Stellen Sie sich einmal vor, Sie schaffen es, in unter zehn Minuten tausende Buchseiten zu lesen und das gesamte Internet zu erfassen. Sie k��nnen sich ��ber 500 Gegenst��nde in einem Raum merken oder ��� einfach��� die Sprache Mandarin mit all ihren Facetten lernen, in nur einer Stunde. Zu allem ist Lucy im gleichnamigen Science-Fiction-Film mit Schauspielerin Scarlett Johansson in der Lage. Weil sie im Gegensatz zu allen anderen Menschen, selbst den kl��gsten auf diesem Planeten, ein Vielfaches ��ber der normalen Gehirnkapazit��t nutzen kann. Eine ��berdosis einer synthetischen Droge f��hrt zu dieser Bewusstseinserweiterung von Lucy. Ihre Gehirnkapazit��t w��chst mit jeder Stunde und mit ihr verschwindet die Grenze des bisher menschlich M��glichen.

Der Film befasst sich Hollywood-like mit einer durchaus spannenden Frage: Wozu ist das menschliche Gehirn in der Lage? Und geht da noch etwas mehr? Die Antwort darauf wollen Prof. Dr. med. Emrah D��zel, Leiter des Instituts f��r Kognitive Neurologie und Demenzforschung der Otto-von-Guericke-Universit��t Magdeburg, und Dr. Michael R. Kreutz, Arbeitsgruppenleiter f��r Neuroplastizit��t am Leibniz-Institut f��r Neurobiologie Magdeburg (LIN), gemeinsam mit weiteren 40 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern am Standort Magdeburg im Sonderforschungsbereich SFB 1436 ���Neuronale Ressourcen der Kognition��� geben. Ohne Drogen und weniger actionreich, daf��r aber in ��ber 22 Projekten mit jeder Menge Hightech-Ger��ten und aufgrund der Beteiligung unterschiedlichster Fachrichtungen wie Biologie, Biochemie, Psychologie, Physik, Pharmakologie und Medizin interdisziplin��r. ���Wir wollen herausfinden, welches Potenzial das menschliche Gehirn hat und welche neurobiologischen Prinzipien uns daran hindern, die kognitiven F��higkeiten zu erweitern bzw. voll auszusch��pfen���, erkl��rt Prof. Dr. Emrah D��zel. Im Zentrum steht dabei die Erkl��rung der beiden Ph��nomene, wie Leistungsverbesserungen unterschiedlichsten Anforderungen gerecht werden und universell eingesetzt werden k��nnen ��� Transfer genannt ��� und wann sie auf Kosten anderer F��higkeit gehen ��� ein Trade-off.

Dr. Michael R. Kreutz erkl��rt, man k��nne sich das lebenslange Lernen wie den st��ndigen Umbau eines Hauses oder ganzer St��dte anstelle von Synapsen und Neuronen vorstellen: St��ndig k��men neue H��user, neue R��ume hinzu, werden neu eingerichtet oder einfach wieder abgerissen, weil sie nicht mehr gebraucht werden. ���Die spannende Frage ist, welche Ursachen es daf��r gibt, vorhandene Informationen entweder mit neuen zu verkn��pfen oder zu ��berschreiben.��� Ihr Forschungsfeld also: Die Milliarden von Verbindungen im Gehirn, Synapsen genannt, die uns Menschen zu dem machen, was wir sind. Immerhin haben wir es bis dato trotz scheinbarer kognitiver Leistungsgrenzen geschafft, Megast��dte zu erbauen, das Internet zu entwickeln oder in den Weltraum zu fliegen.

Auf zw��lf Jahre ist die Forschung in diesem Bereich angelegt, 14 Millionen Euro stellt die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) daf��r in der ersten F��rderperiode zur Verf��gung, beteiligt sind auch

• die Freie Universit��t Berlin,
• die Charit�� Universit��tsmedizin Berlin und
• die Universit��ten D��sseldorf, Heidelberg und G��ttingen.

