Einführung
Das menschliche Gehirn ist ständig einer Vielzahl von Reizen ausgesetzt. Diese Reize werden kontinuierlich bewertet und gefiltert, um unsere Aufmerksamkeit auf relevante Informationen zu lenken. Die Forschung zur Bewertung von Reizen im Gehirn zielt darauf ab, die zugrunde liegenden Mechanismen dieses Prozesses zu verstehen, von den frühen Phasen der Reizverarbeitung bis hin zu den komplexen kognitiven Prozessen, die unsere Reaktionen und Verhaltensweisen beeinflussen.
Affektive Reizbewertung und motivierte Aufmerksamkeit
Ein wichtiger Aspekt der Reizbewertung ist die affektive Bewertung, bei der Reize nach ihrer emotionalen Bedeutung und Wichtigkeit beurteilt werden. Das Konzept der "motivierten Aufmerksamkeit" beschreibt, wie emotionale Reize unsere Aufmerksamkeit auf sich ziehen. Dieser schnelle und vorsprachliche Prozess kann durch ereigniskorrelierte Potentialmessungen (EKP) abgebildet werden.
Bei EKP-Studien werden den Probanden emotionale (angenehme und unangenehme) und neutrale Bilder gezeigt. Zwei wichtige Komponenten des EKPs, die die Beziehung zwischen Emotion und Aufmerksamkeit widerspiegeln, sind die "early posterior negativity" (EPN) und das "late positive potential" (LPP). Die EPN tritt in den ersten 600 Millisekunden nach der Reizpräsentation auf und zeigt eine selektive Verarbeitung emotionaler Reize. Das LPP ist eine spätere Komponente, die eine anhaltende Verarbeitung emotionaler Reize widerspiegelt.
Der "Case-by-Case"-Ansatz, bei dem einzelne Personen untersucht werden, ergänzt den traditionellen Gruppenansatz. Dieser Ansatz ermöglicht es, die affektive Reizbewertung auf Personenebene zu untersuchen und universelle Prinzipien der Emotionsverarbeitung aufzudecken, die allen Individuen gemeinsam sind.
Empathie und soziale Reize
Empathie spielt eine wichtige Rolle in sozialen Interaktionen und persönlicher Kommunikation, da sie zu hilfsbereitem und kooperativem Verhalten motiviert. Studien untersuchen, wie wir auf Reize reagieren, die für unsere Partner bedeutsam sind, beispielsweise Schmerzreize. Die Hirnreaktionen auf Hinweise, dass der Partner einen Schmerzreiz erhält, unterscheiden sich von den Reaktionen auf Hinweise, dass man selbst einen Schmerzreiz erhält.
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Soziale Interaktionen verstärken die Gedächtnisbildung. Begegnungen mit anderen Menschen im Alltag können dazu führen, dass wir uns Dinge besser merken. Diese Idee wird durch die Aktivierung eines kleinen Hirnareals namens CA2 unterstützt, das in direktem Kontakt zum Hippocampus, unserer Gedächtnis-Schaltzentrale, steht. Studien an Mäusen haben gezeigt, dass soziale Interaktionen, insbesondere mit unbekannten Individuen, die Gedächtnisleistung verbessern. Die Blockierung der CA2-Neuronen verhindert diesen gedächtnisstärkenden Effekt. Obwohl die Ergebnisse nicht vollständig auf den Menschen übertragbar sind, deuten sie darauf hin, dass sozialer Austausch unsere Gedächtnisbildung verstärken kann, vor allem, wenn er dem Lernen vorausgeht.
Erregbarkeit des Cortex und Reizverarbeitung
Die Erregbarkeit der Nervenzellen im Cortex beeinflusst, wie das Gehirn mit einem Reiz umgeht. Je stärker die zum Stimulus gehörende Hirnregion angeregt ist, desto stärker reagiert das Gehirn auf äußere Reize. Der Wechsel zwischen geringerer und stärkerer Reizbarkeit folgt einem bestimmten zeitlichen Muster, das vom vorherigen Zustand abhängt und den nachfolgenden beeinflusst. Diese Variabilität deutet darauf hin, dass sich die Netzwerke des Cortex stets nahe an einem "kritischen" Zustand befinden, der entscheidend für die Informationsübertragung und -verarbeitung sein könnte. Dieser Zustand dient vermutlich als Anpassungsmechanismus, um mit der Vielfalt von Informationen umzugehen, die ständig aus der Umwelt eintreffen.
