Spiegelneuronen: Die Zellen, die Empathie erklären könnten

In einem Labor in Parma, Italien, saß in den frühen 1990er Jahren ein Makakenaffe mit feinen Elektroden, die in einen Bereich seines prämotorischen Cortex eingeführt waren, eine Region, die das Gehirn nutzt, um Bewegungen zu planen. Die Forscher unter der Leitung von Giacomo Rizzolatti kartierten, welche Neuronen feuerten, wenn der Affe nach Futter griff. Eine dieser Zellen knisterte jedes Mal zum Leben, wenn das Tier eine Erdnuss ergriff. Dann geschah etwas Merkwürdiges. Der oft erzählten Geschichte zufolge griff ein Forscher selbst nach einer Erdnuss, während der Affe einfach nur zusah, und genau dieselbe Zelle feuerte, als hätte das Gehirn des Affen die Nuss zusammen mit der menschlichen Hand still mitgegriffen.

Diese eine Beobachtung, wie auch immer sie sich genau abspielte, eröffnete eines der spannendsten und umstrittensten Kapitel der modernen Neurowissenschaft. Hier, so schien es, war eine Zelle, der es egal war, ob man selbst handelte oder nur jemand anderem beim Handeln zusah. Ein Neuron, das die Grenze zwischen Selbst und Anderem verwischte. Innerhalb eines Jahrzehnts würden diese "Spiegelneuronen" als biologische Wurzel von Empathie, Sprache, Nachahmung und sogar der Zivilisation selbst gefeiert werden. Sie würden auch zu einem mahnenden Beispiel dafür werden, wie ein wirklich interessanter Befund weit über das hinaus aufgeblasen werden kann, was die Belege hergeben.

Eine Entdeckung durch Zufall

Das Team aus Parma war nicht auf der Suche nach Empathie oder sozialer Kognition. Es untersuchte das motorische System, die Maschinerie der Handlung. Die Neuronen, die sie aufzeichneten, saßen in einem Bereich namens F5, einem Teil des prämotorischen Cortex des Affen, und die Forscher erwarteten, dass diese Zellen bei bestimmten Handbewegungen wie Greifen, Reißen oder Halten feuern würden.

Was sie überraschte, war, dass eine Untergruppe ebendieser Zellen auch dann feuerte, wenn der Affe lediglich ein anderes Individuum bei dieser Handlung beobachtete. Das Neuron unterschied nicht scharf zwischen Tun und Sehen. Weil die Zelle die beobachtete Handlung gewissermaßen auf die eigene motorische Landkarte des Beobachters "spiegelte", prägten Rizzolatti und Kollegen in den 1990er Jahren den Begriff Spiegelneuronen. Der Befund war gerade deshalb so verblüffend, weil er unerwartet war. Niemand hatte sich vorgenommen zu beweisen, dass Zusehen eine Art innerliches Tun ist; die Gehirne der Affen selbst legten es nahe.

Es lohnt sich, ehrlich über den Charakter dieser Entdeckung zu sprechen. Wie bei vielen berühmten Momenten der Wissenschaft ist die Geschichte so oft nacherzählt worden, dass die prägnante Anekdote möglicherweise aufgeräumter ist als die unordentliche Realität des Labors. Gut belegt ist das zentrale experimentelle Ergebnis: Einzelne Neuronen im prämotorischen Cortex des Makaken reagieren sowohl dann, wenn das Tier eine zielgerichtete Handlung ausführt, als auch dann, wenn es jemand anderem beim Ausführen einer ähnlichen zusieht.

Von Affen zu einer großen Theorie

Eine Zelle, die auf eine beobachtete Handlung reagiert, lädt zu einer unwiderstehlichen Deutung ein. Vielleicht ist das Verstehen dessen, was jemand anderes tut, keine kalte, rechnerische Schlussfolgerung, sondern etwas Wärmeres und Unmittelbareres: Ihr Gehirn führt eine stille Simulation der Handlung des anderen durch und nutzt dabei dieselben Schaltkreise, die Sie verwenden würden, um sie selbst auszuführen. Aus dieser Sicht "verstehen" Sie das Greifen eines anderen Menschen nach einer Tasse, weil Sie, tief in Ihrem motorischen System, ebenfalls greifen.

Von da an beschleunigte sich die Theoriebildung. Wenn Spiegelneuronen uns erlauben, die Handlungen anderer auf unseren eigenen Körper abzubilden, dann erlauben sie uns vielleicht auch, die Gefühle anderer auf unseren eigenen Geist abzubilden. Vielleicht ist dies die zelluläre Grundlage der Empathie, des gefühlten Empfindens des Schmerzes oder der Freude eines anderen. Forscher dehnten die Idee noch weiter aus: auf die Nachahmung, den Motor des kulturellen Lernens; auf die Sprache, gestützt auf die Theorie, dass das Sprechen aus Gesten hervorgegangen sei, die das Gehirn spiegeln konnte; und auf die soziale Bindung im weiteren Sinne. Manche populären Darstellungen gingen so weit zu behaupten, dass Spiegelneuronen für die Psychologie das leisteten, was die DNA für die Biologie geleistet hatte, ein einziger Mechanismus, der den sozialen Geist aufschließt.

