Angefangen bei den Käfern bis hin zum Menschen haben wir in den letzten 100 Jahren in erstaunlichem Tempo Informationen über Nervensysteme gesammelt. Wenn man jedoch immer den intellektuellen Stil pflegt, zuerst alles über ein Thema zu lernen, bevor man seine neuen Dimensionen erforscht, wird der künftige Fortschritt langsam sein. Im Gegensatz zu vielen anderen Disziplinen genießt die Neurowissenschaft derzeit nicht den Luxus, sich auf eine Reihe von Fragen einigen zu können, die als nächstes beantwortet werden müssen. Sie war der Wilde Westen, ungezähmt und zügellos, und ist es in vielerlei Hinsicht immer noch.

Roger W. Sperry, der vielleicht bedeutendste Hirnforscher des letzten Jahrhunderts, stürzte sich immer mit dem Gefühl nach vorn: „Probieren Sie es. Und lesen Sie die Literatur erst, nachdem Sie Ihre Beobachtungen gemacht haben. Sonst kann man sich von einem bereits bestehenden Dogma blenden lassen.“ Das ist sicherlich eine Umschreibung dessen, was er hundertmal zu mir gesagt hat, und so sind wir in jenen herrlich unbeschwerten und forschenden Tagen am Caltech vorgegangen. „

Das Sperry-Labor lief auf Hochtouren mit Experimenten aller Art zum sogenannten „gespaltenen Gehirn“ (1). Katzen und Affen waren die Haupttiere, und die Ergebnisse waren eindeutig und fesselnd. Man trainierte eine Seite des Gehirns mit einer sensorischen Aufgabe, und die andere Seite wusste nichts davon. Die Standardvorbereitung bestand darin, das Chiasma opticum in der Mitte zu teilen, so dass Informationen, die auf ein Auge einwirken, nur auf die ipsilaterale Gehirnhälfte projiziert werden. Solche Tiere würden eine Aufgabe leicht erlernen und wären problemlos in der Lage, die Aufgabe mit dem ursprünglich ungeübten Auge auszuführen. Wurden jedoch neben dem Mittellinienabschnitt des Chiasmas auch das Corpus callosum und die vordere Kommissur durchtrennt, trat das Split-Brain-Phänomen auf. In diesem Zustand wusste die untrainierte Hemisphäre nichts von der Aufgabe, die die andere Gehirnhälfte gelernt hatte. Es war, als ob zwei mentale Systeme in einem Kopf zusammenlebten. So fesselnd diese Ergebnisse auch waren, so inkohärent erschienen sie, wenn man sie im Kontext des menschlichen Verhaltens betrachtet. Könnte die linke Hand nicht wissen, was die rechte Hand hält? Absurd.

Im Jahr 1960 hatte ich das Glück, im Rahmen eines Sommerstipendiums der National Science Foundation (NSF) am Caltech zu erscheinen und bei Sperry zu studieren. Mein Interesse an der Frage der neuronalen Spezifität zog mich in das Labor. Eines führte zum anderen, und ehe ich mich versah, begann ich im folgenden Sommer ein Graduiertenstudium am Caltech. Meine erste Aufgabe bestand darin, eine Reihe von Studien für einen menschlichen Patienten, W.J., vorzubereiten, der von einem neurochirurgischen Assistenzarzt, Joseph E. Bogen, für die Durchtrennung des Corpus Callosum zur Behandlung schwerer Epilepsie vorbereitet wurde.

Rückblickend auf diese frühen Tage ist es schwer, den abenteuerlichen Charakter unseres Projekts zu überschätzen. Niemand hätte gedacht, dass der Patient tatsächlich den Beweis erbringen würde, dass der Verstand gespalten werden kann. Wochen zuvor war ein Fall von Agenesia callosa, einem Geburtsfehler, bei dem das Corpus callosum ganz oder teilweise fehlt, im Labor aufgetaucht, und nichts schien ungewöhnlich zu sein. Obwohl es sich um einen der größten Neurobiologen der Welt handelte, hatten weder Sperry noch ich, ein noch unerfahrener neuer Doktorand, nennenswerte Erfahrungen mit der Untersuchung von Patienten. Für andere wäre es vielleicht ein Narrenspiel und eine Zeitverschwendung gewesen. Aber das war es nicht, denn am Caltech hieß es immer: „Versuchen Sie es.“

So ging das Abenteuer weiter. Zunächst bestätigten die Tests vor der Operation, dass die beiden Gehirnhälften von W.J. normal miteinander verbunden waren: Jede Hand wusste, was in der anderen Hand war, und jede Sehrinde war nahtlos mit der anderen verbunden. Allein der Gedanke, dass es anders sein könnte, war abwegig. Als alle Studien abgeschlossen waren, legten wir die Arbeit beiseite und widmeten uns anderen Forschungsprojekten, in denen wir die Gedächtnissysteme nichtmenschlicher Primaten, die kortikalen Bahnen, die an der Auge-Hand-Koordination beteiligt sind, und vieles mehr untersuchten. Einige Monate später wandte sich unser Interesse wieder dem Fall W.J. zu. Der Veteran des Zweiten Weltkriegs hatte sich gut von seiner Operation erholt und war bereit, erneut getestet zu werden.

