Zu verstehen, wie sich die zerebralen Netzwerke innerhalb der Primaten entwickelt haben, stellt eine zentrale Herausforderung der Neurowissenschaften dar – sowohl um zu erfassen, was das menschliche Gehirn auszeichnet, als auch um eine sachgerechte Übertragung der bei nichtmenschlichen Primaten gewonnenen Ergebnisse auf den Menschen zu gewährleisten. Die meisten vergleichenden Studien des letzten Jahrzehnts beruhen auf der funktionellen Magnetresonanztomographie im Ruhezustand (rs-fMRI), einem nichtinvasiven Verfahren, das die spontanen niederfrequenten Fluktuationen des BOLD-Signals (abhängig vom Blutsauerstoffgehalt) misst und die zeitlichen Korrelationen der Aktivität zwischen Hirnregionen aufzeigt. Diese Methode ermöglicht es, die Organisation der funktionellen Konnektivität von einer Spezies zur anderen zu vergleichen. Ein erhebliches methodisches Problem beeinträchtigt diese Vergleiche jedoch: Die Aufzeichnungen werden in der Regel bei anästhesierten Makaken und bei wachen Menschen durchgeführt, wobei die Anästhesie die rs-fMRI-Signale stark verändert.
Um die Wirkung des Bewusstseinszustands direkt zu beurteilen, untersuchten die Autoren dieselbe Gruppe von Makaken unter zwei Bedingungen, unter Anästhesie und anschließend im Wachzustand. Sie konzentrierten sich auf ein im menschlichen Gehirn gut charakterisiertes Netzwerk, das laterale cingulo-frontale Netzwerk, indem sie die funktionelle Konnektivität zwischen Quellregionen im Sulcus cinguli und den lateralen Frontalarealen analysierten.
Bei wachen Makaken zeigen die Ergebnisse eine entlang der rostro-kaudalen Achse strukturierte Organisation. Die rostralen Quellen des Sulcus cinguli wiesen stärkere Korrelationen mit den rostralen lateralen Frontalarealen auf als mit den kaudalen Arealen, während die weiter kaudal gelegenen Quellen das Gegenteil zeigten, mit ausgeprägteren Korrelationen zu den kaudalen Arealen als zu den anterioren Arealen. Dieser umgekehrte rostro-kaudale funktionelle Gradient bildet die bereits im menschlichen Gehirn beschriebene Organisation nach, was für eine vom Makaken bis zum Menschen konservierte Organisation der funktionellen Konnektivität spricht. Entscheidend ist, dass dieser Gradient unter Anästhesie vollständig verschwand.
Diese Arbeiten zeigen damit, dass die Organisation des cingulo-frontalen Netzwerks beim wachen Makaken derjenigen beim Menschen ähnelt, dass diese Ähnlichkeit jedoch nur im Wachzustand beobachtbar ist. Das Netzwerk erweist sich demnach als empfindlich gegenüber der Anästhesie, was zu erheblicher Vorsicht mahnt, wenn man funktionelle Konnektivitätsprofile zwischen Spezies vergleicht, die in unterschiedlichen Bewusstseinszuständen untersucht wurden. Über die evolutionäre Fragestellung hinaus verdeutlicht dieser Befund eine bedeutende methodische Einschränkung vergleichender Ansätze, die auf uneinheitlichen Aufzeichnungsbedingungen beruhen. Der Nachweis stützt sich auf den intraindividuellen Vergleich, der es erlaubt, die beobachteten Unterschiede allein dem Bewusstseinszustand und nicht interindividuellen Schwankungen zuzuschreiben, was die Belastbarkeit der Schlussfolgerung verstärkt.