Die Reichweite dieser Behauptungen ist Teil dessen, was die Geschichte lehrreich macht. Ein Befund über Erdnüsse und den motorischen Cortex von Makaken wurde im Lauf weniger Jahre zu einer möglichen Erklärung für die menschlichsten Anteile unserer Natur.

Was die Belege beim Menschen tatsächlich zeigen

Hier wird der Boden weicher, und intellektuelle Redlichkeit verlangt, das Tempo zu drosseln. Die ursprünglichen Aufzeichnungen wurden bei Affen vorgenommen, mit Elektroden, die direkt in einzelne Zellen platziert wurden. Solche invasiven Einzelzellableitungen werden bei gesunden Menschen aus naheliegenden ethischen Gründen so gut wie nie durchgeführt. Jahrelang stützten sich daher Behauptungen über "menschliche Spiegelneuronen" auf indirekte Belege.

Bildgebung des Gehirns: Studien mit funktioneller Magnetresonanztomografie zeigten, dass einige derselben Hirnregionen aufleuchten, egal ob eine Person eine Handlung ausführt oder jemand anderem beim Ausführen zusieht. Diese Überlappung ist real und einigermaßen gut repliziert. Doch die fMRT misst den Blutfluss über Regionen hinweg, die Millionen von Neuronen enthalten, und zeigt damit, dass ein Bereich in beiden Fällen aktiv ist, nicht aber, dass dieselben einzelnen Zellen in beiden Fällen feuern. Eine Überlappung auf Regionsebene ist nahelegend, nicht entscheidend.

Ein seltener direkter Einblick: In einer bemerkenswerten Studie zeichneten Forscher von einzelnen Neuronen bei menschlichen Patienten ab, denen aus medizinischen Gründen bereits Elektroden ins Gehirn implantiert worden waren, typischerweise um vor einer Operation die Quelle einer schweren Epilepsie zu lokalisieren. Sie berichteten, einige Zellen gefunden zu haben, die sowohl reagierten, wenn die Patienten eine Handlung ausführten, als auch, wenn sie sie beobachteten. Das ist das Naheliegendste, was es an direkten Belegen beim Menschen gibt, und es ist wirklich wertvoll. Doch es stammt von einer kleinen Zahl von Patienten mit neurologischen Erkrankungen, aus Regionen, die nicht identisch mit der klassischen Affenstelle sind, weshalb es eher als sorgfältiger Hinweis denn als umfassende Bestätigung gelesen werden sollte.

Die sorgfältige Zusammenfassung lautet: Es gibt solide Belege dafür, dass menschliche Gehirne eine Maschinerie enthalten, die die Wahrnehmung einer Handlung mit der Erzeugung einer Handlung verbindet. Ob diese Maschinerie am besten als eine eigene Population von "Spiegelneuronen" beschrieben wird, die jene besondere Aufgabe erfüllen, die sich die großen Theorien vorstellen, ist noch immer umstritten.

Der Widerspruch: wo Kritiker die Grenze ziehen

Mit den Behauptungen wuchs auch die Skepsis, und einige der schärfsten Kritiken kamen von angesehenen Neurowissenschaftlern, nicht von Außenstehenden. Ihre Einwände verdienen es, ernst genommen zu werden, weil sie auf den Sprung von den Daten zur Deutung zielen, nicht auf die Existenz der Zellen.

Das Korrelationsproblem: Ein Neuron, das feuert, wenn Sie eine Handlung beobachten, beweist für sich genommen nicht, dass dieses Feuern Verstehen verursacht. Die Aktivität könnte eine Folge des Verstehens der Handlung auf einem anderen Weg sein, ein nachgeordnetes Echo statt des Motors. Spiegelreaktionen könnten Verstehen widerspiegeln, statt es zu erzeugen.

Das Lernproblem: Spiegeleigenschaften müssen möglicherweise gar kein angeborenes, eigens für Empathie geschaffenes System sein. Eine führende Alternative argumentiert, sie könnten aus gewöhnlichem assoziativem Lernen entstehen. Jedes Mal, wenn Sie nach einer Tasse greifen, bewegen Sie Ihren Arm und sehen zugleich, wie sich Ihr Arm bewegt, und koppeln so das Tun und das Sehen tausendfach. Eine Zelle könnte ihren "Spiegel"-Charakter allein aus dieser lebenslangen Korrelation erwerben, ganz ohne ein besonderes evolutionäres Mandat für Empathie.

Die Empathielücke: Der vielleicht schwerste Schlag ist begrifflicher Natur. Eine motorische Handlung zu spiegeln, das Greifen, Kauen, Heben, ist weit entfernt vom Teilen eines Gefühls. Mitgefühl, Mitleid und moralische Anteilnahme umfassen Emotion, Erinnerung, Kontext und Urteil, die ein motorisch-resonanter Schaltkreis nicht ohne Weiteres liefert. Bei Menschen mit Autismus, die oft Unterschiede in der sozialen Interaktion erleben, wurde zeitweise vermutet, sie hätten ein "kaputtes Spiegelsystem", doch die Belege für diese spezielle Behauptung haben sich nicht gut bewährt, und die Forschung hat sich weitgehend davon abgewandt. Der Zusammenbruch dieser Hypothese ist eine nützliche Erinnerung daran, wie leicht eine elegante Geschichte den Daten davonlaufen kann.

