Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Bestätigung für neurale Effizienz

27.07.2015

Wie genau sich Intelligenzunterschiede im menschlichen Gehirn zeigen, ist eine der grossen Fragen der Intelligenzforschung. Forschenden der ETH Zürich gelang es, weitere Details zu vermuteten Funktionsunterschieden im Gehirn intelligenter Personen zu untersuchen.

Das Gehirn intelligenterer Menschen ist in der Lage, Aufgaben effizienter zu lösen. Darum sind diese Personen kognitiv leistungsfähiger als andere. Oder mit den Worten von Elsbeth Stern, Professorin für empirische Lehr- und Lernforschung an der ETH Zürich, ausgedrückt:


Ein Proband löst eine Gesichtserkennungsaufgabe während die elektrische Aktivität seines Gehirns mittels EEG gemessen wird.

Fabio Bergamin / ETH Zürich

«Sind eine intelligentere und eine weniger intelligente Person gleichermassen mit einer Aufgabe vertraut, muss die intelligentere Person ihr Gehirn weniger stark aktivieren, um die Aufgabe zu lösen.» In der Wissenschaft wird dies als Hypothese der neuralen Effizienz bezeichnet, wobei es längst keine Hypothese mehr ist, sondern eine unter Experten unbestrittene Tatsache, die mit ausreichend Daten unterlegt ist.

Daniela Nussbaumer konnte im Rahmen ihrer Doktorarbeit in der Arbeitsgruppe von Stern diesen Effekt nun auch bei Aufgaben nachweisen, welche das sogenannte Arbeitsgedächtnis betreffen, sowie erstmals innerhalb einer überdurchschnittlich intelligenten Personengruppe.

«Wir massen die elektrische Aktivität des Gehirns von Hochschulstudierenden und konnten dabei Hirnaktivitätsunterschiede feststellen zwischen leicht überdurchschnittlich und stark überdurchschnittlich intelligenten Personen», so Nussbaumer. Bisherige Studien nutzten in der Regel Personengruppen mit sehr viel grösseren Intelligenzunterschieden, um den Effekt der neuralen Effizienz aufzuzeigen.

Erinnerung an Gesichter getestet

Als Arbeitsgedächtnis bezeichnen Psychologen die Fähigkeit eines Menschen, Erinnerungen mit neuen Informationen zu verknüpfen sowie sich an wechselnde Ziele anzupassen und unwichtig gewordene Informationen auszublenden. An den entsprechenden Prozessen ist das Frontalhirn in hohem Masse beteiligt. Die ETH-Forschenden liessen über 80 freiwillige Studierende vor dem Bildschirm unterschiedlich komplexe Aufgaben lösen, in welchen diese Fähigkeiten gefordert sind.

Es ging dabei beispielsweise darum, für einzelne Buchstaben oder Gesichter zu entscheiden, ob sie Teil einer unmittelbar vorher präsentierten Auswahl von Buchstaben oder Gesichtern waren oder nicht. Als besondere Schwierigkeit waren die Buchstaben und Gesichter den Probanden bereits aus früheren Durchgängen bekannt und mussten die Aufgaben unter Zeitdruck bearbeitet werden.

Während die Studierenden die Tests absolvierten, massen die Wissenschaftler ihre Hirnaktivität mittels Elektroenzephalografie (EEG). Für die Auswertung der Ergebnisse teilten die Forschenden die Probanden in zwei Gruppen ein: in eine mit leicht überdurchschnittlicher und eine mit stark überdurchschnittlicher Intelligenz. Dazu wurden alle Probanden einem klassischen IQ-Test unterzogen.

Neurale Effizienz bei mittelschweren Aufgaben

Die Ergebnisse: Während sich bei sehr leichten und sehr schwierigen Aufgaben keine Hirnaktivitätsunterschiede zwischen den beiden Probandengruppen zeigten, konnten die Forschenden bei mittelschweren Aufgaben deutliche Unterschiede messen. Stern erklärt sich das so: Die leichten Aufgaben waren für alle Teilnehmenden ein Kinderspiel, und bei den sehr schwierigen Aufgaben, waren auch die sehr intelligenten Teilnehmenden kognitiv gefordert. Die mittelschweren Aufgaben hingegen wurden zwar von allen Probanden gleich gut gelöst, die sehr intelligenten Teilnehmenden mussten dafür aber weniger Ressourcen einsetzen.

Zur Veranschaulichung benutzt Stern das Bild eines effizienteren und eines weniger effizienten Autos: «Fahren beide Autos langsam, ist auch bei dem wenig effizienten der Benzinverbrauch gering. Fährt das effiziente Auto mit Maximalgeschwindigkeit, hat auch dieses einen hohen Verbrauch. Bei einer mittleren Geschwindigkeit hingegen kommen die Unterschiede im Verbrauch deutlich zum Tragen.»

Intelligenz lässt sich nicht trainieren

Wäre es denn möglich, mit EEG-Messungen direkte Rückschlüsse auf die Intelligenz zu ziehen? Stern relativiert: «Wenn ich etwas über die Intelligenz herausfinden möchte, muss ich einen klassischen Intelligenztest machen, ein solcher liefert immer noch die zuverlässigsten Ergebnisse», sagt sie. EEG und andere Hirnmessungen seien nicht ausreichend präzis, um damit bei einzelnen Personen Diagnosen bezüglich der Intelligenz zu stellen. Nichtsdestotrotz sei es interessant, diese Methoden in der Grundlagenforschung zu verwenden, um zu untersuchen, auf welche Weise sich Intelligenzunterschiede im Gehirn abbildeten.

