Video: Vernetzte Rattengehirne kommunizieren über das Internet

Erst Infrarot-Sehen, nun Telepathie. Die Super-Ratte ist längst Realität, wenn auch nur in Laboren. Wissenschaftler in den USA haben es geschafft, die weltweite erste Hirn-zu-Hirn-Verbindung herzustellen, mit der Ratten über ihre Gedanken kommunizieren. Noch brauchen sie dazu ein Kabel, doch das Hirn-WLAN ist nicht mehr fern.

"Viele Leute dachten, es würde nie passieren", sagt Miguel Nicolelis Neurowissenschaftler von der Duke University in Durham. Zwar gelang es Forschern bereits, Affen mit ihren Gedanken und einer Gehirn-Maschine-Schnittstelle Roboter steuern zu lassen, die Arbeit von Nicolelis Team zeigt allerdings zum ersten Mal, dass eine direkte Verbindung zwischen den Gehirnen zweier Lebewesen möglich ist. Ratten teilten motorische und sensorische Informationen.

Damit das Kunststück gelang, mussten die Wissenschaftler die Tiere erst trainieren einen Hebel zu betätigen, sobald eine Diode über dem Gerät leuchtete; als Belohnung sprudelte ein Schluck frischen Wassers aus der Apparatur. Anschließend teilte das Team des Nicolelis-Labs sie in zwei Versuchsgruppen auf: Die eine war als "Encoder", als eine Art Sender von Gehirn-Signalen vorgesehen, die andere als "Decoder" und damit die Empfänger.

Um ein Ratten-Hirn-Netzwerk aufzubauen, implantierten die Wissenschaftler Mikroelektroden in das Gehirn der Tiere. Die Elektroden sind etwa nur ein Hundertstel so dick wie ein menschliches Haar und zapfen den motorischen Kortex im Schädel an. Dieser Bereich steuert im Hirn die Bewegung. Die Biologen zeichneten dann mit Hilfe des Implantats die elektrischen Muster auf, die entstanden kurz bevor die Ratte sich für einen der Hebel entschied.

Verschiedene Hebel, unterschiedliche Muster

Das Ergebnis: Die Hirnaktivität bevor die Nager den linken Hebel drückten, unterschied sich von der, die beim Pressen des rechten entstand. Und das unabhängig davon, ob die Entscheidung auch zu einer Belohnung führte.

In einem weiteren Vorversuch standen die Wissenschaftler vor der Aufgabe dieses Signalmuster dem Gehirn der Decoder-Ratte zu übermitteln. Ein Implantat in der gleichen Hirnregion, das die Nervenzellen stimulierte statt sie nur zu überwachen, half ihnen dabei. Nach einigen Trainingseinheiten waren die Empfänger-Tiere dazu in der Lage, den zum jeweiligen Signalmuster passenden Hebel zu betätigen.

Schließlich war es soweit: Die Forscher aus Durham verbanden die Implantate der Sender- und Empfänger-Ratte direkt miteinander. Wieder erhielten die Labortiere die Aufgabe einen Hebel zu drücken. Nur die Sender-Ratte sah die aufleuchtende Diode. Das bei diesem Tier aufgezeichnete Signal schickten die Wissenschaftler an das Gehirn der Empfänger-Ratte. Auch ohne visuelle Stimulation durch die aufglühende Leuchte drückte der empfangende Nager in 60 bis 72 Prozent der Fälle den korrekten Hebel.

Die Forscher verstärkten sogar die Kooperationsfähigkeit der Tiere, indem sie gelungene Übertragungen belohnten. Das führte zu klareren Signalen und häufiger zu korrekten Entscheidungen. Eine große Überraschung, sagt Nicolelis. "Die Gehirnaktivität des Encoders wurde präziser. Das könnte an einer gesteigerten Aufmerksamkeit der Tiere nach einem missglückten Übertragungsversuch liegen."

Hirnsignal im Cyberspace

Sogar über Kontinente hinweg kommunizierten die Tiere dank des Cyberspace. Signale eines Nagers der im Edmond and Lily Safra International Institute of Neuroscience in Brasilien seinen Schalter drückte, erreichten ein Tier in Nicolelis Labor in North Carolina per Internet. Mit einer leichten Verzögerung führt die Ratte in den USA die Aufgabe so aus wie sein brasilianisches Pendant.

Ingenieur Christopher James von der University of Warwick in Coventry, der an Gehirn-Maschine-Schnittstellen für Prothesen arbeitet, nennt die Arbeit der Forscher einen "Weckruf" für alle, die nicht mit den Fortschritten in der Gehirnforschung Schritt halten. Wir hätten die Technik, um Implantate herzustellen, sagt er. "Was uns fehlt, ist das Verständnis der im Gehirn ablaufenden Prozesse." Nicolelis Team überschütte einen relativen großen Teil des Gehirns mit einem Signal, von dem sie nicht wüssten, ob es 100 Prozent korrekt sei.

Die genauen Informationen, die die Ratten austauschen sind nicht bekannt. Eine absolut identische Übertragung der Gehirnaktivität ist nicht möglich, da dafür das Signal jeder einzelnen Nervenzellen übertragen werden müsste. Die verwendeten Signale sind nur eng verwandt in Sachen Frequenz und Form. Trotzdem erhalten die Ratten aber sicherlich mehr als nur ein binäres Signal, dass sie auf den richtigen Hebel bringt, sagt James. "Eines Tages wird es möglich sein, abstrakte Gedanken zu übertragen."