Lernen durch Beobachten

Plötzliches Knattern der Signale

Einige wenige Primatenarten, wie die Makaken, besitzen Spiegelneuronen. Der größte Nachäffer ist aber der Mensch, er hat die meisten Spiegelneuronen

Vittorio Gallese schleckte gerade an einem Eis, als er per Zufall eine der wichtigsten Entdeckungen machte, die der Hirnforschung seit 1990 gelang. So sagt es zumindest die Legende: In seinem Labor im italienischen Parma saß ein kleiner Affe, dessen Gehirn an bestimmten Stellen mit Elektroden versehen war. Die Hirnforscher um Giovanni Rizzolatti und Vittorio Gallese von der Universität Parma interessierten sich eigentlich für einen Bereich des Gehirns, der Bewegungen, speziell Handbewegungen, steuert. Man wollte die Aktivität einzelner Hirnzellen messen, wenn Primaten etwas mit der Hand tun – sich eine Nuss nehmen, zum Beispiel. Der Makake in Galleses Versuch von 1992 tat brav das Verlangte: Er griff nach Nüssen und seine Hirnzellen gaben dabei elektrische Signale von sich, die aufgezeichnet wurden. Doch dann kam die kleine Pause, in der der Versuchsleiter sich ein Eis gönnte und der Affe noch verkabelt war. Da begann das Aufzeichnungsgerät wieder zu knattern, und zwar genau in dem Rhythmus, in dem Gallese sein Eis zum Mund führte: Der Forscher hatte im Gehirn des Affen zufällig einzelne Neuronen erwischt, die die Bewegungen anderer widerspiegeln konnten – die geheimnisvollen Hirnzellen bekamen den Namen "mirror neurons", zu deutsch: Spiegelneuronen.

Zellen zum Gedankenlesen

Die Spiegelneuronen reagieren besonders stark auf Hände, die nach etwas greifen…

So kamen die Forscher aus Parma als erste auf jene spezialisierten Hirnzellen, die sowohl dann in Aktion sind, wenn Menschen selbst etwas tun, als auch, wenn sie andere nur beobachten. Denn dass auch Menschen über Spiegelneuronen verfügen, steht inzwischen außer Zweifel. Seit ihrer Entdeckung 1992 wurden die Spiegelneuronen zunächst an Affen, dann aber auch an menschlichen Gehirnen intensiv erforscht. Und obwohl man noch längst nicht alles über ihre Funktion, ihre Verteilung im Gehirn und ihre Vernetzung mit anderen Hirnzellen weiß, ist sicher, dass sie beim Menschen eine ganz besondere Rolle spielen: Sie geraten in Schwingung, wenn man andere beobachtet, Gesichter sieht, Mimik und Gestik, und Emotionen wahrnimmt. "Die Zellen zum Gedankenlesen" wurden sie schon genannt, denn selbst wenn eine Handlung nur angedeutet wird, ergänzt das Gehirn sie dank seiner Spiegelneuronen zu vollständigen Aktionen.

… und auf menschliche Gesichter, aber insgesamt auf alle Bewegungen von Artgenossen

Ganz besonders dann, wenn ein Mensch etwas mit der Hand macht, etwa ein Werkzeug, ein Gerät oder Geschirr, ein Handy oder eine Fernbedienung ergreift und sich daran zu schaffen macht. Insgesamt machen es die Spiegelneuronen möglich, die Intentionen anderer zu verstehen, sie scheinen eine Rolle für die Entwicklung von Einfühlungsvermögen und für das Gesichtererkennen zu spielen, und sie sind wahrscheinlich der Grund dafür, warum Lachen und Gähnen so ansteckend sind. Besonders aktiv werden sie, wenn man Bewegungen lernen möchte.

System der Resonanz im Gehirn

Nur ein kleiner Teil der Nervenzellen im Gehirn sind Spiegelzellen – sie haben eine wichtige Doppelfunktion

Die Wunderzellen mit Doppelfunktion sitzen in mehreren Bereichen des Gehirns, zum Beispiel dort, wo Bewegungen gesteuert werden, speziell Handbewegungen. Aber sie sind auch im limbischen System und in der linken Hirnhälfte an der Stelle zu finden, wo das Sprachzentrum, das Broca-Areal, sitzt. Man geht von einem ganzen System von Spiegelneuronen aus. Absolut gesehen sind nur wenige Prozent der Milliarden von Hirnzellen Spiegelneuronen, aber sie sind offensichtlich auf besondere Weise mit den Bereichen vernetzt, die für Sehen und Hören zuständig sind. Diese beliefern die Spiegelneuronen bevorzugt mit Wahrnehmungsdaten, wenn es um das Erkennen von Gesichtern oder Handlungen anderer Menschen geht. Gerade für das Erlernen von Bewegungen sind die Spiegelneuronen offensichtlich wichtig. Am Forschungszentrum Jülich haben Hirnforscher an einem interessanten Versuch gezeigt, wie und wann die Spiegelneuronen Resonanz geben: Probanden wurden gebeten, sich Bilder von einer Hand anzusehen, die an einem Gitarrenhals Akkorde greift. Dabei sollten sie sich in einem Durchgang gar nicht bewegen, in einem zweiten sollten sie die Griffe selbst mit den Fingern nachmachen.

