Wenn wir eine Fremdsprache ständig benutzen, ist sie leicht abrufbar. Verwenden wir sie dagegen nur sporadisch, verlieren wir die Sprachgewandtheit. Dieses Phänomen ist ausreichend bekannt. Was passiert aber konkret im Gehirn, wenn wir lernen und Erlebnisse im Gedächtnis speichern? Prof. Tobias Bonhoeffer, Direktor am Max-Planck-Institut für Neurobiologie in Martinsried bei München, erforscht die Grundlagen von Lern- und Gedächtnisvorgängen. Wie das Gehirn etwas lernt oder speichert, dazu gab es in der Vergangenheit schon viele Thesen. Nach einer Theorie von Donald Hebb gingen die meisten Forscher seit über 50 Jahren davon aus, dass Synapsen, die Kontaktstellen zwischen den Nervenzellen, eine zentrale Rolle bei diesen Vorgängen spielen. Doch wirklich belegen konnte dies niemand – bis Prof. Bonhoeffer und seinem Team 1999 der Durchbruch gelang. Nahezu zeitgleich konnte Tobias Bonhoeffer mit einer anderen Forschergruppe belegen, dass funktionelle Reize zu morphologischen Veränderungen in Nervenzellen führen: Die Zellen bilden dendritische Dornen aus, an deren Enden sich Synapsen bilden. Diese revolutionäre Erkenntnis zeigte, dass Lernvorgänge im Gehirn mit strukturellen Veränderungen einhergehen.

Im Dialog: Mit welcher Technik konnten Sie nachweisen, dass es beim Lernen zu Veränderungen im Gehirn kommt?
Diese Beobachtungen wurden erst möglich, nachdem Winfried Denk, ebenfalls Direktor an unserem Institut, das 2-Photonen-Mikroskop erfunden hatte. Mit Hilfe dieses Mikroskops konnten Forscher erstmals auch in tiefere Gehirnbereiche blicken und das über längere Zeiträume hinweg. So konnten wir Veränderungen im Gehirn einer Maus beobachten, während diese Aufgaben löste und lernte. Dank der verbesserten Mikroskopie konnten wir erstmals beobachten und zeigen, was auf zellulärer Ebene bei einem Lernvorgang geschieht. Dabei waren die damaligen Mikroskope noch sehr groß und sperrig. Zwanzig Jahre später ist die Entwicklung so weit fortgeschritten, dass sogenannte Mini-2-Photonenmikroskope nur noch wenige Gramm wiegen. Die Maus kann sich damit frei bewegen und ungestört lernen, während das Mikroskop Bilder in Echtzeit direkt an den Computer leitet. Auf diese Weise können wir die Aktivität der Nervenzellen zum Beispiel auch bei Verhalten und Lernen in sozialen Situationen untersuchen. Da tut sich ein ganz neues und spannendes Forschungsfeld auf. Nach unserem bisherigen Wissensstand sind viele der gewonnenen, grundlegenden Erkenntnisse auch auf andere Wirbeltiere übertragbar und ebenfalls für den Menschen relevant – sei es, um die grundlegenden Funktionen des Gehirns zu verstehen oder, darauf aufbauend, um zu erforschen, was bei Krankheiten anders ist.

Im Dialog: Woher wissen Sie, welche Nervenzellen für das Lernen zuständig sind?
Es gibt heute eine Vielzahl von Biosensoren die anzeigen, ob und wann eine Nervenzelle aktiv ist. Diese Moleküle können ganz spezifisch in Nervenzellen von Interesse eingeschleust werden, oder die Zellen produzieren die Sensoren selbst. So können wir im lebenden Tier sehen, welche Nervenzellen aktiv werden, wenn das Tier Neues lernt – zum Beispiel mit der Pfote ein Getreidekorn aus einem kleinen Loch zu fischen (Anmerkung: bitte als Zitat setzen). Wichtiger noch, wir können sehen, welche neuen Verbindungen zwischen Nervenzellen bei solchen Lernvorgängen geknüpft werden. Solche Untersuchungen in möglichst natürlichen Situationen helfen uns, die Vorgänge beim Lernen auf der Ebene einzelner Nervenzellen besser zu
verstehen.

