Wie unser Gehirn Feedback verarbeitet

Wenn wir einen Ball fangen wollen, muss unser Gehirn die aktuelle Flugbahn und Geschwindigkeit des Balls in Sekundenbruchteilen verarbeiten und gleichzeitig mit früheren Erfahrungen abgleichen, wie wir bei früheren Versuchen den Ball gefangen oder verfehlt haben. Jeder zusätzliche Versuch hilft uns, unsere Reaktion beim nächsten Mal besser anzupassen. Das Forschungsteam hat nun gezeigt, dass der Hippocampus bei den dafür notwendigen Verarbeitungsprozessen eine entscheidende Rolle spielt. Diese Hirnregion wird bisher eher mit der Bildung des Langzeitgedächtnisses in Verbindung gebracht.

Täglich löst unser Gehirn komplexe Aufgaben, die es erfordern, das perfekte Timing zu finden. Ein einfaches Beispiel ist ein Ballspiel: Wenn uns jemand einen Ball zuwirft, berechnet unser Gehirn in Sekundenbruchteilen, wie schnell und in welche Richtung der Ball fliegt und wo und wann wir ihn am besten fangen können. Bei wiederholten Studien enthält es auch Informationen aus früheren Studien, um die Antwort noch genauer zu machen.

Ein virtuelles Fangspiel in MRT

„Jeder Wurf ist etwas anders als der letzte“, sagt Ignatius Polti von der Norwegischen Universität für Wissenschaft und Technologie in Trondheim. „Manche Bälle kommen früher, manche später. Während des Spiels lernt das Gehirn die Verteilung der Ankunftszeiten und verwendet diese Informationen, um Erwartungen für zukünftige Würfe zu bilden. Kombinieren wir dieses Vorwissen mit konkreten Informationen zum aktuellen Wurf, können wir das Timing unserer Fangversuche verbessern.“ Er und sein Team untersuchten, wie unser Gehirn das macht und welche Hirnregionen an der Verarbeitung beteiligt sind.

Auch Lesen :  Alena Buyx: ''Die Wissenschaft hat uns gerettet''

Um zu beobachten, wie das Gehirn aktuelle und vergangene Informationen koordiniert, ließen Polti und sein Team 34 Probanden in einem MRT-Scanner ein virtuelles Fangspiel spielen. Der Punkt bewegt sich in einer geraden Linie zum Rand des Kreises. Kurz bevor er sein Ziel erreichte, verdunkelte er sich. Die Probanden wurden gebeten, einen Knopf zu drücken, wenn sie erwarteten, dass der Punkt am Rand des Kreises angekommen sein sollte. Unmittelbar danach erhielten sie jeweils eine Rückmeldung, wie genau ihre Einschätzung war. „Uns interessierte, wie genau die Teilnehmer dieser Aufgabe die Verteilung von Zeitintervallen lernen und wie sie ihre Überzeugungen über diese Verteilung im Laufe der Zeit aktualisieren“, erklärt Polts Kollege Matthias Nau. “Dieser Aktualisierungsprozess ist entscheidend, weil er es uns ermöglicht, uns flexibel an die sich ändernden Verhaltensanforderungen unserer Umgebung anzupassen.”

Orientierung am Durchschnitt

Generell waren die Einschätzungen der Teilnehmer meist recht nah an der Realität. Sie funktionierten am besten, wenn sich der Punkt mit mäßiger Geschwindigkeit bewegte. Wenn er sich besonders schnell oder langsam bewegte, zeigten die Probanden eine Tendenz, kurze Dauer zu überschätzen und lange Dauer zu unterschätzen. “Mit anderen Worten, ihre Schätzungen waren in Richtung des Durchschnitts aller Studien verzerrt”, sagt Polti. „Wir glauben, dass dieser Trend das Wissen der Teilnehmer über die im Spiel erlebten Zeitintervalle widerspiegelt und dass es sich um eine wichtige Verhaltensanpassung handelt, um mit Ungewissheit umzugehen – wenn sich jemand über die aktuelle Prüfung nicht sicher ist, kann es der Durchschnitt aller anderen sein. Versuchen Sie es sei eine gute Vermutung.”

Auch Lesen :  Mach's gut, Mittelklasse, es war schön mit dir! [UPDATE]

Aktivität im Hippocampus

Das Gehirn der Probanden muss also tatsächlich die Verteilung erlebter Zeitintervalle errechnet und in die Entscheidung einfließen lassen. Anhand von MRT-Bildern beobachtete Polts Team, wie sich dies in der Gehirnaktivität widerspiegelt. „Wir fanden Hinweise auf lernbezogene Veränderungen im gesamten Gehirn, insbesondere in Regionen, die typischerweise in Bezug auf Belohnungsverarbeitung und Gedächtnis untersucht werden“, sagt Polts Kollege Christian Doeller.

Besonders auffällig war die Aktivität im Hippocampus. „Der Hippocampus wurde traditionell nicht als Ort angesehen, der sensomotorische Funktionen steuert, und sein Beitrag zur Gedächtnisbildung wird normalerweise über längere Zeiträume (Stunden, Tage, Wochen) diskutiert“, erklären die Forscher. „In dieser Studie fanden wir jedoch eine Beziehung zwischen Hippocampus-Aktivität und Echtzeit-Verhaltensleistung bei einer schnellen Zeitmessungsaufgabe, von der traditionell angenommen wird, dass sie vom Hippocampus unabhängig ist.“

Auch Lesen :  Was die Sportstadt Offenburg 2023 in Praxis und Wissenschaft bietet - Offenburg

Statistische Informationen und flexibles Verhalten

Die Forscher fanden heraus, dass die Hippocampus-Aktivität tatsächlich auf der Grundlage des Feedbacks der Teilnehmer aus einem früheren Experiment vorhergesagt werden konnte. Die Aktivität war am höchsten, wenn die Benutzer Rückmeldung erhielten, dass sie eine besonders genaue Einschätzung vorgenommen hatten. Als sie die Rückmeldung erhielten, dass sie weit vom Ziel entfernt waren, war die Hippocampus-Aktivität am niedrigsten. Darüber hinaus spiegelte die Aktivität im Hippocampus Verhaltenstendenzen wider, kurze Dauer zu überschätzen und lange Dauer zu unterschätzen.

Dies deutet darauf hin, dass die Teilnehmer ihr Wissen über die Verteilung der Intervalle tatsächlich verfeinert und aktualisiert haben, wenn sie Feedback erhalten, und dass der Hippocampus in diesem Prozess eine entscheidende Rolle spielt. „Wir glauben, dass die von uns entdeckten neuronalen Mechanismen über das Intervalllernen hinausgehen und flexiblem Verhalten weitgehend zugrunde liegen. Vielmehr könnten sie widerspiegeln, wie wir im Allgemeinen durch konstruktives Feedback lernen und wie das Gehirn Überzeugungen in Echtzeit formt und aktualisiert“, sagt Matthias Nau.

Quelle: Max-Planck-Institut für Kognitions- und Neurowissenschaften, Artikel: eLife, doi: 10.7554/eLife.79027

Source

Leave a Reply

Your email address will not be published.

In Verbindung stehende Artikel

Back to top button