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Wie unser Gehirn Strecken schätzt
 
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10.01.2023 

 

Probanden mit EEG-Kappe helfen der Neurophysik, Hirnaktivitäten zu studieren

 
Wie unser Gehirn Strecken schätzt

 
Ein Team aus der Marburger Neurowissenschaft hat untersucht, wie unser Gehirn absch√§tzt, welchen Anteil einer Strecke wir bereits zur√ľckgelegt haben. Die Forschungsgruppe um den Physiker Professor Dr. Frank Bremmer berichtet im Fachblatt "eNeuro" √ľber seine Ergebnisse.
 
Verhaltensexperimente zeigen: Menschen sind in der Lage, eine zuvor beobachtete Wegstrecke allein auf der Grundlage visueller Informationen aktiv zu reproduzieren. Wie geht das? "Wir bewegen uns t√§glich scheinbar m√ľhelos durch den Raum", sagt Bremmer. "Wir weichen dabei Hindernissen aus und k√∂nnen zuverl√§ssig absch√§tzen, wie viel unserer Strecke auf dem Weg zu einem Ziel wir bereits zur√ľckgelegt haben".
 
Neurowissenschaftlich betrachtet ist diese Aufgabe aber alles andere als einfach. Zwar weiß die Wissenschaft inzwischen recht gut, in welchen Gehirngebieten die Richtung einer Eigenbewegung verarbeitet und kodiert wird. "Zur Distanz lagen bislang jedoch deutlich weniger Studien vor", erklärt der Physiker. "Insbesondere zur Frage, ob es neuronale Korrelate des Erreichens von Zieldistanzen gibt, und wenn ja, ob diese ein objektives oder subjektives Maß repräsentieren."
 
Dieser Frage widmete sich eine aktuelle Studie der Arbeitsgruppe Neurophysik an der Philipps-Universit√§t Marburg. Die Hauptautorin der Studie, Dr. Constanze Schmitt, testete dazu Versuchspersonen in einer Wahrnehmungsaufgabe, w√§hrend sie mittels EEG deren Gehirnaktivit√§t ma√ü. Die Versuchspersonen sahen zun√§chst auf einem Bildschirm eine simulierte Vorw√§rtsfahrt √ľber eine Ebene. Dann sollten sie mittels eines Computer-Joysticks ihre Bewegung selber steuern, und zwar genau das Doppelte der zuvor gesehenen Distanz.
 
"Ziel unserer Studie war es, herauszufinden, ob der Zeitpunkt, zu dem die Probanden die erste H√§lfte ihrer selbst gesteuerten Fahrt zur√ľckgelegt haben, also die urspr√ľnglich gezeigte Distanz, von spezifischer Gehirnaktivit√§t begleitet wird", erl√§utert Schmitt. "Zudem wollten wir unsere Vorhersage testen, die f√ľr die eigeninduzierte Bewegung generell geringere Gehirnaktivit√§t vorhersagt als f√ľr die vom Computer induzierte Bewegung", erg√§nzt Bremmer.
 
Beide Hypothesen konnten bestätigt werden. Beim Beginn der eigeninduzierten Bewegung fand das Team kleinere Amplituden der sogenannten ereigniskorrelierten Potentiale. "Dieser Befund war erwartet", legt Schmitt dar. "Er entspricht der Idee, dass Reize, die man selber erzeugt und damit vorhersagen kann, weniger stark im Gehirn verarbeitet werden als unerwartete Reize."
 
Zum anderen zeigte sich zum Zeitpunkt des Erreichens der einfachen Distanz eine kurzzeitige Erh√∂hung der im EEG gemessenen Gehirnaktivit√§t. Bemerkenswerterweise trat diese Aktivit√§tserh√∂hung jedoch nur beim Erreichen der subjektiven, nicht der objektiven einfachen Distanz auf. "Dieses Ergebnis war unerwartet", f√ľhrt Bremmer aus. "Die gefundene Aktivierung war zeitlich sehr pr√§zise. Allerdings k√∂nnen wir bislang noch nicht sagen, welche Gebiete im Gehirn f√ľr sie verantwortlich sind." Die Gruppe will in kommenden Studien, auch in Zusammenarbeit mit den hiesigen Kliniken f√ľr Neurologie und Neurochirurgie, dieser Frage weiter nachgehen.
 
Die Neurowissenschaften z√§hlen zu den Profilbereichen der Philipps-Universit√§t Marburg; Professor Dr. Frank Bremmer leitet hier die Arbeitsgruppe Angewandte Physik und Neurophysik. Der Physiker ist Gr√ľndungsdirektor des mittelhessischen Forschungszentrums "Center for Mind, Brain and Behavior" (CMBB), in dem Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universit√§ten Marburg und Gie√üen zusammenarbeiten. Er amtiert au√üerdem als Sprecher des Internationalen Graduiertenkollegs 1901 der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) zum Thema "The Brain in Action", geh√∂rt dem Vorstand des Sonderforschungsbereichs 135 der DFG zum Thema "Kardinale Mechanismen der Wahrnehmung" an und ist Ko-Sprecher des Clusterprojekts "The Adaptive Mind - TAM", das das Hessische Wissenschaftsministerium eingerichtet hat.
 
Die Deutsche Forschungsgemeinschaft und das Hessische Wissenschaftsministerium förderten die Forschungsarbeit finanziell.
 
 
    Originalpublikation




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Autor und Copyright: Philipps-Universität Marburg
Foto: Rolf Wegst f√ľr CMBB