Die fünf größten Rätsel des Gehirns

Jeden Freitag erzähle ich dir von Erkenntnissen aus Neurowissenschaft und Psychologie, die du kennen solltest. Heute geht es um Erkenntnisse, die man gern hätte.

Ich habe mal nachgezählt: Ich habe heute zum 182. Mal auf „Senden“ geklickt. So viele Ausgaben habe ich bei Das Leben des Brain schon verschickt. In der Ankündigung dieses Newsletters schreibe ich, dass ich jeden Freitag über Erkenntnisse aus der Hirnforschung und Psychologie berichte, die man kennen sollte. Ich beschäftige mich also seit Jahren damit, welche Antworten die Forschung zu allen möglichen Fragen schon gefunden hat. 

Deutlich seltener geht es darum, welche Antworten sie noch nicht gefunden hat. Dabei ist das Gehirn die vielleicht komplexeste Struktur des Universums (sage ich jetzt mal so, habe nicht nachgeguckt überall). Natürlich gibt es unzählige Fragen, auf die die Forschung noch keine Antwort gefunden hat. Die aus meiner subjektiven Sicht fünf größten Rätsel schauen wir uns heute mal an. 

1. Wie entsteht Bewusstsein aus Gehirnaktivität?

Man kann das Gehirn heute beim Denken, Sehen, Erinnern und Entscheiden beobachten. Forschende sehen, welche Regionen stärker durchblutet werden, wo elektrische Aktivität entsteht, wie Netzwerke miteinander sprechen. Trotzdem bleibt ausgerechnet die naheliegendste Frage offen: Warum ist da überhaupt ein Erleben? Warum läuft im Kopf nicht einfach nur Informationsverarbeitung ab, sondern auch irgendeine Art Film, der dafür sorgt, dass wir denken: Ha, das bin ja ich!? 

In der Forschung geht es dabei nicht nur darum, ob jemand wach ist. Bewusstsein meint: Es fühlt sich nach etwas an, dieser Mensch in diesem Moment zu sein. Die Stanford Encyclopedia of Philosophy (Opens in a new window) beschreibt diese Schwierigkeit so: Die Neurowissenschaft untersucht Bewusstsein mit objektiven Messungen, aber das Phänomen selbst ist subjektiv. Niemand kann die Erfahrung eines anderen direkt von innen prüfen. Oder wie Thomas Nagel in seinem berühmten Aufsatz geschrieben hat: Wie ist es, eine Fledermaus zu sein? Bewusstsein hat immer eine subjektive Innenperspektive: Selbst wenn wir alles über das Gehirn, die Echoortung und das Verhalten einer Fledermaus wüssten, wüssten wir noch nicht, wie es sich für die Fledermaus anfühlt, eine Fledermaus zu sein.

Eine wichtige Rolle spielen die sogenannten Korrelate des Bewusstseins. Das sind Aktivitätsmuster im Gehirn, die zuverlässig mit bewusster Erfahrung zusammenhängen. Wenn jemand ein Gesicht sieht und es bewusst wahrnimmt: Was passiert dann im Gehirn? Und was unterscheidet diesen Zustand von einem Reiz, der zwar verarbeitet wird, aber nicht ins bewusste Erleben gelangt?

Hunderte Theorien versuchen das zu erklären. Zwei wichtige: Die Global Neuronal Workspace Theory geht grob davon aus, dass eine Information bewusst wird, wenn sie im Gehirn breit verfügbar gemacht wird, etwa für Aufmerksamkeit, Gedächtnis, Sprache und Handeln. Die Integrated Information Theory fragt stärker danach, wie eng Informationen zu einem einheitlichen Ganzen verknüpft sind. 2025 wurden beide Theorien in einer großen Nature-Studie (Opens in a new window) direkt gegeneinander getestet. Das Ergebnis war ernüchternd und interessant: Die Daten stützten Teile beider Theorien, widersprachen aber auch wichtigen Vorhersagen. Es gibt also Fortschritt, aber keine Theorie, bei der man sagen könnte: Jupp, wir haben jetzt Bewusstsein verstanden.

Dass diese Frage nicht nur philosophisch ist, zeigt sich besonders in der Medizin. Manche Menschen wirken nach schweren Hirnverletzungen äußerlich nicht ansprechbar. Lange war schwer zu beurteilen, ob in ihnen noch bewusstes Erleben vorhanden ist. Eine Studie im New England Journal of Medicine fand 2024 bei einem Teil solcher Patient:innen Hinweise auf kognitive motorische Dissoziation. Das bedeutet: Der Körper reagiert nicht sichtbar auf Aufforderungen, aber Messungen des Gehirns zeigen, dass die Person innerlich Aufgaben befolgt. Für Angehörige und Ärzt:innen ist das eine gewaltige Frage: Ist jemand wirklich ohne Bewusstsein oder kann er sich nur nicht mehr mitteilen? Genau deshalb gehört Bewusstsein zu den größten ungelösten Rätseln des Gehirns. 