Spiegelneuronen besonders beim Lernen aktiv

Beim Nachmachen der Gitarrengriffe wird das Gehirn der Probandin alle zwei Minuten durchleuchtet

Die Wissenschaftler haben dabei die Gehirnaktivität der Probanden in einem Kernspin-Gerät gemessen. Auf den Kernspin-Aufnahmen reagierten in beiden Fällen dieselben Hirnareale der Teilnehmer – es waren die für die Steuerung von Bewegung: Obwohl es Aufgabe dieser Areale ist, Bewegungen zu steuern, gerieten sie schon beim bloßen Ansehen der Fotos und Videos in Aktion. Das beweist, dass dort Spiegelneuronen arbeiten. In einem weiteren Durchgang veränderten die Forscher das Experiment: Die Teilnehmer bekamen die Anweisung, sich die Griffe des Musikers gut zu merken, denn sie sollten sie später nachmachen. Und diesmal waren die Spiegelneuronen im Bewegungszentrum des Gehirns noch viel stärker aktiv als vorher beim bloßen Beobachten. Stefan Vogt, Psychologe und Hirnforscher, sieht dies als Beweis dafür an, dass Spiegelneuronen beim Lernen durch Nachmachen direkt beteiligt sind.

Sportler können auch mental trainieren

Der Psychologe und Hirnforscher Stefan Vogt von der Universität Lancaster arbeitet schon seit Jahren an der Erforschung der Spiegelneuronen

Vogt arbeitet in England und untersucht am MARIARC-Zentrum in Liverpool, welche Rolle die Spiegelneuronen beim Lernen von Bewegungen spielen. Dazu setzt er sein Gitarrenexperiment aus Jülich fort: Wieder lässt er Probanden Gitarrengriffe nachmachen, teils haben sie sie vorher geübt, teils haben sie sie nie zuvor gesehen. In einem Durchgang müssen die Teilnehmer die Akkorde nachmachen, in einem anderen stellen sie sich nur vor, dass sie ihre Finger bewegen und die Griffe selbst ausführen. Auch beim bloßen Vorstellen funken die Spiegelneuronen Signale. "Es könnte sogar sein", so Stefan Vogt, "dass Menschen, die ihre Spiegelneuronen gut aktivieren können, auch besonders gut lernen." Das gilt für alle Arten von Bewegungen, vielleicht aber auch für mehr. Auf jeden Fall wissen vor allem Sportler, wie gut das mentale Training – das Sich- Vorstellen von Bewegungen oder Abläufen, aber auch das Beobachten von anderen Sportlern – auf ihre eigene Leistung wirkt. Wahrscheinlich geht auch das auf das Konto der Spiegelneuronen.

Kleine Kinder machen alles nach – ein menschenspezifisches Lernprogramm

Das Lernen durch Nachmachen scheint eine wichtige Station des lebenslangen Lernens zu sein, gerade bei Babys und Kleinkindern ist das offenkundig: Sie ahmen nach, was sie sehen; wollen das tun, haben und anfassen, was andere tun, haben oder anfassen. In diesen Impulsen sind sie kaum zu bremsen - die Spiegelneuronen könnten die hirnphysiologische Grundlage dafür darstellen. Durch sie scheint das menschliche Gehirn auf das Nachahmen geradezu spezialisiert zu sein, mehr als jedes andere Säugetiergehirn - außer den Menschen besitzen nur wenige Primatenarten Spiegelneurone.

Wegen ihrer sehr grundlegenden und weit gefächerten Funktionen für Bewegen, Lernen, Soziales und Emotionen betrachten viele Wissenschaftler die Spiegelneuronen geradezu als Hardware für das Menschsein. So äußerte sich zum Beispiel der amerikanische Hirnforscher Vilayanur S. Ramachandran, einer der weltweit bedeutendsten Wissenschaftler seiner Disziplin: Er hält die Entdeckung der Spiegelneuronen für eine Wende in der Hirnforschung. Sie seien, sagt er, "für die Psychologie das, was die Entdeckung des Erbmoleküls DNA für die Biologie bedeutete."