Was zeigte Roger Sperrys Split-Brain-Experiment?

Anfang der 1950er-Jahre machten der Neurowissenschaftler Roger Sperry, damals an der University of Chicago, und sein Doktorand Ronald Myers eine Entdeckung, die das Verständnis des Gehirns verändern sollte.

Bei Katzen durchtrennten sie sowohl das Corpus callosum (die Faserbrücke, die die beiden Gehirnhälften verbindet) als auch das Chiasma opticum, sodass die visuelle Information jedes Auges nur in der Hemisphäre derselben Seite ankam.

Das Ergebnis war überraschend: Jede Gehirnhälfte funktionierte völlig eigenständig, als wäre sie für sich ein vollständiges Gehirn.

Eine Katze konnte lernen, ein Problem mit einem Auge zu lösen. Verband man ihr danach dieses Auge und zeigte ihr dasselbe Problem mit dem anderen, erkannte sie es nicht wieder: Sie musste es von Grund auf neu lernen. Jede Gehirnhälfte wusste nicht das Geringste von dem, was die andere gelernt hatte.

Von Katzen zu menschlichen Patienten

In den 1960er-Jahren, inzwischen am California Institute of Technology (Caltech), erhielt Sperry Zugang zu einer kleinen Gruppe von Menschen mit schwerer Epilepsie, die auf andere Behandlungen nicht ansprach. Die Neurochirurgen Philip Vogel und Joseph Bogen hatten bei ihnen das Corpus callosum durchtrennt, um Häufigkeit und Stärke der Anfälle zu verringern; der erste Patient der Reihe, in der Fachliteratur als W. J. bekannt, wurde 1962 operiert.

Sperry und sein Team, zu dem ein junger Doktorand namens Michael Gazzaniga gehörte, entwickelten daraufhin eine Reihe psychologischer Tests, um diese Patienten zu untersuchen. Eine der ersten Beobachtungen war für sich schon bemerkenswert: Die Operation veränderte Temperament, Persönlichkeit oder allgemeine Intelligenz der Betroffenen nicht spürbar. Im Alltag wirkte alles normal.

Die Unterschiede traten erst bei sehr spezifischen Labortests zutage. Man projizierte Wörter in nur eine Hälfte des Gesichtsfelds, sodass die Information ausschließlich in der gegenüberliegenden Hemisphäre ankam.

Wurde das Wort an die linke Hemisphäre gerichtet, konnte der Patient es ohne Weiteres lesen und laut aussprechen. Wurde dasselbe Wort an die rechte Hemisphäre gerichtet, war er nicht in der Lage, es laut zu benennen, konnte aber in vielen Fällen mit der linken Hand (die eben von der rechten Hemisphäre gesteuert wird) auf den richtigen Gegenstand zeigen.

Eine Hälfte seines Gehirns wusste etwas, das die andere Hälfte nicht in Worte fassen konnte. Gazzaniga, Bogen und Sperry veröffentlichten die ersten Beobachtungen zu W. J. noch im selben Jahr 1962.

Zwei Gehirne unter einem Schädel

Sperrys Befunde, für die er 1981 den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin erhielt, bestätigten und präzisierten an lebenden Patienten, worauf Studien zu Hirnverletzungen bereits hingewiesen hatten: Bei den meisten Menschen steuert die linke Hemisphäre Mechanismen, die mit Sprechen, Sprache und der Fähigkeit verbunden sind, Dinge zu benennen, während die rechte, in diesem Sinne „stummer“, besonders geschickt bei visuell-räumlichen und nonverbalen Aufgaben ist, etwa beim Abzeichnen, beim Zusammensetzen von Figuren oder beim Erkennen von Gesichtern.

Mit den Jahren ist die ursprüngliche Vorstellung einer „dominanten“ Hemisphäre einem differenzierteren Konzept gewichen, der Hemisphärenspezialisierung: Jede Gehirnhälfte ist bei bestimmten Aufgaben relativ besser, und der Unterschied ist eine Frage des Grades, kein Alles oder Nichts.

