Was zeigte Roger Sperrys Split-Brain-Experiment?

Mitte der 1950er-Jahre machte der Neurowissenschaftler Roger Sperry, damals an der University of Chicago, eine Entdeckung, die das Verständnis des Gehirns für immer verändern sollte. Bei Katzen durchtrennte er sowohl das Corpus callosum (die Faserbrücke, die die beiden Gehirnhälften verbindet) als auch das Chiasma opticum, sodass die visuelle Information jedes Auges nur bei der Hemisphäre derselben Seite ankam. Das Ergebnis war überraschend: Jede Gehirnhälfte funktionierte völlig eigenständig, als wäre sie selbst ein vollständiges Gehirn. Eine Katze konnte lernen, ein Problem mit einem Auge zu lösen, aber wenn man ihr danach dieses Auge verband und ihr dasselbe Problem mit dem anderen Auge zeigte, erkannte sie es nicht wieder: Sie musste es von Grund auf neu lernen. Jede Gehirnhälfte ignorierte vollständig, was die andere gelernt hatte.

Von Katzen zu menschlichen Patienten

In den 1960er-Jahren wurde bei einer kleinen Gruppe von Menschen mit schwerer, therapieresistenter Epilepsie das Corpus callosum chirurgisch durchtrennt, um Häufigkeit und Intensität ihrer Anfälle zu verringern. Sperry und sein Team entwickelten daraufhin eine Reihe psychologischer Tests, um diese Patienten zu untersuchen, und eine der ersten Beobachtungen war für sich genommen bemerkenswert: Die Operation verursachte keine wahrnehmbare Veränderung von Temperament, Persönlichkeit oder allgemeiner Intelligenz der Betroffenen. Im Alltag wirkte alles normal.

Die Unterschiede kamen erst bei sehr spezifischen Labortests ans Licht. Man projizierte Wörter auf ein Auge, sodass die Information nur bei der gegenüberliegenden Hemisphäre ankam. Wurde das Wort an die linke Hemisphäre gerichtet, konnte der Patient es lesen und laut aussprechen, ohne Probleme. Wurde dasselbe Wort an die rechte Hemisphäre gerichtet, war der Patient nicht in der Lage, es laut zu benennen, konnte aber in vielen Fällen mit der linken Hand (gesteuert eben von der rechten Hemisphäre) auf den richtigen Gegenstand zeigen. Buchstäblich wusste eine Hälfte seines Gehirns etwas, das die andere Hälfte nicht in Worte fassen konnte.

Zwei Gehirne unter einem Schädel

Sperrys Erkenntnisse, die ihm 1981 den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin einbrachten, bestätigten etwas, das bis dahin nur eine Hypothese war: Bei den meisten Menschen steuert die linke Hemisphäre Mechanismen, die mit Sprache, Sprachverständnis und der Fähigkeit verbunden sind, Dinge zu benennen, während die rechte, in diesem Sinne „stummer“, besonders geschickt in der Verarbeitung visuell-räumlicher Information, musikalischer Fähigkeiten und abstrakten Denkens ist. Im Laufe der Jahre ist die ursprüngliche Vorstellung einer „dominanten“ Hemisphäre über die andere einem differenzierteren Konzept gewichen, der Hemisphärenspezialisierung: Jede Gehirnhälfte kann für sich selbst Information verarbeiten und speichern, ohne die andere dafür zu benötigen, fast so, als hätten wir zwei verschiedene Gehirne, die unter demselben Schädel zusammenleben.

Ein Detail, das sich sogar außerhalb des Labors bemerkbar machte

Auch wenn die Operation das alltägliche Verhalten der Patientinnen und Patienten nicht sichtbar veränderte, entdeckten genauere Beobachtungen doch etwas Auffälliges: Beim Bewegen oder Reagieren auf sensorische Reize bevorzugten sie die rechte Körperseite, gesteuert von der bei den meisten Menschen dominanten linken Hemisphäre. Ein weiterer Hinweis darauf, dass die beiden Gehirnhälften zwar nun unabhängig voneinander funktionierten, ihre gewohnten Spezialisierungen aber weiter beibehielten, sie nur nicht mehr miteinander teilen konnten.

Schon vor Sperry wusste man, dass die Durchtrennung des Corpus callosum keine offensichtlichen Verhaltensänderungen hervorrief, ein Umstand, der den Neurowissenschaftler Karl Lashley in den dreißiger Jahren zu dem halb ernst gemeinten Scherz veranlasste, die einzige Funktion dieser Struktur sei vielleicht, „zu verhindern, dass die beiden Hemisphären getrennt im Liquor cerebrospinalis umherschwimmen“. Sperrys Verdienst war es, die präzisen Labortests zu entwerfen, die zeigten, dass sie sehr wohl eine reale, sehr konkrete Funktion hatte: die beiden Hemisphären als koordiniertes Team arbeiten zu lassen, nicht als zwei Gehirne, die sich lediglich einen Schädel teilen, ohne zu kommunizieren.

Warum diese Entdeckung die Erforschung des Gehirns veränderte

Vor diesen Experimenten behandelte ein Großteil der Neurowissenschaft das Gehirn als relativ homogene Einheit. Sperrys Arbeit öffnete die Tür, jede Hemisphäre für sich zu untersuchen und viel präziser zu fragen, welche Funktion von welcher Seite abhängt. Diese Frage bleibt bis heute Ausgangspunkt für einen Großteil dessen, was wir über das Lernen wissen: welcher Eingangskanal (visuell, auditiv, verbal) sich eher auf eine Gehirnseite als auf die andere stützt, und warum die Integration beider Seiten, statt eine dominieren zu lassen, meist zu vollständigerem Lernen führt, als sich nur auf eine der beiden zu verlassen.

Diese biologische Grundlage inspirierte Jahre später den Berater Ned Herrmann zu seinem Hirndominanz-Modell, das Sperrys Hemisphärenspezialisierung mit dem sogenannten „dreieinigen Gehirn“ kreuzt, um verschiedene Denk- und Lernstile zu beschreiben. Und sie erklärt auch, warum ein bestimmter sensorischer Kanal, etwa der visuelle oder der auditive, sich stärker auf eine Hemisphäre stützen kann als auf die andere: Es sind keine willkürlichen Vorlieben, sondern unterschiedliche Weisen, eine Gehirnarchitektur zu nutzen, die unter normalen Bedingungen integriert funktioniert, nicht in zwei Teile gespalten.