Jahrzehntelang hat die Popkultur unsere Entscheidungsfindung als einen Käfigkampf zwischen dem coolen, rationalen "logischen Gehirn" und dem impulsiven, uralten "Eidechsenhirn" dargestellt. Aber laut neuer Forschung ist das ungefähr so zutreffend wie der Aktienrat eines Glückskekses.

Nabil Imam, Assistenzprofessor an der School of Computational Science and Engineering des Georgia Tech und Fakultätsmitglied am Institute for Neuroscience, Neurotechnology, and Society (INNS), kauft die Schichtentheorie aus den 50er-Jahren nicht ab. "So würde ein Evolutionsbiologe das Problem nicht betrachten", sagte er und zündete sanft eine geliebte Metapher an.

Die in Science Advances veröffentlichte Studie legt nahe, dass die Evolution des Gehirns nicht darin besteht, neue Regionen auf alte zu stapeln wie einen neurologischen Jenga-Turm. Stattdessen geht es um Verdrahtung – und einen erbitterten Wettbewerb um begrenzten Gehirnraum.

Imam und seine Kollegen verglichen biologische Gehirne und künstliche neuronale Netze und fanden heraus, dass die Evolution Gehirnraum zwischen zwei konkurrierenden Verdrahtungsstrategien aufteilen könnte: räumliche Karten (wie im Neokortex, die Sehen, Hören und Tasten verarbeiten) und verteilte "Barcode-artige" Netzwerke (wie im limbischen System, das Geruch, Gedächtnis und Emotionen verarbeitet). Beide Strategien werden vor der Geburt etabliert, was das Gehirn weniger zu einer unbeschriebenen Tafel und mehr zu einer möblierten Wohnung macht.

Das limbische System – oft fälschlicherweise als "Reptiliengehirn" zusammengefasst – steuert Emotionen, enthält aber auch Regionen für Gedächtnis, Geruch, Navigation und emotionale Regulation. "Warum gruppieren Menschen all diese verschiedenen Regionen in ein großes System?", fragte sich Imam. Gute Frage, wenn eine Theorie aus den 70er-Jahren nicht gerade wasserdicht ist.

Die Forscher untersuchten, wie das limbische System und der Neokortex bei 182 Arten gemeinsam variieren. Sie fanden ein klares Muster: Wenn ein Teil des limbischen Systems relativ groß war, waren auch andere limbische Regionen groß, während der Neokortex schrumpfte. Das deutet auf koordinierte Expansion hin, nicht auf unabhängige Evolution.

Um zu testen, was das antreibt, verwendeten sie KI-Modelle. Netzwerke mit lokalen, räumlichen Verbindungen zeichneten sich bei Sehen, Hören und Tasten aus, während verteilte "Barcode"-Netzwerke besser für Geruch und Gedächtnis waren. Dann erstellten sie ein multimodales Netzwerk, in dem beide Systeme um "Immobilien" konkurrierten. Wenn die simulierte Umgebung Geruch belohnte, expandierte das verteilte System und der Neokortex schrumpfte; wenn Sehen bevorzugt wurde, geschah das Gegenteil.

Dieser Kompromiss erklärt kuriose Realitäten: Das Neunbinden-Gürteltier, ein geruchsabhängiges Tier, hat ein großes limbisches System, während der sehabhängige Totenkopfäffchen ein neokortexlastiges Gehirn hat.

Die Implikationen gehen über die Biologie hinaus. Wenn Ingenieure diese vorgefertigte Architektur in KI nachahmen könnten, könnten sie Systeme bauen, die eher wie biologische Gehirne lernen und weniger Daten und Energie benötigen. "Heutige künstliche neuronale Netze werden mit riesigen Datenmengen trainiert – es geht um Erziehung", sagte Imam. "Aber das Gehirn ist keine unbeschriebene Tafel... Es ist eine Mischung aus Natur und Erziehung, und die Natur ist diese vorgefertigte Architektur."

Diese Arbeit, eine Zusammenarbeit mit der Cornell University und unterstützt von der National Science Foundation, legt nahe, dass die Evolution des Gehirns weniger darin besteht, eine Leiter der Logik zu erklimmen, sondern eher darin, Ressourcen in einem neuronalen Tauziehen zu verschieben. Und das ist eine Metapher, hinter der wir stehen können.