Zwei Zelltypen verwandeln Geschmack in eine Entscheidung
Die Zunge schmeckt, doch das Gehirn entscheidet. Eine neue Studie zeigt, welche Zellen im Geschmackskortex dafür verantwortlich sind, sensorische Informationen in Verhalten umzuwandeln.
Forscher setzten Mäuse ein, die eine Entscheidungsaufgabe auf Basis von Geschmacksmischungen bewältigten. Mithilfe hochdichter Elektroden zeichneten sie die Aktivität einzelner Neuronen im gustatorischen Kortex auf – jenem Hirnbereich, der Geschmackssignale verarbeitet. Die Studie, veröffentlicht in eLife, identifiziert zwei Neuronentypen: Zellen, die Geschmack linear kodieren, und Zellen, die Geschmack kategorial kodieren.
Lineare Zellen messen den Grad eines Geschmacks: Wie süß oder bitter ist dieser genau? Kategoriale Zellen registrieren nicht die Intensität, sondern die Klasse: Ist dies der Geschmack, der bedeutet, dass ich nach links oder rechts gehen soll? Während der Geschmackswahrnehmung sind lineare Zellen aktiv. Kurz vor einer Entscheidung übernehmen die kategorialen Zellen. Dieses Muster erwies sich als konsistent und reproduzierbar über einzelne Tiere hinweg.
Welche Zellen sind tatsächlich notwendig?
Um zu testen, welche Zellen funktional unverzichtbar sind, entwickelten die Forscher ein computergestütztes Hirnmodell – ein rekurrentes neuronales Netz – das den gustatorischen Kortex nachahmt. Indem sie bestimmte Zellgruppen im Modell unterdrückten, maßen sie, wie sich das Entscheidungsverhalten veränderte. Das Ausschalten linearer oder kategorialer Neuronen ließ die Verhaltensleistung einbrechen. Viele andere Zelltypen konnten hingegen ohne messbaren Effekt unterdrückt werden.
Was das über die Alterung des Gehirns aussagt
Dieser Mechanismus hat eine weiterreichende Bedeutung. Mit zunehmendem Alter nimmt die Präzision neuronaler Schaltkreise ab. Wenn bestimmte Zelltypen im Kortex für den Übergang von der Wahrnehmung zur Entscheidung verantwortlich sind, könnte der Verlust genau dieser Zellen zum kognitiven Abbau beitragen. Die Forscher vermuten, dass ihre Befunde ein allgemeines Prinzip kortikaler Verarbeitung widerspiegeln könnten, das über den gustatorischen Kortex hinausgeht. Diese Interpretation bedarf weiterer Untersuchungen.
Für die Erforschung des kognitiven Alterns bleibt die offene Frage, ob ähnliche lineare und kategoriale Kodiermuster in anderen Hirnregionen existieren und ob sie sich mit dem Alter verändern. Das ist bislang unbekannt, doch die Studie liefert ein methodisches Werkzeug, um dieser Frage nachzugehen.