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Im Bilde - Entscheidungen werden im Vorderhirn gefällt

27.05.2011 - (idw) Nationales Bernstein Netzwerk Computational Neuroscience

Forscherinnen und Forscher des Bernstein Zentrums Berlin, der Charité - Universitätsmedizin Berlin und der Freien Universität Berlin weisen erstmals eindeutig nach, dass das Vorderhirn ursächlich an den Entscheidungsprozessen des Menschen beteiligt ist. In der Fachzeitschrift Current Biology* berichten sie, dass Versuchspersonen deutlich länger für Entscheidungen brauchten, wenn ein bestimmter Bereich des Vorderhirns durch die sogenannte transkranielle Magnetstimulation (TMS) gehemmt wurde. Mit Hilfe eines Computermodells können die Forscher zudem erklären, wie sich der Entscheidungsprozess durch den Eingriff verändert. Ständig trifft unser Gehirn kleinste Entscheidungen, ganz ohne dass wir es merken. Zeigt ein Bild einen Mann oder eine Frau? Selbst wenn das Bild unscharf ist, deutet unser Gehirn die Informationen meist richtig. Wie das gelingt, untersuchen Wissenschaftler um Felix Blankenburg, wissenschaftlicher Mitarbeiter des Bernstein Zentrum Berlin und der Charité, und Hauke Heekeren von der Freien Universität Berlin. Schon länger vermuteten Fachleute, dass ein bestimmter Bereich des Vorderhirns - der dorsolaterale Präfrontalkortex - an Entscheidungen beteiligt ist. Diesen schalteten die Forscher mit TMS für kurze Zeit aus. Anschließend baten sie die zwölf Versuchspersonen, so schnell wie möglich zu entscheiden, ob sie auf einem Bildschirm ein Auto oder ein Gesicht erkennen. Das Ergebnis: war die untersuchte Hirnregion gehemmt, zögerten die Personen länger und entschieden sich häufiger falsch. Die Qualität der Bilder spielte dabei keine Rolle.

Damit wiesen die Forscher erstmals nach, dass der dorsolaterale Präfrontalcortex beim Menschen einen kausalen Einfluss auf Entscheidungen hat. Mit dieser Studie konnten wir eine Lücke zwischen unserem Wissensstand bei Tieren und bei Menschen in dieser Hinsicht schließen. Damit sind wir einen Schritt weiter, die Funktionen von Hirnareale zu verstehen, die in Entscheidungen involviert sind, meint Blankenburg. Wie die einzelnen Areale zusammenarbeiten, wissen wir deshalb aber noch lange nicht.

Ein Computermodell bestätigte die Funde der Wissenschaftler. Es erlaubt, Faktoren wie die visuelle Verarbeitung der sensorischen Reize von der eigentlichen Entscheidungsfindung abzugrenzen. Zudem berücksichtigt es, wie Entscheidungen bei unterschiedlichen Bedingungen, beispielsweise bei schlechter Qualität der Bilder, getroffen werden. Indem wir theoretische Modelle mit TMS kombinieren, können wir die kausale und funktionelle Bedeutung dieser Hirnbereiche bei verschiedenen kognitiven Aufgaben erforschen. Dieses Modell gibt uns neue Möglichkeiten, aus unseren Verhaltensdaten Parameter zu bestimmen, die bei Entscheidungsprozessen eine Rolle spielen, erklärt Marios Philiastides, Erstautor der Studie.

Dem Drift-Diffusions-Modell zufolge ist unsere Entscheidungsbildung nicht geradlinig. Man kann das Verhalten mit einem Aktienkurs vergleichen. Zufällige Einflüsse führen zu einem Schwanken des Kurses. Ein Broker legt Ober- und Untergrenzen fest, bei denen die Aktie verkauft werden soll. Je mehr positive oder negative Informationen über die Firma bekannt werden, desto stärker verschiebt sich der Kurs in eine Richtung. Das Sammeln der Informationen für den Entscheidungsprozess ist nun mit dem schwankenden Aktienkurs vergleichbar, die Entscheidung selbst mit einem Durchbrechen der Grenzen.

Das Modell erklärt sowohl, warum wir unterschiedlich lange für Entscheidungen brauchen, als auch warum wir uns manchmal falsch entscheiden. Das Modell wird mittlerweile sehr vielfältig eingesetzt, unter anderem für die Untersuchung von Aufmerksamkeit und Gedächtnisleistungen. Die Erkenntnisse könnten auch dazu dienen, neue Therapieansätze für Erkrankungen wie Depression oder Zwangsstörungen zu entwickeln, bei denen die Entscheidungsfindung gestört ist.

Das Bernstein-Zentrum Berlin ist Teil des nationalen Bernstein Netzwerks Computational Neuroscience (NNCN). Das NNCN wurde vom BMBF mit dem Ziel gegründet, die Kapazitäten im Bereich der neuen Forschungsdisziplin Computational Neuroscience zu bündeln, zu vernetzen und weiterzuentwickeln. Das Netzwerk ist benannt nach dem deutschen Physiologen Julius Bernstein (1835-1917).

*Originalveröffentlichung:
Philiastides et al., Causal Role of Dorsolateral Prefrontal Cortex in Human Perceptual Decision
Making, Current Biology (2011), doi:10.1016/j.cub.2011.04.034
http://www.cell.com/current-biology/abstract/S0960-9822%2811%2900476-3

Weitere Informationen erteilt Ihnen gerne:
Dr. Felix Blankenburg

Klinik für Neurologie
Charité-Universitätsmedizin Berlin und
Bernstein Zentrum für Computational Neuroscience
Philippstr. 13, 10115 Berlin
Tel: +49 (0) 30 2093 6775
E-Mail: felix.blankenburg@charite.de Weitere Informationen: http://www.bccn-berlin.de Bernstein Zentrum Berlin http://www.nncn.de Nationales Netzwerk Computational Neuroscience http://www.charite.de Charité-Universitätsmedizin Berlin http://www.fu-berlin.de Freie Universität Berlin
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