Optogenetik — Die Macht des Lichts

All unsere Sinneseindrücke, Gefühle, Entscheidungen, Handlungen, ja sogar unsere Überlegungen zur Unendlichkeit, werden durch den Computer in unserem Kopf erzeugt, durch unser Gehirn. Im letzten Jahrhundert gelang es der Neurowissenschaft tief in bisher verborgene Prozesse einzudringen und die Prinzipien der Funktionsweise unseres Gehirns in feinster Auflösung zu bestimmen. Wissenschaftler sahen so genau wie nie zuvor diese unglaublich komplexe Struktur, welche die komplizierten Funktionen regelt, die unser Leben steuern.

Was war das durchschlagende Erfolgsrezept? Im Gegensatz zu einem echten Computer, der aus einer relativ kleinen Anzahl uns bekannter Elektronikbausteine zusammengebaut wird, ist unser Gehirn aus abertausenden unterschiedlichen und fast gänzlich unverstandenen lebendigen Bausteinen hergestellt: diese nennen wir Neuronen, einen sehr spezialisierten Typ von Zellen. Doch damit nicht genug. Es gibt Millionen Arten unterschiedlicher Neuronen, und jede Art hat nicht nur eine spezielle Form, sondern ist grundsätzlich einzigartig, weil sie sich millionenfach in der Menge und Aktivität der vielen unterschiedlichen organischen Verbindungen von anderen Neuronenklassen unterscheidet. Und auch damit ist nicht genug. Jedes Neuron ist mit vielen unterschiedlichen Neuronen in anderen Gehirnregionen verbunden. Dies erhöht natürlich wieder auf enorme Weise den Grad der Komplexität unseres Gehirns. In den modernen Neurowissenschaften verstehen wir das Gehirn als ein beeindruckendes Netzwek von mehr als 100 Milliarden Neuronen, verbunden in einem schier undurchdringlich komplexen Netzwerk, möglicherweise der komplexesten Struktur im ganzen Universum.

Jedes einzelne Neuron ist nun auch eine kleine elektrische Vorrichtung, weil es, solange es lebt, elektrophysiologisch aktiv ist. Das bedeutet, dass jedes Neuron mit anderen Neuronen kommuniziert, indem es tausende Informationen in Form kurzer elektrischer Impulse abschickt und andere von seinen neuronalen Netzwerkpartnern empfängt. Die Information, die in diesen elektischen Impulsen kodiert sind, müssen einzeln von den Neuronen selbst berechnet werden und mit all den anderen parallel prozessierten elektrischen Signalen in anderen Neuronen, sowie mit den in der Erinnerung gespeicherten Signalen verarbeitet und abgeglichen werden. Dieser Prozess geschieht tausende Male pro Minute in jeder der Milliarden unserer Nervenzellen im Gehirn. Zusammengerechnet besitzt unser Gehirn mehr Schaltstellen als alle Internetverbindungen die unseren Globus umspannen.