neuronale Synchronizität

Damit man ein Objekt bewusst erkennen kann, müssen im Gehirn Informationen über seine Größe, Farbe und Beschaffenheit verarbeitet werden, über seinen Platz im Raum sowie über eine eventuelle Bewegung. Auch muss geklärt werden, ob  das Objekt schon bekannt ist, und ob möglicherweise von ihm eine Gefahr muss ausgeht. Diese Abklärungen finden in verschiedenen, spezialisierten Gehirnarealen statt und müssen synchronisiert werden. Nach der Theorie der  neuronalen Synchronizität arbeiten jene Neuronen, die für die Verarbeitung eines Reizes benötigt werden, synchron zusammen. Im Gehirn laufen dabei eine Vielzahl von synchronen Zuständen gleichzeitig ab, sodass die einzelnen Nervenzellen dabei nicht auf ein einziges Synchronizitäts-Netzwerk spezialisiert sind, sondern sich an verschiedenen Rhythmen beteiligen. Das bedeutet letztlich auch, das jene Neuronengruppen, die gerade in einem unterschiedlichen Rhythmus arbeiten, nicht miteinander kommunizieren können. Die genauen Prozesse beziehungsweise die physiologischen Grundlagen sind derzeit noch sehr spekulativ, wobei man vermutet, dass die Feinmodulation der Rhythmen durch neuronale Botenstoffe zustande kommt. Man vermutet auch genetische Einflüsse auf die Synchronisation solcher Rhythmen im Gehirn.

Auch zielgerichtetes Handeln setzt voraus, dass Handlungskonsequenzen im Gehirn vorhergesagt werden können, aber um Handlungskonsequenzen vorhersagen zu können, müssen Menschen sehr unterschiedliche Informationen kombinieren, etwa aus welcher Richtung sich beim Tennisspielen der Ball nähert, in welcher Position sich der eigene Arm zu diesem Zeitpunkt befindet oder wie ermüdet der eigene Bewegungsapparat schon ist. Diese Kombination beruht ebenfalls auf einem Mechanismus neuronaler Synchronizität, der gleichzeitig reguliert, wie Vorhersagen zu einem bewussten Erleben der eigenen Handlung führen.

Im Gehirn sind neuronale Aktivitäten in Zeit und Raum miteinander eng verbunden und synchronisiert, d. h., sie beeinflussen sich gegenseitig. Welchen genauen Weg neuronale Impulse im Netzwerk nehmen (funktionelle Verbindungen) kann sehr unterschiedlich sein, je nach aktueller Anforderung. Die Herausforderung für das Gehirn besteht darin, wie unterschiedliche Hirnareale räumlich und zeitlich miteinander synchronisiert werden können, dass also damit eine vierte Dimension als Raumzeit entsteht. So konnte man etwa zeigen, dass sich während der visuellen Verarbeitung funktionelle Netzwerke im Gehirn extrem schnell bilden und wieder auflösen, und zwar je nach funktionellem Bedarf in nur wenigen Millisekunden, um so eine optimale zeitliche und räumliche Integration von Denken und Verhalten zu ermöglichen.


Eine dyadische Form der Synchronizität bezieht sich in der Psychologie auf die Anpassung der neuronalen Muster im menschlichen Gehirn während einer Interaktion. Ein gutes Verständnis für andere ist bekanntlich grundlegend für zwischenmenschliche Kooperation und erfolgreiche Zusammenarbeit, wobei der Mechanismus der interpersonellen neuronalen Synchronisation als eine wesentliche Grundlage für effektive Kommunikation und Verhaltenskoordination gilt. Nguyen et al. (2020) haben nun mit Hilfe der dual-funktionalen Nahinfrarotspektroskopie die Auswirkungen der Interaktionsqualität auf die neuronale Synchronität während einer Problemlösungsaufgabe bei Dyaden von Müttern und ihren Kindern untersucht. In der Kooperationsbedingung wurden Mütter und Kinder angewiesen, gemeinsam ein Tangram-Puzzle zu lösen, in der Einzelbedingung führten Mütter und Kinder die gleiche Aufgabe allein und getrennt aus.

Die Ergebnisse belegten eine erhöhte neuronale Synchronizität im bilateralen präfrontalen Cortex und in den temporo-parietalen Arealen während der Kooperation im Vergleich zur individuellen Problemlösung. Eine Aktivierung in diesen Regionen steht dabei im Zusammenhang mit dem Fassen gemeinsamer Absichten und gegenseitiger Perspektivenübernahme. Diese höhere neuronale Synchronizität während der Kooperation korrelierte auch mit einer höheren Verhaltens-Reziprozität und sagte auch den Problemlösungserfolg der Dyade über das reziproke Verhalten zwischen Mutter und Kind voraus. Dabei spielten Faktoren wie der mütterlicher Stress und die kindliche Handlungsfähigkeit während der Aufgabe eine größere Rolle für die neuronale Synchronisation als etwa Faktoren wie das kindliche Temperament. Die Studie belegt deutlich, dass die Anpassung der Gehirnaktivität schon im Kindesalter eine grundlegende Rolle bei sozialen Interaktionen spielt.

Literatur

Nguyen, Trinh, Schleihauf, Hanna, Kayhan, Ezgi, Matthes, Daniel, Vrticka, Pascal & Hoehl, Stefanie (2020). The effects of interaction quality on neural synchrony during mother-child problem solving. Cortex, 124, 235-249.
https://idw-online.de/de/news680033 (17-08-28)


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