Das menschliche Gehirn ist ein komplexes Netzwerk, das ständig Entscheidungen trifft, von einfachen Alltagsentscheidungen bis hin zu komplexen Problemlösungen. Die Neurologie der Entscheidungsprozesse ist ein faszinierendes Forschungsfeld, das darauf abzielt, die neuronalen Mechanismen zu verstehen, die diesen Prozessen zugrunde liegen. Fortschritte in den Neurowissenschaften, insbesondere in der Bildgebung des Gehirns und der Modellierung, ermöglichen es Forschern, immer tiefer in die Funktionsweise des Gehirns bei Entscheidungen einzutauchen.
Die Komplexität des menschlichen Gehirns
Das menschliche Gehirn besteht aus etwa 100 Milliarden Nervenzellen, von denen jede schätzungsweise 1000 Verbindungen zu anderen Nervenzellen hat. Dieses immense Netzwerk ermöglicht die außergewöhnliche Leistungsfähigkeit des Gehirns, stellt aber gleichzeitig eine große Herausforderung für das Verständnis seiner Funktionsweise dar.
Gehirnsimulationen als Werkzeug zum Verständnis von Entscheidungsprozessen
Professorin Dr. Petra Ritter und ihr Team am Berlin Institute of Health (BIH) und der Charité - Universitätsmedizin Berlin nutzen Computersimulationen, um das menschliche Gehirn zu modellieren. Diese Simulationen basieren auf digitalen Daten aus Hirnuntersuchungen wie der Magnetresonanztomographie (MRT) und theoretischem Wissen über biologische Prozesse. Durch die Kombination dieser Informationen erstellen die Forscher zunächst ein allgemeines menschliches Gehirnmodell, das dann mit individuellen Messwerten von einzelnen Personen verfeinert wird, um personalisierte Gehirnmodelle zu erstellen.
Synchronisation im Gehirn und Entscheidungsfindung
Eine aktuelle Studie, die in der Zeitschrift Nature Communications veröffentlicht wurde, untersuchte den Zusammenhang zwischen der Synchronisation von Hirnarealen und der Entscheidungsfindung. Die Forscher analysierten Daten von 650 Teilnehmern des Human Connectome Project, einer Initiative, die die Nervenverbindungen im menschlichen Gehirn untersucht.
Die Ergebnisse zeigten, dass Gehirne mit einer geringeren Synchronisation zwischen den Hirnarealen dazu neigen, bei Entscheidungen voreilige Schlüsse zu ziehen, anstatt auf die Verarbeitungsschritte vorgeschalteter Gehirnregionen zu warten. Im Gegensatz dazu benötigten Gehirne mit einer höheren Synchronisation mehr Zeit für das Lösen komplizierter Aufgaben, machten aber auch weniger Fehler.
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"Es ist die richtige Balance aus Anregung und Hemmung zwischen den Nervenzellen, die Entscheidungen beeinflussen und damit einen Menschen mehr oder weniger befähigen, Probleme zu lösen", erklärt Petra Ritter.
Die Studie ergab auch, dass "langsamere" Gehirne sowohl im lebenden Menschen als auch im Modell stärker synchronisiert waren. Diese stärkere Synchronisation ermöglichte es Nervenschaltkreisen im Frontallappen, Entscheidungen länger hinauszuzögern als Gehirne, die weniger gut koordiniert waren.
Der Wettlauf der Nervengruppen im Gehirn
Im Modell der Entscheidungsfindung findet eine Art Wettlauf zwischen verschiedenen an einer Entscheidung beteiligten Nervengruppen statt. Die Nervengruppen, für die deutlichere Beweise vorliegen, setzen sich durch. Bei komplexen Entscheidungen sind die Beweise jedoch oft nicht eindeutig genug, was dazu führen kann, dass Nervengruppen voreilige Schlüsse ziehen.
"Die Synchronisation, also das Bilden funktionaler Netzwerke im Gehirn, verändert die Eigenschaften des Arbeitsgedächtnisses und somit auch die Fähigkeit, längere Zeit ohne Entscheidung „auszuhalten“", erklärt Michael Schirner, Erstautor der Studie.
Anwendung der Forschung auf neurodegenerative Erkrankungen
Petra Ritter betont, dass die Übereinstimmung der Ergebnisse zwischen den Gehirn-Avataren im Computer und den Ergebnissen bei echten Probanden sehr erfreulich ist. Ihr eigentliches Interesse gilt Patient*innen, die etwa von neurodegenerativen Erkrankungen wie Demenz oder Parkinson betroffen sind. Die verbesserte Simulationstechnologie könnte für die personalisierte in silico Planung von chirurgischen oder medikamentösen Eingriffen oder der Gehirnstimulation von Vorteil sein.
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Entscheidungen basierend auf Eigenbewegungsreizen
Eine weitere Studie untersuchte, ob das Gehirn Entscheidungen über Eigenbewegungsreize (passive Bewegung des eigenen Körpers) auf ähnliche Weise trifft wie bei visuellen und auditiven Reizen, indem es auf bereits abgespeicherte sensorische Befunde zurückgreift.
Die Forscher ließen Versuchspersonen in einem Bewegungssimulator Platz nehmen und rotierten sie, während sie die Hirnaktivität mit funktioneller Nahinfrarotspektroskopie (fNIRS) maßen. Die Ergebnisse zeigten, dass die Wissenschaftler vorhersagen konnten, wie gut eine Versuchsperson die Intensität der unterschiedlichen Bewegungen auseinanderhalten konnte. Dies deutet darauf hin, dass eine Anhäufung von sensorischen Befunden der Eigenbewegung im Gehirn ausgewertet wird.
