(Daisy Daisy/Shutterstock) Eine Studie mit Epilepsiepatienten, die sich einer Operation unterziehen, hat Neurowissenschaftlern die Möglichkeit gegeben, die Bewegung eines Gedankens durch das menschliche Gehirn von der Inspiration bis zur Reaktion in beispielloser Detailgenauigkeit zu verfolgen.
Die 2018 veröffentlichten Ergebnisse bestätigten die Rolle des präfrontalen Kortex als Koordinator komplexer Interaktionen zwischen verschiedenen Regionen, der unsere Wahrnehmung mit Handlungen verknüpft und als „Klebstoff der Erkenntnis“ dient.
Bisherige Bemühungen Um die Weitergabe von Informationen von einem Bereich zum anderen zu messen, stützten sie sich auf Prozesse wie: Elektroenzephalographie (EEG) bzw funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRT), die zwar nicht invasiv sind, aber keine perfekte Auflösung bieten.
Die von Forschern der University of California in Berkley geleitete Studie zeichnete die elektrische Aktivität von Neuronen mithilfe einer präzisen Technik namens auf Elektrokortikographie (EKG).
Dafür mussten Hunderte winziger Elektroden direkt an der Kortikalis platziert werden, was mehr räumliche Details als das EEG lieferte und die zeitliche Auflösung der fMRT verbesserte.
Während dies für einen durchschnittlichen Freiwilligen ein unethisches Risiko darstellt, wird die Gehirnaktivität von Patienten, die sich einer Epilepsieoperation unterziehen, auf genau diese Weise überwacht, was den Forschern eine perfekte Gelegenheit gibt, einige Tests durchzuführen.
Jede der 16 Testpersonen führte eine Reihe von Aufgaben aus, die je nach individueller Elektrodenanordnung variiert wurden, während gleichzeitig ihre neuronale Aktivität überwacht und verfolgt wurde.
Die Teilnehmer mussten auf einen Reiz hören und darauf reagieren oder sich Bilder von Gesichtern oder Tieren auf einem Bildschirm ansehen und wurden gebeten, eine Aktion auszuführen.
Einige Aufgaben waren komplexer als andere; Beispielsweise bestand eine einfache Aktion darin, ein Wort einfach zu wiederholen, während eine komplexere Version darin bestand, sich sein Antonym auszudenken.
Die Forscher überwachten die Bewegung elektrischer Aktivität im Bruchteil einer Sekunde von einem Bereich – beispielsweise Bereichen, die mit der Interpretation von Hörreizen verbunden sind – zum präfrontalen Kortex und zu Bereichen, die für die Gestaltung einer Aktion erforderlich sind, beispielsweise dem motorischen Kortex.
Obwohl dies alles keine Überraschungen mit sich brachte, unterstrichen die Ergebnisse deutlich die Rolle des präfrontalen Kortex bei der Steuerung der Aktivität.
Bei einigen Aufgaben war der Input recht begrenzt. In anderen Fällen musste dieser Bereich hart arbeiten und Signale aus mehreren Teilen des Gehirns verwalten, um die Erkennung von Wörtern zu koordinieren. Möglicherweise wurden Erinnerungen ausgebaggert, bevor ein Muskelbündel an die Arbeit ging, um eine neuartige Antwort zu liefern.
„Diese sehr selektiven Studien haben ergeben, dass der frontale Kortex der Orchestrator ist, der die Dinge für eine endgültige Ausgabe miteinander verknüpft.“ Neurowissenschaftler Robert Knight von der UC Berkeley sagte damals.
„Es ist der Klebstoff der Erkenntnis.“
Es zeigte sich, dass der präfrontale Kortex während des größten Teils des Denkprozesses aktiv blieb, wie man es von einer Multitasking-Region des Gehirns erwarten würde.
Je schneller die Übergabe von einem Bereich zum anderen erfolgte, desto schneller reagierten die Menschen auf einen Reiz.
„fMRT-Studien zeigen oft, dass wir mehr Aktivität im Gehirn und insbesondere im präfrontalen Kortex beobachten, wenn eine Aufgabe immer schwieriger wird“, sagte der Hauptautor der Studie, ein Neurowissenschaftler August Schestyuk .
„Hier können wir sehen, dass das nicht daran liegt, dass die Neuronen sehr, sehr hart arbeiten und ständig feuern, sondern dass mehr Bereiche des Kortex rekrutiert werden.“
Überraschend waren allerdings die Angaben zum genauen Zeitpunkt der einzelnen Bereiche.
Einige der reagierenden Bereiche leuchteten bemerkenswert früh auf, oft während des Reizes, was darauf hindeutet, dass unser Gehirn diese Teile des Kortex bereits einsatzbereit macht, noch bevor wir eine vollständige Reaktion zur Hand haben.
„Das könnte erklären, warum Menschen manchmal Dinge sagen, bevor sie nachdenken“, schlägt Shestyuk vor .
Diese Forschung wurde veröffentlicht in Natur menschliches Verhalten .
Eine Version dieses Artikels wurde ursprünglich im Januar 2018 veröffentlicht.