2. Wie rechnet das Gehirn?

Wenn Menschen denken, klingt das schnell nach etwas Geordnetem: Reiz kommt rein, Gehirn verarbeitet, Entscheidung kommt raus, Eis gekauft. Dabei ist es so einfach nicht. Selbst bei einer simplen Entscheidung – links oder rechts, ja oder nein, echtes Brain werden (Opens in a new window) oder nicht – arbeiten viele Hirnregionen gleichzeitig mit. Das ist eine der großen offenen Fragen: Nach welchen Regeln entsteht aus der Aktivität von Milliarden Nervenzellen am Ende ein Gedanke, eine Entscheidung, ein Satz, eine Bewegung?

Wichtige Frage dabei: Wie stellen Nervenzellen Informationen dar? Feuert eine einzelne Zelle für ein bestimmtes Gesicht? Liegt die Information im gemeinsamen Muster vieler Zellen? Ist der genaue Zeitpunkt wichtig, zu dem Nervenzellen aktiv werden? Oder die Stärke ihrer Verbindungen? Wahrscheinlich stimmt all das zugleich. Eine große Studie (Opens in a new window) des International Brain Laboratory hat 2025 bei Mäusen die Aktivität von mehr als 621.000 Nervenzellen in 279 Hirnarealen gemessen, während die Tiere eine Entscheidungsaufgabe lösten. Das Ergebnis: Entscheidung, Erwartung, Sinneseindruck und Bewegung waren über sehr viele Bereiche verteilt. Die alte Vorstellung, dass Denken sauber von einem Zentrum erledigt wird (z.B. Angst wird in der Amygdala generiert! (Opens in a new window)), wird damit immer schwerer zu halten.

3. Warum schlafen wir überhaupt?

Klar, ich habe schon diverse Folgen dieses Newsletters über Erkenntnisse aus der Schlafforschung geschrieben. Schlaf stärkt unter anderem unser Gedächtnis, wirkt wie eine emotionale erste Hilfe, macht uns kreativer. Das weiß man alles. Und trotzdem ist Schlaf biologisch gesehen ein merkwürdiger Zustand. Der Körper liegt herum, reagiert nicht (oder seehr langsam) auf die Umgebung, kann schlechter fliehen, suchen, essen, sich kümmern. Trotzdem ist Schlaf so wichtig, dass Schlafmangel Denken, Stimmung, Immunsystem, Stoffwechsel und Gedächtnis durcheinanderbringt. Schlafentzug beeinträchtigt Kognition, Emotion, Metabolismus und Immunität. Die Forschung kennt also viele Folgen und Teilfunktionen. Die größere Frage bleibt: Warum braucht ein Gehirn dafür ausgerechnet Schlaf? Warum kann es diese Arbeit nicht einfach im Wachzustand erledigen?

Einzelne Erklärungen klingen plausibel, fangen aber offenbar nicht alles ein. Wahrscheinlich erfüllt Schlaf mehrere Aufgaben zugleich. Er verändert Verbindungen zwischen Nervenzellen, stabilisiert Erinnerungen, reguliert Körperprozesse, verschiebt chemische Zustände im Gehirn. Nur ist damit noch nicht verstanden, warum dieser Zustand so grundlegend ist, dass wir jede Nacht in ihn zurückfallen.

4. Verstehen wir das Gehirn, wenn wir eine Karte haben?

Die Hirnforschung kommt gerade an einen Punkt, der vor einigen Jahrzehnten kaum vorstellbar war: Sie kann winzige Stücke Gehirn Zelle für Zelle rekonstruieren. Welche Nervenzelle ist mit welcher anderen verbunden? Wo liegen die Kontaktstellen, also die Synapsen? 2025 veröffentlichte (Opens in a new window) das MICrONS-Projekt eine der bislang detailliertesten Karten eines kleinen Stücks Mäusegehirn. In einem Kubikmillimeter visueller Großhirnrinde wurden mehr als 200.000 Zellen, rund 75.000 Nervenzellen mit gemessener Aktivität und über eine halbe Milliarde Synapsen erfasst. Es ist eine beeindruckende Karte davon, wie ein Gehirnabschnitt sieht, während ein Tier Bilder verarbeitet.

Das ungelöste Rätsel beginnt genau dort, wo die Karte fertig aussieht. Ein Schaltplan erklärt noch nicht, wie ein lebendiges System daraus Wahrnehmung, Aufmerksamkeit oder Verhalten macht. Verbindungen können stärker oder schwächer werden, chemische Botenstoffe verändern ganze Netzwerke, Gliazellen unterstützen und beeinflussen Nervenzellen, Erfahrung baut Schaltkreise um. Dazu kommt: Diese gewaltige Karte zeigt nur ein winziges Stück Mäusehirn, vor allem Sehverarbeitung. Sie hilft enorm, aber sie beantwortet noch nicht die größere Frage: Welche Regeln verbinden Zellen, Verbindungen und Aktivität so, dass daraus ein funktionierender Mensch entsteht? Deshalb ist Hirnkartierung einer der größten Fortschritte der Neurowissenschaft und ein Hinweis darauf, wie viel noch fehlt.

5. Warum werden Gehirne krank?