Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Fehler entstehen im Kopf

23.04.2008
Wissenschaftler zeigen, dass fehlerhaftem Verhalten bei monotonen Aufgaben spezifische Veränderungen der Hirnaktivität vorausgehen

Monotone Tätigkeiten liegen uns Menschen nicht besonders - hier erweisen wir uns als deutlich fehleranfälliger als Maschinen. Offenbar ist das Auftreten von Fehlern jedoch nicht nur durch augenblickliche Veränderungen der Konzentration oder Hirnaktivität erklärbar, sondern basiert auf graduellen Fehlanpassungen.


fMRT-Darstellung der Hirnaktivität, die Fehlern vorausgeht: Hirnregionen, deren Aktivität vor Fehlern graduell abfällt (oben) bzw. ansteigt (unten). Bild: MPI für neurologische Forschung

Mithilfe der funktionellen Magnetresonanztomografie (fMRT) haben Wissenschaftler um Markus Ullsperger vom Max-Planck-Institut für neurologische Forschung in Köln die Hirnaktivität von Versuchspersonen abgebildet, während diese entsprechende kognitive Experimente durchführten. Die Wissenschaftler präsentierten den Probanden in der Mitte eines Bildschirms sehr kurz, nämlich nur 30 Millisekunden lang, jeweils einen in eine bestimmte Richtung weisenden Pfeil. Die Versuchsperson sollte so schnell wie möglich die rechte oder linke Antworttaste drücken - je nach Richtung des gezeigten Pfeils.

Diese Aufgabe erscheint zunächst leicht. Tatsächlich erfordert sie aber allerhöchste Konzentration, denn ober- und unterhalb des zu betrachtenden Pfeils wurden ebenfalls Pfeile dargeboten - sie flankieren den Pfeil in der Mitte, weshalb die Wissenschaftler auch von einer "Flankierreizaufgabe" sprechen. Diese Flankierreize sind für die Aufgabe irrelevant, lenken die Versuchsperson aber stark ab. Zeigen die Flankierreize in dieselbe Richtung wie der mittlere Zielreiz, dann unterstützen sie die richtige Reaktion, zeigen sie jedoch in die entgegengesetzte Richtung, so stören sie massiv und führen immer wieder zu Fehlern.

... mehr zu:
»Flankierreiz »Hirnaktivität

"Um diese Aufgabe gut zu bearbeiten, muss man sich also besonders auf die Mitte konzentrieren und die äußeren Pfeile ignorieren", sagt Markus Ullsperger. "Das ist auf Dauer anstrengend. Hinzu kommt, dass in 50 Prozent der Durchgänge die Flankierreize in die richtige Richtung zeigen, was das Gehirn immer wieder dazu verleitet, die Bearbeitung der Aufgabe vereinfachen zu wollen: Es leitet die Aufmerksamkeit des Probanden daher auf die viel deutlicher erkennbaren Pfeile (sie erscheinen etwas früher als der Zielreiz). Das führt dazu, dass der Proband im Schnitt zwar schneller wird, aber eben auch viel fehleranfälliger", so der Kognitionsforscher.

Bis zu sechs Versuchsdurchgänge vor einem fehlerhaften Durchgang schauten sich die Wissenschaftler an und suchten nach Veränderungen in der Hirnaktivität. Das Ergebnis: Regionen, die bei Ruhe aktiviert werden, zeigten einen graduellen Aktivitätsanstieg, während Netzwerke, die der Aufgabenbearbeitung dienen, graduell weniger Aktivität entwickelten. Die Aktivitätsmuster verschoben sich langsam. "Unsere Interpretation ist, dass sich die Aktivität von einem sehr aufmerksamen, auf genaue Bearbeitung zugeschnittenen Modus hin zu einem eher schnellen, aber weniger konzentrierten Bearbeiten verschiebt", erklärt Ullsperger.

Das ist zunächst eine Anpassung, die zu einer Ökonomisierung der Aufgabenbearbeitung führen kann. Wenn derartige Anpassungsprozesse jedoch über das Ziel hinausschießen, dann werden sie "maladaptiv", d.h. sie entwickeln sich langsam in Fehlanpassungen. "In der Aufgabe muss man ständig ein Gleichgewicht zwischen Genauigkeit und Geschwindigkeit erreichen", sagt Ullsperger. "Dieses Dilemma kann nicht dauerhaft optimal gelöst werden. Bei längerer Bearbeitung lässt die "Konzentration" langsam nach und damit steigt die Fehlerwahrscheinlichkeit an." Unterläuft der Versuchsperson ein Fehler, so wird dieser vom Handlungsüberwachungssystem des Gehirns aufgedeckt, und entsprechende Anpassungen des Verhaltens werden initiiert. Die Daten zeigen, dass dadurch der Ausgangszustand der Hirnaktivität, der vermutlich mit einer besonders konzentrierten Aufgabenbearbeitung verbunden ist, wieder hergestellt wird.

Diese Ergebnisse könnten in der Zukunft helfen, die Sicherheit durch Vorhersage von Fehlern zu erhöhen. Sollen wir uns jetzt Fließbandarbeiter vorstellen ausgestattet mit einer EEG-Haube, die ihre Gehirnströme überwacht? "Vielleicht könnte man so etwas in der Zukunft bauen", so Ullsperger. "Sinnvoll wäre so etwas aber sicher nur bei wirklich monotonen, stark beanspruchenden Tätigkeiten mit hoher Verantwortung." Doch bis dahin muss noch einiges an Grundlagenforschung geleistet werden. So wurden noch keine EEG-Korrelate einer fehleranfälligen Hirnaktivität entdeckt und die Hirnaktivität lässt sich auch noch nicht mit ausreichender Trefferrate in "konzentriert" versus "fehleranfällig" klassifizieren. "Es sollte also nicht der Eindruck entstehen, dass wir kurz vor der Entwicklung eines solchen Fehlerwarners stehen", so der Max-Planck-Forscher.

