Wilder Penfield hat die Karte des Gehirns neu gezeichnet – indem er die Köpfe lebender Patienten öffnete

Selbst im Jahr 2018 scheint Wilder Penfields Ansatz zur Behandlung von Epilepsie wie etwas aus einem Science-Fiction-Film zu sein. Penfield – der gefeierte kanadisch-amerikanische Neurochirurg, dessen 127.

Penfield entwickelte die Methode, die als „Montreal-Verfahren“ bezeichnet wurde, in den 1930er Jahren. Es half ihm, die Quelle des Anfalls im Gehirn zu lokalisieren, damit er ihn entfernen und Patienten von schwächenden Anfällen befreien konnte.

Aber seine Arbeit in Epilepsie erhöhte auch unser Verständnis der Architektur des Gehirns und kartierte, wie seine Falten und Bereiche mit Empfindungen im Körper zusammenhängen.

Penfields Operationen halfen Epilepsiepatienten

Beschreibungen von Penfields Montreal-Verfahren sind eine seltsame Sache. Die Patienten bleiben ruhig und wach, während der Chirurg buchstäblich ihr Gehirn Stromschläge.

Das Wachhalten der Patienten war entscheidend für den Erfolg des Verfahrens. Bei Epilepsie entstehen Anfälle häufig aus einer vernarbten oder beschädigten Region des Hirngewebes. Das Ziel des Gehirnchirurgen ist es, dieses Gewebe zu identifizieren und gleichzeitig gesunde Teile zu schützen.

Bei geöffnetem Schädel und freiliegendem Gehirn würde Penfield die Oberfläche des Gehirns mit einer kleinen Elektrode untersuchen. Wenn er einen Bereich des Gehirns berührte, der sich auf das Gefühl in den Fingern bezog, berichteten die Patienten von Taubheit in ihren Fingern. Das Anstoßen verschiedener Bereiche des Gehirns mit kleinen elektrischen Impulsen könnte dazu führen, dass Patienten plötzlich Erinnerungen abrufen, Lichtblitze sehen oder einen Geruch riechen. Die Elektrode würde im Wesentlichen die Gehirnschaltung ein- oder ausschalten, die an diesen Empfindungen und Wahrnehmungen beteiligt ist.

Menschen mit Epilepsie bekommen oft „Auren“ — eine seltsame, spezifische Empfindung (ein Geruch oder Geschmack oder Gedanke) vor einem Anfall. Wenn Penfield den Bereich des Gehirns fand, der die Aura erzeugte, konnte er sie entfernen, was das Risiko von Anfällen bei Patienten stark reduzierte.

Penfield konnte dies tun, während die Patienten wach waren, weil ironischerweise das Gehirn selbst keine Schmerzrezeptoren hat. Und Lokalanästhesie erlaubte ihm, einen Teil des Schädels zu entfernen, ohne viel Schmerz zu verursachen.

Bei der Behandlung von Epilepsie skizzierte Penfield eine neue Karte des Gehirns

Das Montreal-Verfahren half vielen, mit den schwächenden Auswirkungen von Epilepsie umzugehen, eröffnete aber auch einen ganz neuen Weg, um die Funktionsweise des Gehirns zu verstehen. Da die elektrischen Impulse vorübergehend eine Funktion des Gehirns ein- oder ausschalten würden, indem sie langsam und akribisch die Gehirne seiner Patienten anstupsten, konnte Penfield eine Karte der Gehirnfunktion entwickeln.

Hier ist ein Foto aus einem Penfield—Bericht von 1937 – es ist nichts für schwache Nerven.

Jede Zahl im Bild entspricht einer bestimmten Gehirnfunktion und Sensation, die Penfield zugeordnet hat. Nein. 18 entspricht „Leichtem Zucken von Arm und Hand wie ein Schock und fühlte sich an, als wollte er sie bewegen“, heißt es in dem Bericht. 8 fühlte der Patient „ein Gefühl der Bewegung im Daumen“, aber er bewegte sich nicht wirklich. 13 fühlte der Patient „Taubheit“ am rechten Bein.“

Dies war das erste Mal, dass Bereiche in Bezug auf Sprache kartiert wurden, erklärt die McGill University, die ihn beschäftigte, auf ihrer Website.

In einigen Fällen, wenn Penfield das Gehirn einer Person anstupste, erlebten sie plötzlich eine detaillierte persönliche Erinnerung. Dies war einer der ersten Hinweise darauf, dass es physische Strukturen für das Gedächtnis im Gehirn gibt. Einer von Penfields Patienten antwortete, als er mit einer Elektrode gestoßen wurde: „Ich höre Stimmen. Es ist spät in der Nacht, irgendwo um den Karneval herum — eine Art Wanderzirkus. Ich habe gerade viele große Wagen gesehen, mit denen sie Tiere transportieren.“

Penfield und seine Kollegen verwendeten diese Gehirnkarte, um einen Homunkulus zu entwickeln, eine Cartoon-Zeichnung eines menschlichen Körpers, die proportional zu der Menge an Gehirnraum ist, die jedem Körperteil gewidmet ist.

Wie der Homunkulus zeigt, verwenden wir viel Gehirn für Geschicklichkeit (siehe die riesigen Hände), Sprache (siehe die riesigen Lippen und Zunge), Geruch und Sehen. Und wir haben nicht viel mentale Hardware für unsere Brust.

Penfields Untersuchungen des Gehirns halfen Wissenschaftlern, die Fehlfunktionen, die zu Sprachstörungen und Gedächtnisproblemen führten, ins Visier zu nehmen. Und das Montreal Neurological Institute, das Penfield an der McGill mitbegründete, wurde zu einem führenden chirurgischen Behandlungszentrum für Epilepsie.

Er hat auch die Populärkultur beeinflusst. Der Science-Fiction-Autor Philip K. Dick nannte ein Gerät zur Kontrolle der Emotionen von Menschen das „Penfield Mood Organ“.“

Penfield wurde in Spokane, Washington, geboren, leistete jedoch den größten Teil seiner bahnbrechenden Arbeit an der McGill in Kanada, wo er als Nationalheld gefeiert wird. 1934 erhielt er die kanadische Staatsbürgerschaft und wurde später als „der größte lebende Kanadier“ bekannt.“ Er wurde in einem 60-sekündigen kanadischen Fernsehspot verewigt, der einen seiner Patienten während der Operation darstellte und erklärte: „Ich rieche verbrannten Toast!“ während des Verfahrens. Daher der Toast im heutigen Google Doodle.