„Das Gehirn - nur ein Klumpen von Gewebe oder der Sitz und die Idee geistiger Tätigkeit?", diese Frage bildete den Auftakt zu einem kurzen Streifzug des Nobelpreisträgers durch die Geschichte der jahrtausendelangen Beschäftigung von Dichtern und Denkern mit der Materie. Im Zentrum des wissenschaftlichen Interesses stehen heute besonders die „höheren Hirnfunktionen", wie Bewegung, Denken, Bewußtsein und Seele.

„Seit 20 Jahren hat sich die Situation in der Hirnforschung dramatisch gewandelt", berichtete Hirnforscher Sakmann. Der Einsatz abbildender Verfahren wie Kernspinresonanz- oder Positronenemissionstomographie führte dazu, von der Vorstellung einer präzisen Lokalisierbarkeit bestimmter Hirnfunktionen Abschied zunehmen: Die neuen Techniken verwiesen vielmehr auf eine verteilte Repäsentation einzelner Hirnfunktionen in verschiedenen Hirnregionen - und schlugen damit ein neues Kapitel in der Hirnforschung auf. „Es gibt keinen eigenen Platz für jede Sinnesqualität, sondern eine höchst komplexe, überlappende Landkarte", beschreibt Sakmann die Ausgangs-situation moderner Hirnforschung.

Unser Gehirn sei zudem in einem Zustand permanenten Wandels, seine Landkarte verändere sich ständig, denn jeder Lernprozeß bewirke einen charakteristischen Umbau von Teilen der grauen Hirnsubstanz. Der Frage, was diesen plastischen Veränderungen zugrunde liegt, sind die Wissenschaftler um Sakmann auf der Spur. „Es gilt heute als sicher, daß die Struktur des Gehirns relativ fest ist", so Sakmann. Der Umbau der Landkarte könne daher nur über die Verbindungen zwischen den beteiligten Nervenzellen erfolgen; besonders die Verbindungsstellen zwischen zwei Nervenzellen, die sogenannten Synapsen, werden heute untersucht. An diesen Anknüpfpunkten werden elektrische Signale von einer Zelle zur anderen mit Hilfe chemischer Botenstoffen übertragen. Laut Sakmann induziere die zeitliche Abfolge der die Synapse überlaufenden Signale und die damit verbundene Reizung von Nervenzellen letztendlich die Verstärkung der Kopplung benachbarter Zellen - und beeinflußt so die Ausbreitung und Gestaltung der „corticalen Landkarte".

Handelt es sich bei diesem Forschungs-Schritt noch um physiologische Betrachtungen, so schließt sich der Sprung auf die moleklare Ebene an. Mit Hilfe der Nobelpreis-gewürdigten „Patch-clamp"-Methode kamen die Wissenschaftler der Aktivität einzelner Ionenkanäle in der synaptischen Membran auf die Spur. Das so erworbene Wissen über die Funktion der Kanalproteine wurde in einem weiteren Schritt für Experimente auf der Gen-Ebene eingesetzt. Mit gentechnischen Methoden erstellte die Arbeitsgruppe um Sakmann ein detailliertes Bild der Ionenkanäle. Als Steuerungselement für die Signalkaskade, welche der Kopplung zweier Neuronen vorausgeht, wurde der Einstrom von Calcium-Ionen in das Zellinnere identifiziert. Der Transport dieser Ionen erfolgt im Protein unter Beteiligung bestimmter Aminosäuren, denn Ketten von Aminosäuren sind die Bausteine, aus denen Proteine und somit auch das untersuchte Ionenkanalprotein bestehen.