Neurowissenschaften

"Erinnerungen in unserem Gehirn werden mit jedem Abruf verändert"

Drei Fragen an Dr. Valentin Riedl

Valentin Riedl beschäftigt sich als Neurowissenschaftler mit den verborgenen Funktionsweisen des menschlichen Gehirns. Sein Dokumentarfilm über die gesichtsblinde Carlotta wurde auf Filmfestivals gezeigt und erhielt etliche Preise. Mit uns hat der Arzt über die Faszination seines Forschungsschwerpunktes gesprochen. 

Valentin Riedl beschäftigt sich seit seinem Medizinstudium als Arzt und Neurowissenschaftler mit den verborgenen Funktionsweisen des menschlichen Gehirns. Aus diesem Interesse heraus wurde er auf eine Frau aufmerksam, die unter Prosopagnosie leidet, der so genannten Gesichtsblindheit. Er produzierte mit ihr und zu diesem sehr seltenen und wenig bekannten Unvermögen mancher Menschen einen eindrucksvollen Dokumentarfilm, der mehrfach ausgezeichnet wurde ("Lost in Face"). Ebenso wie der animierte Kurzfilm "Carlottas Face" über das Phänomen der Gesichtsblindheit.

Valentin Riedl forscht und lehrt, mit Unterstützung der DFG-Einzelförderung und darauf aufbauend aktuell durch einen "Starting Grant" des European Research Council (ERC), am Neuro-Kopf-Zentrum der Technischen Universität München. Sein konkretes Forschungsthema: Der Energiemetabolismus des Gehirns und die verdeckten Eigenschaften von funktioneller Konnektivität. Was daran so faszinierend ist, beantwortet er auf unsere drei Fragen:

Was fasziniert Sie an Ihrem Forschungsthema am meisten?

Keine andere Struktur verarbeitet Informationen so elegant effizient wie das menschliche Gehirn. Hochleistungsrechner und Künstliche Intelligenz-Algorithmen schlagen das Gehirn zwar in Bezug auf einfache Parameter – wie Speicherkapazität und Rechengeschwindigkeit –, doch ist dies mit immensem Energieaufwand verbunden. Dagegen verlief die Evolution des Gehirns unter ständigem Mangel an räumlichen und energetischen Ressourcen. Und das ist das Faszinierende: Wir Menschen haben heute ein mobiles Rechenzentrum in unserem Kopf, das nie mehr Energie verbraucht, als ihm im Moment zur Verfügung steht. Das Herz pumpt fortlaufend Glukose und Sauerstoff ins Gehirn. Und diese Substrate werden nach Bedarf vor Ort, in jeder Zelle, in jeder synaptischen Endung, zu Energieträgern umgesetzt. So leistet unser Gehirn Erstaunliches und verbraucht dabei gerade einmal 20 Watt Energie auf der Größe eines Schuhkartons.

Welche Erkenntnis aus Ihrer Forschung hat Sie verblüfft?

Das waren zuletzt weniger neue Ergebnisse als vielmehr die Einsicht, dass wir uns von der Darstellung unserer bisherigen Ergebnisse leicht zu unvollständigen Schlüssen hinreißen lassen. Sie kennen wahrscheinlich die Darstellung des menschlichen Gehirns anhand von Hirnscans, auf denen einzelne Regionen aufleuchten, die während einer bestimmten kognitiven Aufgabe besonders aktiv waren. Im Umkehrschluss könnte daraus der Eindruck entstehen, dass große Teile des Gehirns in diesem Moment nicht benötigt oder inaktiv wären. Das liegt aber an unseren Messverfahren der funktionellen Hirnbildgebung. Dadurch sind wir blind für das fortlaufend hohe Aktivitätsniveau des gesamten Gehirns! Stellen Sie sich vor, sie würden die Leistung eines Autos untersuchen, könnten aber nur messen, ob sich die Geschwindigkeit um 2 oder 5 Prozent steigert oder erniedrigt. Sie wüssten jedoch nicht, ob das Fahrzeug mit 15 oder 150 km/h unterwegs ist... Also braucht es neue Methoden. An der TU München entwickeln wir gerade Verfahren, mit denen wir erstmals den Glukose- und Sauerstoffverbrauch im menschlichen Gehirn gleichzeitig erfassen und quantifizieren können – und nicht nur deren Änderungen messen können. Das finde ich erstaunlich!

Was würden Sie perspektivisch gerne aufzeigen?

Die gesamten Funktionsweisen des Gehirns sind noch weitgehend unbekannt. Wir kennen zwar die einzelnen Bauteile, aber wie Informationen in weitverzweigten Netzwerken gespeichert und verarbeitet werden, ist noch immer ein Rätsel. Als Analogie für die neuronale Rechenleistung wird gerne das Bild des Computers bemüht. Dabei unterscheiden sich beide fundamental in ihrer Architektur und Funktionsweise. Während Daten auf einer Festplatte an derselben Position und ohne Energieverbrauch gespeichert bleiben, scheinen Erinnerungen im Gehirn mit jedem Abruf verändert und über die Zeit in anderen Bereichen kodiert zu werden. Wahrscheinlich haben wir zu keinem Zeitpunkt unseres Lebens dasselbe Bild unserer Umwelt im Gehirn gespeichert. In unserem Forschungsgebiet "neuroenergetics" untersuchen wir den Informationsgehalt und dessen Verarbeitung aus energetischer Sicht. Es wäre phänomenal, wenn sich aus diesen Erkenntnissen irgendwann auch neue, energetisch effizientere Rechner-Architekturen bilden lassen.

Dr. Valentin Riedl erhielt von 2015 bis 2019 für sein Externer LinkProjekt "Der Energiemetabolismus des Gehirns (...)" Einzelförderung und forscht derzeit mit einem Zuschuss des European Research Council (ERC). Er ist Privatdozent an der TU München.