Selektive Aufmerksamkeit und neuronale Synchronisation
Das menschliche Gehirn ist in der Lage, die Aufmerksamkeit auf bestimmte Elemente in der Umwelt zu lenken und irrelevante Reize auszuschließen. Diese Fähigkeit der Selektion ermöglicht es uns, gezielt Informationen zu verarbeiten und irrelevante Reize zu ignorieren. Die Verarbeitung von visuellen Informationen erfolgt durch die Synchronisation von Neuronen in verschiedenen Hirnarealen, die gemeinschaftlich in einem charakteristischen Frequenzband rhythmisch feuern. Schnelle Gamma-Wellen vermitteln vorwärts gerichtete Impulse zwischen Neuronen, während Feedback-Verbindungen im Beta-Frequenzband Vorhersagen über bereits bekannte Informationen einbringen. Bei krankhaften Veränderungen im Gehirn kann diese rhythmische Synchronisation aus dem Takt geraten.
Reizüberflutung und ihre Auswirkungen
Reizüberflutung entsteht nicht nur durch die Menge an Reizen, sondern auch durch deren Bedeutung. Was uns emotional oder persönlich betrifft, beansprucht das Gehirn besonders stark. In der Klinik zeigt sich dies bei digitaler Abhängigkeit oder Schizophrenie, beides Ausdruck überforderter Reizverarbeitung. Eine Reizüberflutung kann die Fähigkeit zu fokussieren, die Aufmerksamkeit und die Gedächtnisleistung beeinträchtigen sowie die Stimmung in Richtung Depressivität verschieben. Ein basales Reaktionsmuster ist dabei das sogenannte Arousal-System, das das allgemeine Aktivierungsniveau des zentralen Nervensystems steuert.
Um sich vor der Überflutung von Reizen zu schützen, sind "protected time" und bewusste Rituale wie Sport, Hobbys oder persönliche Begegnungen wichtig. In einer reizarmen Umgebung sinkt das Arousal, die Fähigkeit, sich Dinge zu merken und fokussiert zu arbeiten, steigt, und die Herzratenvariabilität verändert sich günstig.
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Der Colliculus Superior und die visuelle Orientierung
Der Colliculus Superior, eine kleine Struktur im Hirnstamm, steuert Augenbewegungen und gerichtete Aufmerksamkeit. Forschungen haben gezeigt, dass dieses Hirnareal auch eigenständig visuelle Reize verarbeitet und eine zentrale Rolle in der visuellen Orientierung und Bewegung im Raum spielt. Neuronen im Colliculus Superior reagieren am schnellsten auf Bildreize mit niedriger Raumfrequenz, wie Landschaften, Wolken oder den Horizont. Die schnellstmögliche Reaktion auf solche Reize hat Priorität vor der Analyse des Bildinhalts selbst.
Der primäre visuelle Kortex und Erfahrung
Der primäre visuelle Kortex (V1) ist das größte visuelle kortikale Areal im Gehirn und erhält Input von der Netzhaut. Wiederholte Darbietung einfacher visueller Reize verändert deren Darstellung im primären visuellen Kortex. Durch die Wiederholung visueller Reize baut sich ein Erfahrungsschatz im primären visuellen Kortex auf, der die Darstellung dieser Reize verbessert und die Aufteilung der neuronalen Antworten in die verschiedenen, reizspezifischen Gruppen verstärkt.
Reizfilter und Lernen
Das Gehirn filtert ununterbrochen Informationen und sortiert aus, was gerade nicht zählt. Studien haben gezeigt, dass nicht nur der Inhalt einer Botschaft entscheidend ist, sondern auch ihr exakter Zeitpunkt. Nur wenn ein Nervensignal im richtigen Moment ankommt, erreicht es die nächste Schaltstelle im Gehirn. Die Gamma-Band-Schwingungen im Gehirn sind die Gatekeeper dafür, welche Signale Nervenzellen weiterleiten. Wiederholte Erfahrung verändert frühe visuelle Verarbeitungsprozesse des Menschen. Das Gehirn lernt, ablenkende Reize effizient auszublenden, insbesondere wenn diese häufig an bestimmten Stellen auftreten.
Multisensorische Integration
Das Gehirn verarbeitet Sinnesreize und verknüpft sie miteinander, wenn es für die aktuelle Aufgabe erforderlich und sinnvoll ist. Verschiedene Sinnesreize werden nur dann kombiniert, wenn sie nicht räumlich oder zeitlich voneinander entfernt sind. Diese Flexibilität in der Wahrnehmung wird in speziellen Arealen des Frontallappens verortet, die für abstraktere Denkprozesse zuständig sind.
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