Massenwirkungsprinzip (Neurowissenschaften) - Mass Action Principle (neuroscience)

Für andere Verwendungen siehe Massenaktion .

In den Neurowissenschaften legt das Massenwirkungsprinzip nahe, dass der Anteil des verletzten Gehirns direkt proportional zur verminderten Fähigkeit der Gedächtnisfunktionen ist. Mit anderen Worten, das Gedächtnis kann nicht auf einen einzelnen kortikalen Bereich lokalisiert werden, sondern ist stattdessen über den Kortex verteilt. Dieser Theorie steht die funktionale Spezialisierung gegenüber . Dies ist neben dem Äquipotentialitätsprinzip eines von zwei Prinzipien, die Karl Lashley 1950 veröffentlichte .

Frühe Theorien

Im 19. Jahrhundert wurden Tierforscher und Wissenschaftler in zwei Hauptgruppen eingeteilt, wie sie glauben, dass das Gehirn induzierte Hirnschäden kompensiert. Die Redundanztheoretiker stellten die Hypothese auf, dass jeder läsionierte Abschnitt der Hirnmasse einen fast doppelten Abschnitt aufwies, normalerweise auf der gegenüberliegenden Hemisphäre. Dieser "Back-up"-Bereich wurde als derjenige angesehen, der die Funktionen des läsionierten Bereichs übernimmt. Auf der anderen Seite glaubten Vikariatstheoretiker, dass verschiedene Hirnareale mit unterschiedlichen Funktionen die Verantwortung für das betroffene Gebiet übernehmen könnten. Beide Ideen wurden stark diskutiert und führten zu einer verstärkten Forschung zur Neuroplastizität und Läsionsforschung, die schließlich die Läsionsforschung von Flourens und Lashley beeinflusste.

Mitwirkende

Lokalisierungstheorien können bis auf Aristoteles zurückdatiert werden, aber der Mann, dem die ersten Konzepte der Feldtheorie zugeschrieben wurden, war Jean Pierre Flourens . Die Feldtheorie ist das Konzept, dass das Gehirn als eine einzelne Funktionseinheit fungiert. Er entwickelte das erste Prinzip der Massenwirkung, indem er feststellte:

"Solange nicht zu viel von den Lappen entfernt wird, können sie zu gegebener Zeit die Ausübung ihrer Funktionen wiedererlangen. Beim Überschreiten bestimmter Grenzen gewinnt das Tier sie jedoch nur unvollkommen zurück, und beim Überschreiten dieser neuen Grenzen gewinnt es sie überhaupt nicht zurück . Schließlich, wenn eine Empfindung zurückkommt, kommen alle zurück. Wenn eine Fähigkeit wieder auftaucht, erscheinen sie alle wieder ... Dies zeigt, dass jedes dieser Organe nur ein einzelnes Organ ist.“

Er entwickelte auch die Theorie der Äquipotentialität , die besagt: "Alle Empfindungen, alle Wahrnehmungen und alles Wollen nehmen in diesen Organen gleichzeitig denselben Platz ein. Die Fähigkeit der Empfindung, der Wahrnehmung und des Willens ist dann wesentlich eine Fähigkeit."

Karl Lashleys berühmteste Forschung war ein Versuch, die Teile des Gehirns zu finden, die für das Lernen und die Gedächtnisspuren verantwortlich sind, eine hypothetische Struktur, die er Engramm nannte . Er trainierte Ratten, um bestimmte Aufgaben auszuführen (Suche nach einer Nahrungsbelohnung), dann läsionierte er unterschiedliche Teile der Kortex der Ratten, entweder vor oder nachdem die Tiere das Training je nach Experiment erhielten. Die Menge des entfernten kortikalen Gewebes hatte spezifische Auswirkungen auf den Erwerb und das Behalten von Wissen, aber die Lage des entfernten Kortex hatte keinen Einfluss auf die Leistung der Ratten im Labyrinth. Dies führte Lashley zu dem Schluss, dass Erinnerungen nicht lokalisiert, sondern weit über den Kortex verteilt sind.

