Nervenzellen lernen, die richtige Entscheidung zu treffen

Millionen von Nervenzellen sind in unserem Gehirn dafür verantwortlich, dass wir für jede individuelle Situation die richtige Entscheidung fällen. Dies geschieht, indem nach dem Mehrheitsprinzip die überwiegenden Nervenzellen das Resultat bestimmen.

Im menschlichen Gehirn werden Entscheide von Abermillionen Nervenzellen demokratisch gefällt: Die Mehrheit setzt sich durch, wie die Universität Bern am Montag mitteilte. Stellt sich danach heraus, dass ein Verhalten – zum Beispiel in einer neuen Situation – falsch war, stellen sich die Neuronen im Lauf der Zeit darauf ein. Sie lernen.

Wie das geschieht, ist nicht geklärt: Bisherige Modelle gehen davon aus, dass alle Nervenzellen das gleiche Signal erhalten, eine Art Belohnung bei einer richtigen, eine Bestrafung bei einer falschen Entscheidung. Weil riesige Mengen von Neuronen an den Entscheiden beteiligt sind, ist diese Einheitsrückmeldung jedoch ungenügend.

Auf einzelnen «Schüler» eingehen

«Das ist, als ob die Lehrerin den Schülern nur mitteilen würde, dass sie als ganze Klasse nicht bestanden habe. Wenn die Klasse gross ist, stehen damit die Chancen schlecht, überhaupt etwas zu lernen», wird der Mathematiker Walter Senn vom Institut für Physiologie in der Mitteilung zitiert.

Senn und sein Forscherkollege Robert Urbanczik erweiterten deshalb das Modell: In einem im Fachmagazin «Nature Neuroscience» publizierten Artikel schlagen sie vor, dass zwei Rückmeldungen nötig sind: neben Belohnung oder Bestrafung auch ein Signal, das angibt, wie sich die Mehrheit entschieden hat.

Eigene «Note» ermitteln

Die Forscher gehen dabei davon aus, dass sich die einzelne Zelle erinnern kann, wie sie selber «abgestimmt» hat. Jedes Neuron kann deshalb ermitteln, ob es selber richtig oder falsch lag. Falls es nach einer Bestrafung feststellt, dass es von der Mehrheitsmeinung abwich, kann es seine – offenbar richtige – Meinung getrost beibehalten.

Laut den Forschern sind die Signale auf zellulärer Ebene einfach zu bewerkstelligen. Die Belohnung oder Bestrafung geschieht zum Beispiel durch das Ausschütten eines Botenstoffs wie Dopamin, der die Erregungsbereitschaft von Nervenzellen beeinflussen kann. Ein anderer Botenstoff könnte die Mehrheitsmeinung anzeigen.