Im Dialog: Sie kommen aus einer bekannten Forscherfamilie. Wollten Sie schon immer Wissenschaftler werden?
Mein Vater war Neurobiologe und Direktor am Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie in Tübingen. Auch mein Großvater war Wissenschaftler. Bereits mit sieben Jahren bin ich mit meinem Vater sonntags oft ins Institut gegangen. Während er seine Versuche gemacht hat, setzte ich mich ans Mikroskop und untersuchte zum Beispiel Fliegen, Spinnen oder Brennnesseln. Ich hatte deshalb nie Berührungsängste mit der Wissenschaft. Wissenschaft war für mich das Natürlichste der Welt. Meiner Mutter, einer Flötistin, war es wichtig, dass wir Kinder Musikinstrumente lernten. Ich lernte Klavier. Musik war und ist mir so wichtig, dass ich mir kurzzeitig auch überlegt habe, Musik zu studieren. Aber auch der Sport nahm in meiner Jugend eine wichtige Rolle ein. Zwischen 14 und 26 Jahren spielte ich mit großer Leidenschaft Volleyball. Dadurch, dass ich in der Junioren Nationalmannschaft spielte, aber auch mit meinen Vereinsmannschaften, kam ich – vor der Öffnung des Eisernen Vorhangs – früh und viel in Ostblockländer. Dort traf ich Leute mit denen mich durch den Sport viel vereinte, die aber in einem völlig anderen Gesellschaftssystem aufgewachsen waren. Das war für mich eine prägende Zeit, die meinen Horizont sehr erweitert hat. Nach meinem Abitur habe ich mich dann doch für die Naturwissenschaften entschieden und studierte Physik. Doch Sport und Musik sind mir weiterhin sehr wichtig.

Im Dialog: War der Weg zu einem Max-Planck-Institut (MPI) schon vorgezeichnet?
Die Karriere eines Naturwissenschaftlers ist sicher nie geradlinig und planbar. Es gibt nur Zeitverträge, man muss oft umziehen und immer wieder sein Umfeld wechseln, oft auch über Landesgrenzen hinweg. Je nach Umständen kann das schon eine ziemliche Belastung sein. Ich persönlich konnte mir immer meinen Optimismus bewahren, dass die nächste Station in der Karriere schon klappen würde. Allerdings war das für mich auch einfacher, denn die Verantwortung für eine Familie hatte ich erst, als meine Zukunft eigentlich gesichert war

Ich studierte Physik in Tübingen und promovierte dort am Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik. Als Postdoktorand arbeitete ich dann an der Rockefeller Universität (USA). Nach New York zu gehen war für mich ein großer Sprung und eine fantastische Erfahrung. Nach meiner Zeit in New York arbeitete ich für zwei Jahre in der Abteilung von Wolf Singer am Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt. Die Zusage für mein Forschungsstipendium vom BMBF erhielt ich erst am 15. Dezember 1990 – für den geplanten Start am 1. Januar 1991. Auch da hatte ich meinen Umzug schon längst geplant und ging davon aus, dass das mit dem Stipendium schon funktionieren würde. Das hat es in der Tat. Aber dies ist ein gutes Beispiel, mit wieviel Unwägbarkeiten und Unsicherheiten man sich in den Anfängen einer Wissenschaftskarriere arrangieren muss.

Gegen Ende meiner Zeit in Frankfurt bekam ich das Angebot Assistant Professor in Harvard zu werden. Ich hatte dort schon fast unterschrieben, da kam noch im letzten Moment ein Angebot vom Max-Planck-Institut für Psychiatrie in Martinsried, dem heutigen Max-Planck-Institut für Neurobiologie. Dort war Prof. Lux gerade emeritiert worden und man gab mir die Chance, als unabhängiger Gruppenleiter meine eigene Forschungsgruppe aufzubauen.

So kam ich mit 33 Jahren an das MPI für Psychiatrie, wo ich in den verwaisten Räumen der Abteilung von Hans-Dieter Lux meine eigene Gruppe aufbaute. Ich startete mit zwei Mitarbeitern und hatte ca. 500 qm zur Verfügung. Obwohl die Gruppe schnell wuchs, war dies natürlich viel zu viel Platz. Ich ging so weit, dass ich einige Räume abschloss, damit wir eng genug für einen intensiven Gedankenaustausch beieinander waren. Diese Zeit, als ich zum ersten Mal eigenverantwortlich meine eigene Gruppe leiten durfte, war sehr aufregend. Eine durch und durch positive Erfahrung war, wie Hans-Dieter Lux mich unterstütze. Er war als Emeritus noch sehr aktiv am Institut und hatte zwei kleine Räume, in denen er weiter forschte. Er musste, weil er 68 Jahre geworden war, seine große Abteilung auf diese zwei Räume reduzieren. Dann kam ich als „Jungspund“ daher und mir wurde plötzlich „sein“ ganzer Platz zugesprochen. Nie hat er mich spüren lassen, dass er dies bedauerte oder gar ungerecht fand. Ganz im Gegenteil: er hat mich bis zu seinem sehr plötzlichen und viel zu frühen Tod sehr unterstützt.