Die Untersuchung der ETH-Intelligenzforschenden gibt ausserdem Hinweise darauf, dass sich das Arbeitsgedächtnis nicht trainieren lässt. Wegen widersprüchlichen Studienergebnissen war diese Frage unter Wissenschaftlern in den vergangenen Jahren umstritten. Trainieren Probanden über längere Zeit eine Testaufgabe, werden sie mit der Zeit geschickter. Wie Stern und ihre Kollegen nun in ihrer Studie zeigten, haben trainierte Personen gegenüber untrainierten jedoch keine Vorteile, wenn man ihnen eine andere, unbekannte, aber ähnliche Aufgabe präsentiert.

Literaturhinweis

Nussbaumer D, Grabner RH, Stern E: Neural efficiency in working memory tasks: The impact of task demand. Intelligence 2015. 50: 196-208, doi: 10.1016/j.intell.2015.04.004 [http://dx.doi.org/10.1016/j.intell.2015.04.004]

Weitere Informationen:

https://www.ethz.ch/de/news-und-veranstaltungen/eth-news/news/2015/07/bestaetigu...

Fabio Bergamin | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Bildung Wissenschaft:

nachricht Die Verbindung macht’s
24.03.2017 | Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V.

nachricht Gleich und Gleich gesellt sich gern!
21.03.2017 | Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Bildung Wissenschaft >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

Staphylococcus aureus ist aufgrund häufiger Resistenzen gegenüber vielen Antibiotika ein gefürchteter Erreger (MRSA) insbesondere bei Krankenhaus-Infektionen. Forscher des Paul-Ehrlich-Instituts haben immunologische Prozesse identifiziert, die eine erfolgreiche körpereigene, gegen den Erreger gerichtete Abwehr verhindern. Die Forscher konnten zeigen, dass sich durch Übertragung von Protein oder Boten-RNA (mRNA, messenger RNA) des Erregers auf Immunzellen die Immunantwort in Richtung einer aktiven Erregerabwehr verschieben lässt. Dies könnte für die Entwicklung eines wirksamen Impfstoffs bedeutsam sein. Darüber berichtet PLOS Pathogens in seiner Online-Ausgabe vom 25.05.2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) ist ein Bakterium, das bei weit über der Hälfte der Erwachsenen Haut und Schleimhäute besiedelt und dabei normalerweise keine...

Im Focus: Can the immune system be boosted against Staphylococcus aureus by delivery of messenger RNA?

Staphylococcus aureus is a feared pathogen (MRSA, multi-resistant S. aureus) due to frequent resistances against many antibiotics, especially in hospital infections. Researchers at the Paul-Ehrlich-Institut have identified immunological processes that prevent a successful immune response directed against the pathogenic agent. The delivery of bacterial proteins with RNA adjuvant or messenger RNA (mRNA) into immune cells allows the re-direction of the immune response towards an active defense against S. aureus. This could be of significant importance for the development of an effective vaccine. PLOS Pathogens has published these research results online on 25 May 2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) is a bacterium that colonizes by far more than half of the skin and the mucosa of adults, usually without causing infections....

Im Focus: Orientierungslauf im Mikrokosmos

Physiker der Universität Würzburg können auf Knopfdruck einzelne Lichtteilchen erzeugen, die einander ähneln wie ein Ei dem anderen. Zwei neue Studien zeigen nun, welches Potenzial diese Methode hat.

Der Quantencomputer beflügelt seit Jahrzehnten die Phantasie der Wissenschaftler: Er beruht auf grundlegend anderen Phänomenen als ein herkömmlicher Rechner....

Im Focus: A quantum walk of photons

Physicists from the University of Würzburg are capable of generating identical looking single light particles at the push of a button. Two new studies now demonstrate the potential this method holds.

The quantum computer has fuelled the imagination of scientists for decades: It is based on fundamentally different phenomena than a conventional computer....

Im Focus: Tumult im trägen Elektronen-Dasein

Ein internationales Team von Physikern hat erstmals das Streuverhalten von Elektronen in einem nichtleitenden Material direkt beobachtet. Ihre Erkenntnisse könnten der Strahlungsmedizin zu Gute kommen.

Elektronen in nichtleitenden Materialien könnte man Trägheit nachsagen. In der Regel bleiben sie an ihren Plätzen, tief im Inneren eines solchen Atomverbunds....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Meeresschutz im Fokus: Das IASS auf der UN-Ozean-Konferenz in New York vom 5.-9. Juni

24.05.2017 | Veranstaltungen

Diabetes Kongress in Hamburg beginnt heute: Rund 6000 Teilnehmer werden erwartet

24.05.2017 | Veranstaltungen

Wissensbuffet: „All you can eat – and learn”

24.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

DFG fördert 15 neue Sonderforschungsbereiche (SFB)

26.05.2017 | Förderungen Preise

Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

26.05.2017 | Biowissenschaften Chemie

Unglaublich formbar: Lesen lernen krempelt Gehirn selbst bei Erwachsenen tiefgreifend um

26.05.2017 | Gesellschaftswissenschaften