Massenwirkungsprinzip versus funktionale Spezialisierung

Es gibt Hinweise, die sowohl das Massenwirkungsprinzip als auch die funktionelle Spezialisierung im Gehirn unterstützen. Funktionelle Spezialisierung ist die Idee, dass Funktionen innerhalb des Gehirns lokalisiert sind und nur von bestimmten Bereichen des Gehirns ausgeführt werden können. Einige Aufgaben scheinen nach dem Massenwirkungsprinzip zu funktionieren, wobei Läsionen weniger drastische Auswirkungen haben, als man erwarten würde, wenn die Aufgaben im Gehirn lokalisiert wären. Dies wurde in Lashleys Rattenlabyrinth-Experimenten gezeigt, bei denen die Menge des entfernten Gewebes für die Leistung der Ratte wichtiger war als die Entfernung des Gewebes aus dem Gehirn. Es gibt jedoch Beispiele für hochspezialisierte Bereiche des Gehirns, in denen bereits kleine Schäden dramatische Auswirkungen auf die Fähigkeit des Menschen haben, bestimmte Aufgaben auszuführen. Zwei solcher Bereiche beeinflussen das Sprachverstehen und die Fähigkeit, kohärente Sprache zu erzeugen, das Wernicke-Areal bzw. das Broca-Areal.

Kritikpunkte

Es wird jetzt angenommen, dass Flourens möglicherweise mehr als nur die Teile der Hemisphären entfernt hat, die er behauptete, weil seine Experimente ohne seine drastischen Ergebnisse repliziert werden können. Zu dieser Zeit waren die Extraktionsmethoden sehr grob, und man wusste nur wenig über die Stadien der Gewinnung. Diese Dinge trugen dazu bei, dass die Wahrscheinlichkeit, dass Symptome direkt nach der Extraktion auftreten, direkt auf die Läsionsstelle zurückzuführen ist. Die Lehre von Flourens wurde weithin akzeptiert, obwohl es Anatome und Physiologen gab, die seine Ideen widerlegten:

  • Thomas Willis zeigte, dass es Nerven gibt, die Herz, Lunge und Magen mit dem Kleinhirn verbinden.
  • François Pourfour du Petit zeigte, dass die Lokalisation der motorischen Bewegungen auf einer Körperseite in der Hemisphäre auf der gegenüberliegenden Seite enthalten ist. In den 1860er Jahren kam auch Hughlings Jackson zu diesen Schlussfolgerungen, nachdem er Krämpfe auf einer Körperseite mit der Erkrankung der gegenüberliegenden Gehirnseite in Verbindung gebracht hatte
  • Alexander Bain erklärte das Nervensystem als eine Art mit dem Gehirn verbundenes System, das Impulse überträgt
  • Neue Experimente zur elektrischen Erregbarkeit von 1870 von Gustav Theodor Fritsch , Eduard Hitzig und David Ferrier trugen zu neuen Erkenntnissen über die Lokalisierung von Funktionen bei. Und obwohl ihre Methoden immer noch Ergebnisse lieferten, die heute als falsch gelten, waren sie wichtig, um eine Grundlage für die Unterstützung einer Lokalisierungstheorie zu schaffen
  • Dann kam Lashley mit seiner Veröffentlichung von Brain Mechanisms and Intelligence im Jahr 1929. Seine Ergebnisse standen unter dem Dach der Feldtheorie, aber er stimmte nicht ganz mit Flourens überein. Er stellte fest, dass nur die elementareren Funktionen lokalisiert sind, während die komplexeren nicht an bestimmte Strukturen gebunden sind. Hirte Ivory Franz leistete einen großen Beitrag auf diesem Gebiet, indem er bessere Methoden zur Untersuchung lebender Tiere anwendete. Lashley verwendete diese Methoden in Kombination mit einer großen Stichprobe von Tieren, um Ergebnisse zu erhalten, die statistisch analysiert werden können, und entwickelte daher seine Äquipotentialitäts- und Massenwirkungstheorien. Viele andere kamen jedoch auf der Grundlage seiner Ergebnisse zu anderen Schlussfolgerungen, die erneut Zweifel an Lashleys Feststellungen des Beobachteten aufkommen ließen.

Abschluss

Gegenwärtig wird das Massenwirkungsprinzip als Mechanismus für einige Funktionen im Gehirn akzeptiert. Es gab jedoch einige Funktionen, von denen angenommen wird, dass sie in bestimmten Bereichen des Gehirns enthalten sind (viele im Zusammenhang mit der Sprache, die zu Zeiten der Theorie der Massenwirkung unmöglich zu bestimmen war, da in Experimenten historisch nur Tiere verwendet wurden). Es scheint nicht, dass dieser Unterschied durch die Schwierigkeit der Funktion bestimmt wird, da einige hochspezialisierte Aufgaben lokalisiert sind.

Verweise

Weiterlesen