Originalveröffentlichung:
Tom Eichele, Stefan Debener, Vince D. Calhoun, Karsten Specht, Andreas K. Engel, Kenneth Hugdahl, D. Yves von Cramon, Markus Ullsperger

Prediction of human errors by maladaptive changes in event-related brain networks, PNAS, 22. April 2008

Dr. Bernd Wirsing | Max-Planck-Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.mpg.de
http://www.mpg.de/bilderBerichteDokumente/dokumentation/pressemitteilungen/2008/pressemitteilung200804221/

Weitere Berichte zu: Flankierreiz Hirnaktivität

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Mikro-U-Boote für den Magen
24.01.2017 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

nachricht Echoortung - Lernen, den Raum zu hören
24.01.2017 | Ludwig-Maximilians-Universität München

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Scientists spin artificial silk from whey protein

X-ray study throws light on key process for production

A Swedish-German team of researchers has cleared up a key process for the artificial production of silk. With the help of the intense X-rays from DESY's...

Im Focus: Forscher spinnen künstliche Seide aus Kuhmolke

Ein schwedisch-deutsches Forscherteam hat bei DESY einen zentralen Prozess für die künstliche Produktion von Seide entschlüsselt. Mit Hilfe von intensivem Röntgenlicht konnten die Wissenschaftler beobachten, wie sich kleine Proteinstückchen – sogenannte Fibrillen – zu einem Faden verhaken. Dabei zeigte sich, dass die längsten Proteinfibrillen überraschenderweise als Ausgangsmaterial schlechter geeignet sind als Proteinfibrillen minderer Qualität. Das Team um Dr. Christofer Lendel und Dr. Fredrik Lundell von der Königlich-Technischen Hochschule (KTH) Stockholm stellt seine Ergebnisse in den „Proceedings“ der US-Akademie der Wissenschaften vor.

Seide ist ein begehrtes Material mit vielen erstaunlichen Eigenschaften: Sie ist ultraleicht, belastbarer als manches Metall und kann extrem elastisch sein....

Im Focus: Erstmalig quantenoptischer Sensor im Weltraum getestet – mit einem Lasersystem aus Berlin

An Bord einer Höhenforschungsrakete wurde erstmals im Weltraum eine Wolke ultrakalter Atome erzeugt. Damit gelang der MAIUS-Mission der Nachweis, dass quantenoptische Sensoren auch in rauen Umgebungen wie dem Weltraum eingesetzt werden können – eine Voraussetzung, um fundamentale Fragen der Wissenschaft beantworten zu können und ein Innovationstreiber für alltägliche Anwendungen.

Gemäß dem Einstein’schen Äquivalenzprinzip werden alle Körper, unabhängig von ihren sonstigen Eigenschaften, gleich stark durch die Gravitationskraft...

Im Focus: Quantum optical sensor for the first time tested in space – with a laser system from Berlin

For the first time ever, a cloud of ultra-cold atoms has been successfully created in space on board of a sounding rocket. The MAIUS mission demonstrates that quantum optical sensors can be operated even in harsh environments like space – a prerequi-site for finding answers to the most challenging questions of fundamental physics and an important innovation driver for everyday applications.

According to Albert Einstein's Equivalence Principle, all bodies are accelerated at the same rate by the Earth's gravity, regardless of their properties. This...

Im Focus: Mikrobe des Jahres 2017: Halobacterium salinarum - einzellige Urform des Sehens

Am 24. Januar 1917 stach Heinrich Klebahn mit einer Nadel in den verfärbten Belag eines gesalzenen Seefischs, übertrug ihn auf festen Nährboden – und entdeckte einige Wochen später rote Kolonien eines "Salzbakteriums". Heute heißt es Halobacterium salinarum und ist genau 100 Jahre später Mikrobe des Jahres 2017, gekürt von der Vereinigung für Allgemeine und Angewandte Mikrobiologie (VAAM). Halobacterium salinarum zählt zu den Archaeen, dem Reich von Mikroben, die zwar Bakterien ähneln, aber tatsächlich enger verwandt mit Pflanzen und Tieren sind.

Rot und salzig
Archaeen sind häufig an außergewöhnliche Lebensräume angepasst, beispielsweise heiße Quellen, extrem saure Gewässer oder – wie H. salinarum – an...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Neuer Algorithmus in der Künstlichen Intelligenz

24.01.2017 | Veranstaltungen

Gehirn und Immunsystem beim Schlaganfall – Neueste Erkenntnisse zur Interaktion zweier Supersysteme

24.01.2017 | Veranstaltungen

Hybride Eisschutzsysteme – Lösungen für eine sichere und nachhaltige Luftfahrt

23.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Im Interview mit Harald Holzer, Geschäftsführer der vitaliberty GmbH

24.01.2017 | Unternehmensmeldung

MAIUS-1 – erste Experimente mit ultrakalten Atomen im All

24.01.2017 | Physik Astronomie

European XFEL: Forscher können erste Vorschläge für Experimente einreichen

24.01.2017 | Physik Astronomie