Ja oder Nein? Wie Nervenzellen im Gehirn unsere Entscheidungen beeinflussen

Umstrittene Torentscheidungen sind häufig im Fußball. Die Sicht ist schlecht, alles geht rasend schnell. Aber es hilft nichts, eine Entscheidung muss gefällt werden: „War der Ball wirklich hinter der Linie?“

Müssen Entscheidungen auf der Grundlage unvollständiger Sinnesdaten getroffen werden, werden sie durch subjektive Verarbeitungsprozesse im Gehirn bestimmt, in diesem Fall durch diejenigen des Schiedsrichters. Neurobiologen der Universität Tübingen konnten nun zeigen, dass Nervenzellen im Gehirn an solchen ja/nein-Entscheidungen aktiv beteiligt sind: Unabhängig von visuellen Sinneseindrücken begründen sie damit subjektive Wahrnehmungsprozesse.

Die neue Studie gibt wichtige Hinweise darauf, wie das gesunde Gehirn abstrakte Entscheidungen hervorbringt. Die Erkenntnisse helfen, krankhafte Veränderungen des Denkens und der Wahrnehmung, zum Beispiel bei einer Schizophrenie, besser zu verstehen und langfristig Therapien zu entwickeln. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift „Proceedings of the National Academy of Science of the U.S.A“ (PNAS) veröffentlicht (Online-Vorabveröffentlichung 26.-30. März 2012).

„War da etwas?“ Eine Entscheidung muss getroffen werden. Sind die Lichtverhältnisse schlecht, muss das Gehirn schon beim Sehen unserer Umwelt einige Arbeit leisten, um sich „ein Bild zu machen“ und um Entscheidungen zu treffen. Um herauszufinden, wie die Nervenzellen im Gehirn solche Entscheidungen hervorbringen, haben Wissenschaftler des Instituts für Neurobiologie der Universität Tübingen Rhesusaffen am Computer trainiert, Lichtpunkte zu entdecken.

Dabei wurde nur in der Hälfte der Versuchsdurchläufe tatsächlich ein Lichtpunkt gezeigt; in der anderen Hälfte der Fälle war kein Lichtpunkt zu sehen. Die Tiere lernten in beiden Fällen die richtige Entscheidung zu treffen: „Ja, Lichtpunkt vorhanden“ oder „Nein, nichts zu sehen“. Nun wurden die Lichtpunkte auf dem Bildschirm so schwach präsentiert, dass sich die Tiere unsicher wurden, ob ein Signal vorhanden war. In solchen Situationen trifft das Gehirn eine von der Helligkeit des Lichtpunktes unabhängige, subjektive Entscheidung.

Während die Tiere die Aufgaben lösten, fanden sich bei Messungen im Bereich des Stirnhirns, des so genannten Präfrontalkortex, Gehirnzellen mit erstaunlichen Reaktionen. Die Nervenzellen signalisierten nicht die Helligkeit der Lichtpunkte, sondern die ja/nein-Entscheidung des Tieres. Besonders interessant war, dass nicht nur die Ja-, sondern auch die Nein-Entscheidung durch eine verstärkte Aktivierung bestimmter Hirnzellen verarbeitet wurde. Anhand der Signale der Nervenzellen ließ sich sogar voraussagen, ob der Affe mit Ja oder mit Nein antworten würde.

Mit der jetzt in der Fachzeitschrift PNAS vorgestellten Arbeit ergeben sich wertvolle Einblicke in die neurobiologischen Grundlagen abstrakter Entscheidungsprozesse. „Wir wollen die hirnphysiologischen Grundlagen von Entscheidungsprozessen verstehen lernen“, erklärt Katharina Merten vom Institut für Neurobiologie, “da diese eine Schlüsselrolle bei komplexen Denkprozessen des Gehirns darstellen.” Gerade die Großhirnrinde am Vorderende des Kopfes stellt das höchste kognitive Steuerzentrum des Gehirns dar und bringt unsere höchsten geistigen Funktionen hervor. „Seit langem ist bekannt, dass krankhafte Veränderungen des vorderen Stirnhirns mit neuropsychiatrischen Erkrankungen einhergehen. So ist beispielsweise die Schizophrenie durch starke Fehlinterpretationen der normalen Wahrnehmung und der Urteilskraft, bis hin zu schweren Halluzinationen, gekennzeichnet“, erläutert Prof. Andreas Nieder. Die Ergebnisse der Studie helfen, solche krankhaften Veränderungen besser begreifen zu können und langfristig Therapien zu entwickeln.

Originalveröffentlichung: Katharina Merten & Andreas Nieder: Active encoding of decisions about stimulus absence in primate prefrontal cortex neurons. Proceedings of the National Academy of Science of the U.S.A, Online Early Edition, 26.-30. März 2012. http://www.pnas.org/content/early/recent

Kontakt:
Prof. Dr. Andreas Nieder
Universität Tübingen
Fachbereich Biologie
Tierphysiologie/Institut für Neurobiologie
Telefon + 49 7071 29-75347
andreas.nieder[at]uni-tuebingen.de