, dass die älteren gleiche Aufgaben wesentlich schlechter bewältigen“, sagt Raymond Dolan. „Dann haben wir ihnen ein Medikament gegeben, das im Gehirn das Dopamin-System anregt und sie haben wieder so gut abgeschnitten wie die jungen.“ Mit dem Kernspin-Tomographen konnte Dolan beobachten, wie bei den künstlich verjüngten Probanden die Lernsignale in die Basalganglien zurückkehrten. Das Ergebnis der Studie wurde 2013 in Nature Neuroscience veröffentlicht – eine wichtige Teilantwort zu neuronalen Lernmechanismen und zur Funktionsweise eines Organs, das noch immer viele Fragen aufwirft. „Es gibt riesige Wissenslücken, etwa bei der Frage wie Neuronen genau funktionieren“, sagt Dolan. „Die Entdeckungsreise ins Innere des Gehirns hat gerade erst begonnen.“

Gemeinsame Forschungsinitiativen für Berlin

Berlin ist für Dolan mittlerweile zu einer zweiten Forschungsheimat geworden. „Die Stadt hat eine einzigartige Tradition in der Hirnforschung mit Vordenkern wie Hermann von Helmholtz“, sagt er. „Daran gilt es anzuknüpfen, die Stadt kann in vielen Bereichen wieder das bedeutende Zentrum der Wissenschaft werden, das es einmal war.“ Für die Hirnforschung hat Dolan dazu als Einstein Visiting Fellow bereits einen bedeutenden Beitrag geleistet: Mit Forschern des Max-Planck-Instituts für Bildungsforschung in Berlin-Dahlem entstand 2011 eine gemeinsame Forschungsinitiative mit dem University College London, die Informationsverarbeitungsprozesse im Gehirn und ihre Bedeutung für psychische Krankheiten und das Verhalten alternder Menschen ergründen will. 2014 soll aus der Initiative ein neues Max-Planck-Institut hervorgehen. 

Dolans persönliches Anliegen ist dabei auch, die Psychiatrie wieder stärker mit den Neurowissenschaften zu versöhnen. „Seit 100 Jahren haben sich die Disziplinen getrennt entwickelt, ich möchte die Erkenntnisse meiner Grundlagenforschung stärker dafür nutzen, psychische Leiden zu verstehen“, sagt er. „Denn ich bin überzeugt, dass wir als Wissenschaftler die Aufgabe haben, einen Beitrag zum Wohlergehen der Menschheit zu leisten.“

Text: Mirco Lomoth