Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Gehirnaktivität bei Entscheidungsprozessen: Kosten-Nutzen-Check im Frontalhirn

05.08.2010
Was im Gehirn passiert, wenn man die Qual der Wahl hat, ist noch wenig verstanden. Forscher des Biologischen Instituts der Universität Stuttgart und des Max-Planck-Instituts für neurologische Forschung in Köln konnten nun zeigen, dass in Entscheidungssituationen, bei denen die Kosten und der Nutzen verschiedener Handlungsoptionen abzuwägen sind, insbesondere der vorderste Teil der Hirnrinde, der Präfrontalcortex, aktiviert wird*). Mithilfe moderner bildgebender Verfahren gelang es den Gruppen erstmals, die Stoffwechselaktivität im Gehirn von Nagetieren bei komplexen kognitiven Leistungen zu messen.

Bei vielen Entscheidungen werden die zu erwartenden Kosten und der voraussichtliche Nutzen abgewogen, das ist beim Menschen nicht anders als beim Tier. Kosten und Nutzen sind dabei hypothetische Maße für den Wert der mit einer Handlungsoption verknüpften Belohnung (beispielsweise der Menge an Geld oder Nahrung) und den dafür zu leistenden Aufwand.

Wählt zum Beispiel ein Raubvogel sein Frühstück aus, schlägt auf der Nutzenseite der erwartete Nährwert der Beute und bei den Kosten die für den Beutefang notwendige Stoffwechselenergie zu Buche. Welche Gehirnbereiche Kosten-Nutzen-Analysen bei Menschen und höheren Tieren steuern, ist noch kaum bekannt.

Frühere Untersuchungen an Nagetieren haben zwar wesentlich dazu beigetragen, einzelne Teilstrukturen von entscheidungssteuernden Schaltkreisen des Gehirns zu identifizieren. Die Stoffwechselaktivität des gesamten Gehirns bei komplexen kognitiven Leistungen wie Entscheidungsabläufen konnte man bisher jedoch nicht messen. Nun wurden geeignete Testaufgaben entwickelt und spezielle Messgeräte eingesetzt, die solche Experimente möglich machten.

Für die Untersuchung verabreichten die Wissenschaftler einer Laborratte zunächst eine Flüssigkeit mit Zuckermolekülen, die geladene Teilchen (Positronen) aussenden. Danach absolvierte das Tier verschiedene Aufgaben, in denen das Kosten-Nutzen-Verhältnis der zur Auswahl stehenden Handlungsoptionen systematisch variiert wurde. Die markierten Zuckermoleküle reicherten sich vor allem in jenen Gehirnarealen an, deren Stoffwechselaktivität bei der Bewältigung der Aufgabe erhöht war. Im Anschluss daran wurde die Stoffwechselaktivität des Gehirns mithilfe einer Mikro-Positronenemissionstomographie (Mikro-PET) an der narkotisierten Laborratte bestimmt. Um Bereiche mit veränderter Stoffwechselaktivität exakter zu lokalisieren, wurden die daraus errechneten Schnittbilder mit Bildern des Gehirns überlagert, die mit Hilfe der Magnetresonanztomographie (MRT) entstanden waren. Durch das Design des Experiments konnten die Forscher jene Hirnareale erkennen, deren Stoffwechselaktivitätsänderungen in Zusammenhang mit Kosten-Nutzen-abhängigen Entscheidungen stehen.

Nach den Daten ist vor allem der vorderste Teil der Hirnrinde, der Präfrontalcortex, die Schlüsselstruktur eines Schaltkreises, der Entscheidungen steuert, ob sich eine Handlung unter Kosten-Nutzen-Aspekten „lohnt“. Die Erkenntnis ist wichtig für die Entwicklung neurobiologischer Modelle der Entscheidungsfindung. Solche Modelle sind auch für die Humanmedizin relevant, denn bei zahlreichen neurologischen und psychiatrischen Erkrankungen kommt es zu starken Störungen der Entscheidungsfindung. Interessant sind sie darüber hinaus für andere Wissenschaftsdisziplinen, die sich mit Entscheidungsabläufen beschäftigen, so für die Psychologie und die Wirtschaftswissenschaften.

Weitere Informationen bei Prof. Wolfgang Hauber, Biologisches Institut,
Tel. 0711/685-65003, e-mail: hauber@bio.uni-stuttgart.de
*) Originalpublikation: Effort-based decision making in the rat: An [18F]Fluorodeoxyglucose micro positron emitting tomography study. H. Endepols, S. Sommer, H. Backes, D. Wiedermann, R. Graf, W. Hauber. In: Journal of Neuroscience (2010), 30(29):9708-9714

Andrea Mayer-Grenu | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-stuttgart.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Pflanzlicher Wirkstoff lässt Wimpern wachsen
09.12.2016 | Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP

nachricht Wolkenbildung: Wie Feldspat als Gefrierkeim wirkt
09.12.2016 | Karlsruher Institut für Technologie

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: Elektronenautobahn im Kristall

Physiker der Universität Würzburg haben an einer bestimmten Form topologischer Isolatoren eine überraschende Entdeckung gemacht. Die Erklärung für den Effekt findet sich in der Struktur der verwendeten Materialien. Ihre Arbeit haben die Forscher jetzt in Science veröffentlicht.

Sie sind das derzeit „heißeste Eisen“ der Physik, wie die Neue Zürcher Zeitung schreibt: topologische Isolatoren. Ihre Bedeutung wurde erst vor wenigen Wochen...

Im Focus: Electron highway inside crystal

Physicists of the University of Würzburg have made an astonishing discovery in a specific type of topological insulators. The effect is due to the structure of the materials used. The researchers have now published their work in the journal Science.

Topological insulators are currently the hot topic in physics according to the newspaper Neue Zürcher Zeitung. Only a few weeks ago, their importance was...

Im Focus: Rätsel um Mott-Isolatoren gelöst

Universelles Verhalten am Mott-Metall-Isolator-Übergang aufgedeckt

Die Ursache für den 1937 von Sir Nevill Francis Mott vorhergesagten Metall-Isolator-Übergang basiert auf der gegenseitigen Abstoßung der gleichnamig geladenen...

Im Focus: Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum

Mikroporöse Kristalle (MOFs) bergen große Potentiale für die funktionalen Materialien der Zukunft. Paolo Falcaro von der TU Graz et al zeigen in Nature Materials, wie man MOFs gezielt im großen Maßstab wachsen lässt.

„Metal-organic frameworks“ (MOFs) genannte poröse Kristalle bestehen aus metallischen Knotenpunkten mit organischen Molekülen als Verbindungselemente. Dank...

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Firmen- und Forschungsnetzwerk Munitect tagt am IOW

08.12.2016 | Veranstaltungen

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Hochgenaue Versuchsstände für dynamisch belastete Komponenten – Workshop zeigt Potenzial auf

09.12.2016 | Seminare Workshops

Ein Nano-Kreisverkehr für Licht

09.12.2016 | Physik Astronomie

Pflanzlicher Wirkstoff lässt Wimpern wachsen

09.12.2016 | Biowissenschaften Chemie