Warum der Hype abhob

Es lohnt sich zu fragen, warum Spiegelneuronen zu einem Medienphänomen wurden, während unzählige andere neurowissenschaftliche Befunde in den Fachzeitschriften verblieben. Ein Teil der Antwort ist die Erzählung. Die Erdnuss-Anekdote ist anschaulich und leicht nachzuerzählen. Ein Teil ist Ehrgeiz: Ein einziger Mechanismus, der Empathie, Sprache und Kultur erklärt, gibt eine weit bessere Schlagzeile ab als ein nuanciertes Ergebnis über den prämotorischen Cortex.

Und ein Teil ist eine immer wiederkehrende Versuchung in der Hirnforschung, die Suche nach einem ordentlichen Sitz irgendeiner großen menschlichen Fähigkeit. Wir haben es schon zuvor mit anderen Regionen und anderen Zellen getan. Der Reiz ist nachvollziehbar. Die Gefahr ist, dass die Öffentlichkeit, und manchmal auch Wissenschaftler, eine Arbeitshypothese als gesicherte Tatsache zu behandeln beginnen und Populärpsychologie, Selbsthilfe und sogar politische Ideen auf ein Fundament bauen, das noch im Bau ist. Spiegelneuronen haben dieses Muster nicht erfunden, aber sie wurden zu einem seiner berühmtesten modernen Beispiele.

Was Spiegelneuronen wahrscheinlich sind

Streift man die Aufblähung ab, bleibt etwas wirklich Bedeutsames übrig. Der robuste Kernbefund lautet, dass das Wahrnehmen einer Handlung und das Erzeugen einer Handlung nicht in vollständig getrennten Systemen untergebracht sind. Das Gehirn verknüpft sie. Es gibt eine echte Überlappung, bei Affen klar auf der Ebene einzelner Zellen und beim Menschen zumindest auf der Ebene von Regionen und, in begrenzten Fällen, einzelner Neuronen. Diese Kopplung von Handlung und Wahrnehmung spielt mit ziemlicher Sicherheit eine Rolle dabei, wie wir die Bewegungen und Absichten anderer Menschen lesen, und womöglich auch dabei, wie wir durch Zusehen lernen.

Was nicht belegt ist, ist, dass eine besondere Klasse von Zellen im Alleingang Empathie erzeugt oder dass Spiegelneuronen der Generalschlüssel zum sozialen Gehirn sind. Empathie ist ein reiches, vielschichtiges Phänomen, und die meisten Forscher gehen heute davon aus, dass sie sich aus vielen zusammenwirkenden Hirnsystemen speist, nicht aus einem einzigen heroischen Zelltyp. Die ehrliche Position ist, dass Spiegelneuronen ein reales und interessantes Merkmal dessen sind, wie Gehirne Sehen und Tun verbinden, dessen genaue Funktion die Wissenschaft noch herausarbeitet.

Wichtigste Erkenntnisse

Spiegelneuronen sind eine echte Entdeckung, eingehüllt in eine übergroße Legende. In den frühen 1990er Jahren zufällig im prämotorischen Cortex des Makaken gefunden, sind es einzelne Zellen, die sowohl feuern, wenn ein Affe eine zielgerichtete Handlung ausführt, als auch, wenn er jemand anderem beim Ausführen einer ähnlichen zusieht, womit sie offenbaren, dass das Gehirn das Wahrnehmen einer Handlung mit ihrem Erzeugen verknüpft. Dieses Kernergebnis ist solide. Die darauf aufgebauten großen Behauptungen, dass diese Zellen die zelluläre Grundlage von Empathie, Sprache, Nachahmung und Zivilisation seien, laufen den Belegen weit voraus, besonders beim Menschen, wo direkte Einzelneuronendaten rar sind und die meiste Unterstützung aus der gröberen Bildgebung des Gehirns stammt. Nachdenkliche Kritiker haben argumentiert, dass Spiegelreaktionen Verstehen widerspiegeln statt es verursachen, dass sie aus gewöhnlichem Lernen statt aus einem eingebauten Empathiemodul entstehen könnten und dass sie ohnehin nur einen kleinen Teil der Kluft zwischen dem Nachahmen einer Bewegung und dem Teilen eines Gefühls überbrücken. Die bleibende Lehre ist zweifach: Das Gehirn verschmilzt Zusehen und Tun tatsächlich auf Weisen, die es zu untersuchen lohnt, und ein anschaulicher Befund kann, oft genug nacherzählt, den Fakten entwachsen, die ihn rechtfertigten. Maßvolle Neugier, nicht Hype, ist die richtige Art, eine so offene Frage zu halten.