Der große Test fand an einem sonnigen Tag in Pasadena statt. W.J. wurde bis zum Eingang des Biologiegebäudes in der San Pasquale Avenue gerollt. Da er sich noch von der Operation erholte, benutzte W.J. einen Rollstuhl, um sich fortzubewegen. Er trug immer noch seinen Helm, den er zum Schutz vor möglichen anfallsbedingten Stürzen aufgesetzt hatte. Würde dieser Veteran des Zweiten Weltkriegs, der nach einem Fallschirmsprung hinter den feindlichen Linien durch einen Schlag mit dem Kolben eines deutschen Gewehrs außer Gefecht gesetzt worden war, ein tiefes Geheimnis preisgeben? Das schien unwahrscheinlich. Der Morgen begann ganz bescheiden. Als wir das Gebäude betraten, gab es keinen Trommelwirbel. Tatsächlich wurde ich allein gelassen, um die Tests durchzuführen. Tests, die sich als verblüffend herausstellten. Das ist bis zum heutigen Tag so geblieben. Hier ist, wie ich kürzlich den Moment beschrieb (2):M.S.G.: Fixieren Sie sich auf den Punkt.W.J.: Meinst du das kleine Stück Papier, das auf dem Bildschirm klebt?M.S.G.: Ja, das ist ein Punkt…. Schau genau hin.W.J.: Okay.

Ich vergewissere mich, dass er direkt auf den Punkt schaut, und zeige ihm das Bild eines einfachen Objekts, eines Quadrats, das für genau 100 Millisekunden rechts neben dem Punkt platziert wird. Dadurch, dass es sich dort befindet, wird das Bild in seine linke Gehirnhälfte, sein sprechendes Gehirn, geleitet.M.S.G.: Was haben Sie gesehen?W.J.: Einen Kasten.M.S.G.: Gut, machen wir es noch einmal. Fixieren Sie den Punkt.W.J.: Meinst du das kleine Stück Klebeband?M.S.G.: Ja, das meine ich. Jetzt fixieren.

Wieder blende ich ein Bild eines anderen Quadrats ein, aber diesmal links von seinem fixierten Punkt, und dieses Bild wird ausschließlich an seine rechte Gehirnhälfte übertragen, die nicht spricht (2). Aufgrund der speziellen Operation, der sich W.J. unterzogen hatte, konnte seine rechte Gehirnhälfte, deren Verbindungsfasern zur linken Hemisphäre durchtrennt waren, nicht mehr mit seiner linken Gehirnhälfte kommunizieren. Dies war der entscheidende Moment. Mit klopfendem Herzen und trockenem Mund fragte ich,M.S.G.: Was haben Sie gesehen?W.J.: Nichts.M.S.G.: Nichts? Du hast nichts gesehen?W.J.: Nichts.

Mein Herz rast. Ich beginne zu schwitzen. Habe ich gerade zwei Gehirne gesehen, d.h. zwei Gehirne, die getrennt in einem Kopf arbeiten? Der eine konnte sprechen, der andere nicht. War es das, was da geschah?W.J.: M.S.G.: Ja, einen Moment.

Ich finde schnell einige noch einfachere Dias, die nur einzelne kleine Kreise auf den Bildschirm projizieren. Jedes Dia projiziert einen Kreis, aber an verschiedenen Stellen bei jedem Versuch. Was würde passieren, wenn man ihn bitten würde, einfach auf alles zu zeigen, was er sieht?M.S.G.: Bill, zeige einfach auf das, was du siehst.W.J.: Auf dem Bildschirm?M.S.G.: Ja, und nimm eine Hand, die dir passend erscheint.W.J.: Okay.M.S.G.: Fixiere den Punkt.

Ein Kreis wird rechts von der Fixierung eingeblendet, so dass seine linke Gehirnhälfte ihn sehen kann. Seine rechte Hand hebt sich vom Tisch und zeigt auf die Stelle, an der sich der Kreis auf dem Bildschirm befunden hat. Wir machen dies für eine Reihe von Versuchen, bei denen der geblinkte Kreis auf der einen oder der anderen Seite des Bildschirms erscheint. Das spielt keine Rolle. Wenn sich der Kreis rechts von der Fixation befindet, zeigt die rechte Hand, die von der linken Hemisphäre gesteuert wird, auf ihn. Befindet sich der Kreis links von der Fixierung, zeigt die linke Hand, die von der rechten Hemisphäre gesteuert wird, auf ihn. Die eine oder die andere Hand zeigt auf die richtige Stelle auf dem Bildschirm. Das bedeutet, dass jede Hemisphäre einen Kreis sieht, wenn er sich im gegenüberliegenden Gesichtsfeld befindet, und dass jede Hemisphäre, unabhängig von der anderen, den Arm/die Hand, den/die sie steuert, anleiten könnte, eine Antwort zu geben. Aber nur die linke Hemisphäre kann darüber sprechen. Ich kann mich kaum zurückhalten.

