Wie das Gehirn Gesichtsausdrücke erzeugt
Wie der Neurowissenschaftler Winrich Freiwald von der Rockefeller University in New York City herausfand, sind Gesichter für die soziale Kommunikation so wichtig, dass wir spezialisierte Gehirnzellen entwickelt haben, die allein für deren Erkennung zuständig sind.
Doch wie neuronale Schaltkreise im Gehirn und die Gesichtsmuskulatur zusammenarbeiten, um ein Lächeln zu formen, war bisher weitgehend unbekannt. Bisher ging man davon aus, dass emotionale Ausdrücke (wie das Erwidern eines Lächelns) im medialen Frontallappen verortet sind, willkürliche Handlungen (wie Essen oder Sprechen) dagegen im lateralen Frontallappen.
Alle Hirnregionen sind an der Mimik-Kodierung beteiligt
Freiwald belegte aber jetzt, dass die verschiedenen kortikalen Regionen, die die Gesichtsbewegung steuern, als ein einziges, miteinander verbundenes sensomotorisches Netzwerk zusammenarbeiten und ihre Koordination auf der Grundlage der ausgeführten Bewegung anpassen. Sowohl niedrigere als auch höhere Hirnregionen sind demnach an der Kodierung verschiedener Arten von Gesichtsausdrücken beteiligt.
„Wir haben festgestellt, dass alle Regionen an allen Arten von Gesichtsausdrücken beteiligt sind, aber auf ihren eigenen, unterschiedlichen Zeitebenen operieren, was darauf hindeutet, dass jede Region auf einzigartige Weise für die von ihr ausgeführte ‚Aufgabe‘ geeignet ist“, bekräftigt die Co-Autorin Geena Ianni von der University of Pennsylvania.
Woher kommt die Mimik?
Unser Bedürfnis, über Mimik zu kommunizieren, ist tief verwurzelt – bis hinunter zum Hirnstamm. Dort befindet sich der sogenannte Nucleus facialis, der Motoneuronen beherbergt, die die Gesichtsmuskeln steuern. Diese Nervenzellen projizieren auch in mehrere kortikale Regionen, darunter verschiedene Bereiche des frontalen Kortex, der sowohl zur Motorik als auch zum komplexen Denken beiträgt.
Diese Hirnregionen zeigen bereits vor Beginn einer mimischen Geste unterschiedliche Aktivitätsmuster und passen ihre Signale dem sozialen Kontext an. Obwohl diese kortikalen Regionen parallel funktionieren, sind sie entlang eines posterioren-anterioren Gradienten organisiert.
Diese Organisation ermöglicht einen Übergang von sich schnell verändernden zu stabileren mimischen Gesten und gewährleistet, dass Gesichtsausdrücke während sozialer Interaktionen klar und kontextuell angemessen bleiben.
Bei jedem Lächeln koordiniert das Gehirn im Hintergrund eine komplexe Handlung
Das heißt, jedes Mal, wenn wir lächeln, eine Grimasse schneiden oder einen kurzen überraschten Blick zeigen, wirkt es mühelos, doch im Hintergrund koordiniert das Gehirn eine komplexe Handlung.
Das zeigte die Hirnaktivität von Makaken
Für ihre Arbeit zeichneten die Wissenschaftler die Hirnaktivität von Makaken mithilfe eines fMRT-Scanners auf. Dabei lokalisierten sie drei kortikale Areale, die direkten Zugriff auf die Gesichtsmuskulatur haben: den cingulären motorischen Kortex (medial gelegen), den primären und prämotorischen Kortex (lateral gelegen) sowie den somatosensorischen Kortex. Untersucht wurden drei Arten von Gesichtsbewegungen: Drohgebärden, Schmatzen und Kauen.
Ein bedrohlicher Blick eines Makaken äußert sich durch einen starren Blick mit geöffnetem Maul und gefletschten Zähnen, während beim Schmatzen die Lippen schnell gespitzt und die Ohren an den Schädel angelegt werden. Beides sind sozial bedeutsame, kontextspezifische Gesichtsausdrücke, die Makaken zur Kommunikation in sozialen Interaktionen nutzen. Kauen hingegen ist willkürlich. Diese neuronalen Aktivitäten waren mit der koordinierten Bewegung bestimmter Gesichtspartien verknüpfen: Augen und Augenbrauen; Ober- und Unterkiefer; sowie Untergesicht und Ohren.
Die Forschenden schlussfolgern, dass die motorische Steuerung des Gesichts dynamisch und flexibel ist und nicht über feste, unabhängige Bahnen verläuft, was damit der gängigen Ansicht widerspricht, dass sie parallel und unabhängig voneinander funktionieren. Freiwald: „Das unterstreicht die Vernetzung des Gesichtsmotornetzwerks.“
Geena R. Ianni et al. ,Facial gestures are enacted through a cortical hierarchy of dynamic and stable codes. Science391, eaea0890(2026). DOI:10.1126/science.aea089