Am Ende wollen die Wissenschaftler verschiedene ��berpr��fbare Theorien zur Leistungsgrenze des menschlichen Gehirns entwickelt und Methoden zur Leistungssteigerung beschrieben haben. Es w��re nicht nur in der Wissenschaftswelt eine Sensation. Von dieser Arbeit und den zu erwartenden Ergebnissen kann die gesamte Menschheit profitieren. ���Das eigene Potenzial voll aussch��pfen zu k��nnen, ist wichtig f��r ein erfolgreiches Leben und sollte jedem m��glich gemacht werden���, erkl��rt der molekulare Neurobiologe Dr. Michael R. Kreutz, der fr��her am renommierten Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Boston arbeitete und seit 1993 in Magdeburg forscht. Er blickt allerdings schon viel weiter: ���Wir werden in 20, 30 Jahren ein ganz anderes Verst��ndnis von den Prozessen und Leistungsgrenzen im Gehirn haben als jetzt.��� Prof. Dr. Emrah D��zel erg��nzt mit Blick auf seine Demenzforschung, die Erkenntnisse seien auch f��r ein gesundes Altern wesentlich. ���Die molekularen Ver��nderungen der Alzheimer-Erkrankung gehen einer Demenz bis zu 20 Jahre voraus. Es gibt interindividuelle Unterschiede wie Menschen kognitive Leistungsf��higkeit trotz dieser Ver��nderungen lange aufrechterhalten k��nnen. Die Mechanismen dieser Reserve und deren Mobilisierung wollen wir verstehen.���

Um zu ��berpr��fbaren Theorien zu gelangen, m��ssen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler zun��chst jedoch die grundlegenden Prozesse der Plastizit��t und Leistungsmobilisierung im Gehirn verstehen. ���Wir k��nnen zwar plastische Ver��nderungen w��hrend eines Lernprozesses in bestimmten Gehirnregionen sichtbar machen. Die genauen Mechanismen dahinter umfassend und systematisch zu untersuchen, das gelingt uns aktuell noch nicht���, erkl��rt der Neurowissenschaftler Prof. Dr. Emrah D��zel. Noch nicht. Denn, wenn es Forschenden in Deutschland gelingen kann, dieses Neuland zu betreten, dann wohl den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern der Universit��t Magdeburg zusammen mit denen der au��eruniversit��ren Einrichtungen des Leibniz-Instituts f��r Neurobiologie Magdeburg (LIN) und des Deutschen Zentrums f��r Neurodegenerative Erkrankungen e. V. (DZNE). Anders als an anderen Universit��ten in Deutschland stimmen die Rahmenbedingungen. Neben der neurowissenschaftlichen Expertise f��r Prozesse auf verschiedenen Ebenen im Gehirn - der zellul��ren, der synaptischen sowie der physiologischen - k��nnen die Wissenschaftler auf die notwendigen Schl��sseltechnologien zur��ckgreifen, die sowohl bereits f��r die tierexperimentelle Forschung als auch f��r die humanexperimentelle Forschung am Standort genutzt werden.

Dr. Michael R. Kreutz (li.) und Prof. Dr. Emrah Du��zel (re.) vor dem MR-PET-System des DZNE (Foto: Hannah Theile / Uni Magdeburg)

Eine entscheidende Rolle spielen dabei auch leistungsstarke Hochleistungsmagnetresonanztomographen (MRT), wie das 7-Tesla-MRT und demn��chst das weltweit erste 7-Tesla-Konnektom-MRT. Damit kann die innerste Architektur des Gehirns und dessen Plastizit��t beim Menschen mit nie dagewesener Aufl��sung erfasst werden. Dar��ber hinaus erlaubt hochaufl��sende Mikroskopie Einblicke in die Nanowelt von Synapsen und ein Forschungszyklotron mit einem Positronen-Emissionstomographen (PET) die Darstellung molekularer Prozesse im menschlichen Gehirn. ���Die Universit��t in Magdeburg ist in diesen f��r unsere Forschung notwendigen Bereichen sehr gut aufgestellt���, sagt Prof. Dr. Emrah D��zel, der seit 2011 Standortsprecher des Deutschen Zentrums f��r Neurodegenerative Erkrankungen in Magdeburg ist. Der 53-J��hrige befasst sich seit Jahrzehnten mit der Anatomie des Gehirns sowie mit dessen Ver��nderungen im Alter. Daf��r entwickelte er unter anderem verschiedene Bildgebungsmethoden.

Dank der Kombination von molekularen, optogenetischen, elektrophysiologischen sowie hochaufl��senden mikroskopischen Verfahren k��nnen die Wissenschaftler Ged��chtnisspuren ��ber die verschiedenen kortikalen Schichten des gesamten Gehirns verfolgen und damit als Schaltkreise visualisieren. ���Unser Verst��ndnis kognitiver Prozesse ist in den vergangenen Jahren enorm gewachsen. Wir wissen mittlerweile, dass es Elementarprozesse gibt, wo diese genau ablaufen und in welche Richtung���, erkl��rt Prof. Dr. Emrah D��zel, der seit 2007 auch Professor f��r Kognitive Neurowissenschaften am University College in London ist. Dr. Michael Kreutz erg��nzt: ���Wir suchen nicht mehr die Nadel im Heuhaufen. Wir sind schon viel weiter.��� Kognition steht f��r die Gesamtheit aller geistigen Prozesse, insbesondere der Informationsverarbeitung.