"Wenn wir wissen, wie das Gehirn Entscheidungen trifft und welche Bereiche daran beteiligt sind, dann können wir diesen Gehirnarealen spezifische Verhaltensprobleme und physische Traumata zuordnen", erklärt de Winkel.
Primäre vs. sekundäre Belohnungen
Forschende der Neurowissenschaften aus Bochum untersuchten, ob sich die neuronalen Mechanismen bei Entscheidungen für primäre Belohnungen wie Nahrungsmittel von denen für sekundäre Belohnungen wie Geld unterscheiden.
Die Ergebnisse zeigten, dass Entscheidungen für Essen impulsiver getroffen werden als Entscheidungen für Geld. Bei Lebensmitteln wurde die sofort verfügbare Nahrung öfter gewählt als eine später verfügbare größere Menge derselben Nahrung, während bei Geld die Versuchspersonen lieber auf den höheren Geldbetrag warteten.
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Die beobachteten Unterschiede spiegelten sich auch in der Hirnaktivität wider. Bei der Wahl von Geldbeträgen wurden eher Hirnregionen involviert, die für die Überwachung von Handlungen zuständig sind, während bei Lebensmitteln Hirnregionen aktiv wurden, die für Entscheidungen im sozialen Umfeld wichtig sind.
"Wir haben den Hebel bei der Impulsivität gefunden: Primäre Belohnungen wie Essen führen zu impulsiveren Entscheidungen", so Markmann.
Die Rolle des Vorderhirns bei Entscheidungen
Forscher der Charité - Universitätsmedizin Berlin, des Bernstein Zentrums Berlin und der Freien Universität Berlin wiesen nach, dass Entscheidungsprozesse beim Menschen auch im Vorderhirn gesteuert werden. Durch die Hemmung eines bestimmten Bereichs des Vorderhirns, des dorsolateralen Präfrontalkortex, mit transkranieller Magnetstimulation (TMS) konnten sie zeigen, dass die Versuchspersonen länger für Entscheidungen brauchten und sich häufiger falsch entschieden.
"Mit dieser Studie konnten wir eine Lücke zwischen unserem Wissensstand bei Tieren und bei Menschen in dieser Hinsicht schließen. Damit sind wir einen Schritt weiter, die Funktionen von Hirnarealen zu verstehen, die in Entscheidungen involviert sind", meint Blankenburg.
Abstrahierte Entscheidungsfindung im Gehirn
Eine Studie der Universität Tübingen zeigte, dass das Gehirn Entscheidungen auf einer abstrakten Ebene abbildet, unabhängig von der auszuführenden Bewegung. Selbst wenn die Zuordnung zwischen Entscheidung und Handlung über längere Zeit stabil bleibt, kodiert das Gehirn die getroffenen Entscheidungen unabhängig von Reiz und Antwort.
"Diese Ergebnisse zeigen, dass unser Gehirn Entscheidungsinhalte abstrakt repräsentiert - selbst wenn eine konkrete Handlung unmittelbar bevorsteht”, sagt Erstautorin Dr. Katrina Quinn. „Das spricht dafür, dass abstrakte Entscheidungsprozesse ein grundlegender Bestandteil unseres Denkens sind - und nicht nur dann auftreten, wenn keine Handlung möglich ist.”
Partizipative Entscheidungsfindung in der Psychiatrie
In der zeitgemäßen psychiatrischen Versorgung wird eine aktive Teilhabe und Mitgestaltung von Patienten an medizinischen Entscheidungen als vorteilhaft und notwendig verstanden. Der Ansatz, Patienten darin zu unterstützen, gemeinsam mit dem Behandler möglichst selbstbestimmt über ihre weiteren Therapien zu entscheiden, wird als «partizipative Entscheidungsfindung» bezeichnet.
"Wir versuchen, die Patientenversorgung heute mehr denn je als Interaktionsprozess zu gestalten und ein gleichberechtigtes Setting zu schaffen, in dem die Entscheidungen über Behandlungsmöglichkeiten partnerschaftlich gefällt werden", erklärt Prof. Dr. med. Dr. phil. Andreas Heinz.
Bestätigungstendenz im Gehirn
Eine Studie kombinierte ein visuelles Entscheidungsparadigma mit Magnetoenzephalographie (MEG) und informationstheoretischen Analysen, um die Verarbeitung von Evidenz im Gehirn zu untersuchen. Die Ergebnisse zeigten, dass das menschliche Gehirn sowohl konsistente als auch inkonsistente Informationen in Regionen des Scheitellappens ähnlich präzise kodiert. Dies deutet auf ein selektives Auslesen vorhandener Informationen („biased readout“) hin und rückt die Rolle des posterioren Parietalcortex als Ort strategischer Informationsnutzung stärker in den Fokus.
Der Einfluss des sozialen Umfelds auf Entscheidungen
Moran Cerf, Neurologe an der Northwestern University, hat mehr als ein Jahrzehnt Entscheidungsprozesse untersucht und festgestellt, dass das soziale Umfeld einen erheblichen Einfluss auf unsere Entscheidungen hat.
Seine neurologischen Untersuchungen haben ergeben, dass die Gehirnströme zweier Menschen, wenn sie zusammen sind, sich aneinander anpassen und nahezu identisch werden. "Je mehr wir die Wirkung dieses Einflusses untersuchen, desto häufiger stellen wir fest, dass allein die Gesellschaft mancher Menschen für eine gewisse Anpassung des Gehirns sorgt", sagt Cerf.
Cerfs Schlussfolgerung ist, dass jeder, der glücklicher sein will, sein Leben mit Menschen füllen sollte, die möglichst viele für einen selbst erstrebenswerte Charakterzüge verkörpern.
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