Was die operierten Patienten zeigten, ist etwas anderes, wenn auch Verwandtes: Bei durchtrenntem Corpus callosum konnte jede Hemisphäre für sich wahrnehmen, lernen und sich erinnern, ohne dass die andere davon erfuhr. Sperry beschrieb das als zwei getrennte Bewusstseinssphären unter demselben Schädel, eine Deutung, über die in der Philosophie des Geistes bis heute diskutiert wird.

Wozu das Corpus callosum dient

Schon vor Sperry war bekannt, dass die Durchtrennung des Corpus callosum keine offensichtlichen Verhaltensänderungen hervorrief. Über seine Funktion wusste man so wenig, dass unter Neurowissenschaftlern ein Scherz kursierte, je nach Quelle Karl Lashley oder Warren McCulloch zugeschrieben: Vielleicht diene es nur dazu, die beiden Hemisphären zusammenzuhalten.

Sperrys Verdienst war es, die präzisen Labortests zu entwerfen, die zeigten, dass es sehr wohl eine echte und sehr konkrete Funktion hat: die beiden Hemisphären als koordiniertes Team arbeiten zu lassen, nicht als zwei Gehirne, die sich bloß einen Schädel teilen, ohne miteinander zu kommunizieren.

Der Interpret: was Gazzaniga hinzufügte

Gazzaniga untersuchte Split-Brain-Patienten noch jahrzehntelang und beschrieb ein Phänomen, das heute ebenso oft zitiert wird wie die ursprünglichen Befunde. In einem klassischen Experiment zeigte man der linken Hemisphäre gleichzeitig eine Hühnerkralle und der rechten eine Schneelandschaft, und der Patient wählte mit jeder Hand ein passendes Bild: mit der rechten ein Huhn, mit der linken eine Schaufel.

Fragte man ihn, warum er die Schaufel gewählt habe, sagte die linke Hemisphäre, die sprechen konnte, den Schnee aber nicht gesehen hatte, nicht „Ich weiß es nicht“: Sie erfand eine stimmige Erklärung, etwa dass man mit der Schaufel den Hühnerstall ausmisten könne. Gazzaniga nannte dieses System den Interpreten der linken Hemisphäre, die Neigung, eine plausible Geschichte über das eigene Verhalten zu konstruieren, auch wenn die eigentliche Information fehlt (Gazzaniga, 2005).

Warum diese Entdeckung die Hirnforschung veränderte

Sperrys Arbeit öffnete die Tür, jede Hemisphäre für sich zu untersuchen und viel genauer zu fragen, welche Funktion von welcher Seite abhängt.

Diese Frage ist in vielen Bereichen weiterhin offen, und sie stützt nicht die Vorstellung, dass jeder Eingangskanal (visuell, auditiv, verbal) nur von einer Gehirnseite abhängt: In einem gesunden Gehirn arbeiten beide Seiten integriert zusammen.

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.

Ein bestimmter Sinneskanal, etwa der visuelle oder der auditive, lässt sich dagegen nicht einer einzelnen Hemisphäre zuordnen: Unter normalen Bedingungen arbeitet das Gehirn integriert, nicht in zwei Hälften geteilt.

Welcher Kanal bei dir überwiegt, kannst du mit unserem Lernstil-Test herausfinden.

Quellen

• Herrmann, N. (1996). The Whole Brain Business Book. McGraw-Hill.
• Gazzaniga, M. S. (2005). Forty-five years of split-brain research and still going strong. Nature Reviews Neuroscience, 6(8), 653-659. doi:10.1038/nrn1723
• Gazzaniga, M. S., Bogen, J. E. & Sperry, R. W. (1962). Some functional effects of sectioning the cerebral commissures in man. Proceedings of the National Academy of Sciences, 48(10), 1765-1769. doi:10.1073/pnas.48.10.1765
• Myers, R. E. & Sperry, R. W. (1953). Interocular transfer of a visual form discrimination habit in cats after section of the optic chiasma and corpus callosum. Anatomical Record, 115.
• Sperry, R. W. (1968). Hemisphere deconnection and unity in conscious awareness. American Psychologist, 23(10), 723-733.
• Sperry, R. W. (1982). Some effects of disconnecting the cerebral hemispheres. Science, 217(4566), 1223-1226.