Mit etwas Glück und natürlich auch viel persönlichem Einsatz konnten mein Team und ich dann in den nächsten fünf Jahren eine Reihe wissenschaftlicher Erfolge verbuchen, so dass ich gegen Ende dieser Zeit dann zum Wissenschaftlichen Mitglied und Direktor am MPI für Psychiatrie berufen wurde. Dort bin ich bis heute geblieben, nur dass unser Institut, das damals „MPI für Psychiatrie – Theoretischer Teil“ hieß, jetzt das eigenständige MPI für Neurobiologie ist, indem ich seitdem als Direktor tätig bin.

Im Dialog:  Gibt es ein Ereignis, das Ihre Laufbahn nachhaltig beeinflusst hat?
Da fällt mir spontan ein Vortrag ein, den ich in Bad Honnef halten sollte. Ich hatte gerade viel zu tun und daher eigentlich keine Lust hinzufahren und war entsprechend schlecht vorbereitet. Als ich dann vor Ort war, entschied ich „Jetzt bin ich hier, also mache ich auch das Beste daraus“. Auf einem Spaziergang entlang des Rheins habe mich dann nochmal intensiv mit meinem Vortrag beschäftigt. Schlussendlich wurde es dann ein sehr guter Vortrag. Was ich nicht wusste: Im Publikum saß Yves Barde, Direktor am MPI für Psychiatrie. Später habe ich erfahren, dass der Vortrag, den ich fast abgesagt hätte, wohl entscheidend dazu beigetragen hat, dass sie mir kurz darauf die Stelle als Gruppenleiter am Max-Planck-Institut angeboten haben. Heute bin ich hier Direktor. Mein Tipp: Nehmen Sie jeden Vortrag ernst. Sie wissen nie, ob jemand unter den Zuhörern sitzt, der Ihre Zukunft nachhaltig beeinflussen kann.

Im Dialog: Seit 2014 sind Sie im Aufsichtsrat des Wellcome Trust in London. Was reizt Sie daran?
Der Wellcome Trust, gegründet von Henry Wellcome, hat ein Vermögen von circa 27 Milliarden Pfund. Er ist nach der Bill und Melinda Gates Foundation die weltweit zweitgrößte Stiftung, die biomedizinische Forschung fördert. Pro Jahr investiert der Wellcome Trust circa eine Milliarde Pfund in die Wissenschaft – mit dem Ziel, die Gesundheit von Mensch und Tier nachhaltig zu verbessern. Durch die Arbeit für den Wellcome Trust bekomme ich einen ganz anderen und einmaligen Blick auf die globalen Probleme der Welt. Im Aufsichtsrat stellen wir uns immer wieder die Frage, wie und wo wir auf der Welt das zur Verfügung stehende Geld am sinnvollsten investieren können, um damit wirklich etwas zu bewegen. Mich hier mit meinem Wissen und meinen Erfahrungen einzubringen, ist eine ganz neue Herausforderung. Das ist natürlich reizvoll, doch es ist auch eine große Verantwortung an solch weitreichenden Entscheidungen mitzuwirken. Da wir viel in die Gesundheitsforschung in Schwellenländern investieren, gehört es auch zu meinen Aufgaben, mir auf Reisen dorthin ein Bild von der lokalen Situation zu machen und zu sehen, wie wir die Forschung dort unterstützen können. Auch solche Reisen, die mich in Länder wie Vietnam, Kambodscha, Laos, Thailand, Malawi, Kenia, Südafrika gebracht haben, sind ungeheuer interessant. Ich hätte mir zum Beispiel nicht träumen lassen, dass man in Kambodscha oder Malawi Forschung auf Weltklasse Niveau machen kann. Es sind halt nicht immer nur teure Apparaturen, die exzellente Forschung ermöglichen. Oft bieten auch natürliche Gegebenheiten wie bestimmte Krankheiten, Klimata, oder Bevölkerungsstrukturen besondere Chancen – man muss sie nur zu nutzen wissen.