Das Unerwartete im Blick - wissenschaft.de
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Gesundheit+Medizin

Das Unerwartete im Blick

Gehirn
Unser Gehirn hat unsere Umwelt stets im Blick. (Grafik: PhonlamaiPhoto/ iStock)

Ob ein heranfliegender Ball oder ein Fußgänger, der unvermittelt die Straße vor uns überquert: Wir nehmen unvorhergesehene Bewegungen in unserer Umgebung wahr, selbst wenn unsere Aufmerksamkeit eigentlich ganz woanders lag. Wie das Gehirn solche potenziell gefährlichen Störreize so schnell erkennt und welche neuronalen Prozesse dabei ablaufen, haben nun Forscher näher untersucht. Dabei fanden sie heraus: Unabhängig von der Aufmerksamkeit überwacht unser Gehirn die Umwelt und erkennt vorhersagbare Muster. Alarm schlägt es dann, wenn die Realität plötzlich von diesen Prognosen abweicht.

Was immer wir tun oder lassen – unsere Sinnesorgane empfangen einen steten Strom von Eindrücke aus der Umwelt: Farben, Formen, Geräusche, Bewegungen. Unser Gehirn muss daher ständig unzählige Sinnesreize parallel aufnehmen und verarbeiten. Um nicht überlastet zu werden, filtert es dabei unwichtige Reize heraus, während die in der jeweiligen Situation relevanten Informationen ins Bewusstsein weitergeleitet werden. Doch immer wieder kommt es vor, dass plötzlich außerhalb unseres Aufmerksamkeitsbereichs etwas Wichtiges passiert. „Aus theoretischer Sicht würde es naheliegen, dass wichtige, unvorhergesehene Informationen auch dann wahrgenommen werden, wenn unsere Aufmerksamkeit anderweitig beansprucht wird“, erläutert Studienleiter Frank Bremmer von der Universität Marburg. „Beispielweise im täglichen Verkehr, bei dem man während des Fahrens trotz der Konzentration auf das vorausfahrende Fahrzeug erkennen muss, wenn ein Fußgänger unerwartet den Weg kreuzt.“

Alarmsignal im EEG

Was dabei im Gehirn passiert, haben Bremmer und sein Team nun genauer untersucht. In ihrem Experiment saßen die Versuchspersonen jeweils einzeln in einem abgedunkelten Raum vor einem Bildschirm, während ihre Hirnströme mittels Elektroenzephalogramm (EEG) gemessen und aufgezeichnet wurden. Die Probanden erhielten nun die Aufgabe, sich auf einen Punkt in der Bildschirmmitte zu konzentrieren und so schnell wie möglich eine Taste zu drücken, wenn dieser seine Form änderte. Was sie nicht wussten: Diese Aufgabe diente nur dazu, ihre Aufmerksamkeit zu binden und vom eigentlichen Experiment abzulenken. Denn während die Probanden den Punkt fixierten, bewegte sich ein zweiter Punkt waagegerecht von links nach rechts durch das Sichtfeld. Im Mittelbereich war seine Bewegung abgedeckt. Dahinter aber tauchte er wieder auf – je nach Versuchsdurchgang auf gleicher Bahn oder aber seitlich versetzt und damit unvorhersehbar verändert.

Die Idee dahinter: Wenn unser Gehirn tatsächlich ständig und von uns unbemerkt Vorhersagen über die Bewegungen und Abläufe in unserer Umwelt bildet, dann müsste es auf die abrupte und unvorhersehbare Änderung der Objektbahn reagieren – und dies auch dann, wenn die Aufmerksamkeit des Teilnehmers durch eine andere Aufgabe abgelenkt war. Und tatsächlich: Im EEG zeigte sich bei plötzlich abweichender Flugbahn des Objekts ein charakteristisches Muster. Rund 160 Millisekunden nach dem Wiederauftauchen des Objekts an unerwarteter Position gab es einen verstärkten Ausschlag bestimmter Hirnströme, wie die Forscher berichten. Diesen Ausschlag bezeichnen Neurowissenschaftler als „Mismatch-Negativität“ (MMN).

Sicherheit durch Vorhersagen

Wie die Forscher erklären, belegt dies, dass unser Gehirn nicht nur Vorhersagen über bewusst von uns wahrgenommene und im Fokus stehende Ereignisse in unserer Umwelt macht, sondern dass dies auch für Bewegungen außerhalb unseres Aufmerksamkeitsbereichs gilt. „Da die MMN weitgehend unbeeinflusst von der Aufmerksamkeit der Probanden war, kann die Bearbeitung von Flugbahnen als Aufmerksamkeits-unabhängig angesehen werden“, sagen Bremmer und seine Kollegen. „Alles in allem unterstützen unsere Befunde die Vermutung, dass Vorhersagen sich darauf auswirken, wie wir visuelle Bewegungseindrücke verarbeiten.“

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Anders ausgedrückt: Nur weil unser Gehirn eine klare Vorstellung darüber hat, wie der Straßenverkehr um uns herum abläuft und weiter ablaufen müsste, kann es so schnell auf den plötzlich auftauchenden Fußgänger reagieren. Er widerspricht den internen Vorhersagen und löst deshalb sofort ein Alarmsignal aus – die Mismatch-Negativität. Wie die Forscher erklären, geben ihre Resultate damit Aufschluss darüber, wie sich unser Verhalten an ständig wandelnde Umweltbedingungen anpasst, aber zugleich stabil gegenüber kurzzeitigen, zufälligen Änderungen bleiben kann.

Quelle: Constanze Schmitt (Universität Marburg) et al., Scientific Reports, doi: 10.1038/s41598-018-30832-9

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