So beginnt eine Forschungsrichtung, die fast auf den Tag genau zwanzig Jahre später mit dem Nobelpreis ausgezeichnet wird (3).

Der Bericht über die Ergebnisse dieses Tages und vieler anderer Tage wurde erstmals in einem inzwischen klassischen Artikel veröffentlicht, der 1962 in PNAS erschien (4). Dieser Artikel war der Startschuss für 50 Jahre intensiver Forschung über die Gehirnmechanismen, die dem menschlichen Bewusstsein zugrunde liegen. Alle nachfolgenden Erkenntnisse sind das Ergebnis der Idee, es „einfach auszuprobieren“, wie sie in diesem Aufsatz zum Ausdruck kam.

Als die Erkenntnis, dass ein Chirurg scheinbar zwei Gehirne aus einem erschaffen konnte, langsam in unsere Köpfe einsickerte, gewann der Gedanke, dass das Bewusstsein selbst von Psychobiologen, wie wir damals alle genannt wurden, untersucht werden könnte, an Boden. Es wurden weitere Patienten untersucht, und obwohl sich die ursprünglichen Ergebnisse stets bestätigten, lieferte jeder von ihnen neue Erkenntnisse. Es wurde deutlich, dass nicht nur das visuelle System gespalten war, sondern auch das somatosensorische System, das motorische System und, was noch verblüffender war, die Wahrnehmungs-/Kognitionssysteme der linken und rechten Gehirnhälfte. Wir arbeiteten in einem fieberhaften Tempo. Es war wie das Angeln in einem gut gefüllten Teich. Jedes Mal, wenn wir ins Unbekannte tauchten, fingen wir einen Fisch.

Im Laufe der Jahre wurden viele talentierte junge Wissenschaftler am Caltech ausgebildet, und andere erfahrene Forscher besuchten uns, um die Patienten zu untersuchen. Ich zog weiter an die Ostküste und begann, wie es der Zufall wollte, eine neue Reihe von Patienten der Dartmouth Medical School zu untersuchen. Das Wissen über die Arten von mentalen Prozessen, die über die durch die Operation entstandene große Kluft hinweg integriert werden konnten, wie z. B. emotionale und Aufmerksamkeitsprozesse, trug zu den Grundlagen der Überlegungen über die zugrunde liegende Biologie des bewussten Erlebens bei. Insgesamt zeigten die Dutzenden von Studien die parallele und verteilte Organisation des menschlichen Gehirns, obwohl das Gefühl der psychologischen Einheit des Patienten intakt blieb.

Waren die ursprünglichen Ergebnisse das Produkt eines perfekten Sturms? Sicherlich war die Caltech-Kultur für Entdeckungen, Risiken und intellektuelle Abenteuer spürbar. Ich wohnte zufällig in einem geschichtsträchtigen Haus, in dem Jahre zuvor Howard Temin, Matt Meselson und Sidney Coleman wohnten. Richard Feynman kam oft zu unseren Partys, und in einer denkwürdigen Nacht kam Feynman auf mich zu und sagte: „Sie können mein Gehirn spalten, wenn Sie mir garantieren, dass ich danach noch Physik machen kann.“ Lachend sagte ich: „Ich garantiere es.“ Blitzschnell streckte Feynman sowohl seine linke als auch seine rechte Hand aus, um mir die Hand zu schütteln! Die Atmosphäre der Erwartung, in jenen Tagen der Entdeckungen wichtige Arbeit zu leisten, war nichts, was ich je zuvor oder danach erlebt hatte.

Hier sind wir 50 Jahre später, und ein wahres Who’s Who der Biologie hat Versuche gestartet, herauszufinden, wie man über die Biologie des Bewusstseins denken kann (siehe Inner Workings: Discovering the split mind auf S. 18097). Francis Crick und Gerald Edelman, Wolf Singer und Jean Pierre Changeux, um nur einige zu nennen, haben alle ihren Beitrag geleistet und die Suche nach dem Verständnis vorangetrieben. Ich weiß, dass sie sich alle von Sperry und der Arbeit über das gespaltene Gehirn haben inspirieren lassen. Heute ist es immer noch eindringlich und herausfordernd, über die Frage nachzudenken: Was bedeutet es, dass man den Verstand spalten kann?