Brain-Computer-Interface Hirnforschung am Bungee-Seil

Bungee-Springen im Dienst der Forschung: Tübinger Wissenschaftler wollten wissen, was im Kopf von Menschen vorgeht, die sich am Seil in die Tiefe stürzen. Das spektakuläre Experiment hat einen ernsten Hintergrund.
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Mit kabellose Elektrodenkappen zur Messung der Hirnaktivität stürzten sich die Probanden in die Tiefe. (Foto: Surjo R.)
Bungee-Sprung im Dienst der Forschung

Mit kabellose Elektrodenkappen zur Messung der Hirnaktivität stürzten sich die Probanden in die Tiefe. (Foto: Surjo R.)

BerlinWas im Kopf von Bungee-Springern vor sich gehen mag, fragen sich nicht nur Zeitgenossen, denen solch ein freiwilliger Sturz in den Abgrund nicht ganz geheuer ist. Forscher der Universitätsklinik Tübingen fanden diese Frage so faszinierend, dass sie mit einem spektakulären Experiment nach einer Antwort suchten: Insgesamt 30 Mal stürzten sich in ihrem Auftrag zwei semi-professionelle Klippenspringer am Seil von der 192 Meter hohen Europabrücke bei Innsbruck.

Die Springer trugen kabellose Elektrodenkappen, mit denen ihre Hirnaktivität vor und während des Sprungs aufgezeichnet wurde. Die Forscher um den Tübinger Neurowissenschaftler Surjo Soekadar interessierten sich dabei für das sogenannte Bereitschaftspotenzial – eine charakteristische elektrische Spannungsverschiebung im Gehirn, die eine bevorstehende willentliche Handlung anzeigt, und die entsteht, noch bevor sich der Handelnde bewusst wird, dass er gleich eine Bewegung ausführen wird.

Mitte der 1960er-Jahre wurde das Bereitschaftspotenzial erstmals wissenschaftlich beschrieben: Forscher maßen dazu unter Laborbedingungen die Hirnströme eines Probanden, während er hunderte von Fingerbewegungen machte. Trotz zahlreicher weiterer Studien wurde es bisher nie in lebensnahen Situation gemessen: Da die Spannungsverschiebung im Bereich von nur einigen Millionstel-Volt liegt, galten bislang nur Messungen unter strengen Laborbedingungen als möglich.

Zehn Mythen rund um das menschliche Gehirn
Der Mythos: Alkohol tötet Gehirnzellen ab
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Die Wahrheit: Mit einem Schluck Wein ist noch keine Gehirnzelle verloren. Es braucht schon einen Rausch, um Schaden anzurichten – und selbst dann sterben keine Zellen ab, sondern die Verbindungen zwischen ihnen werden gekappt. Schon nach einigen Drinks kann es zum Gedächtnisverlust kommen, der umso größer ist, je mehr getrunken wurde. Und exzessives Trinken über einen langen Zeitraum kann das Gehirn nachhaltig beschädigen.

Der Mythos: Wir haben 100 Milliarden Gehirnzellen
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Die Wahrheit: Auch das stimmt nicht. Tatsächlich sind es rund 86 Milliarden, wie Wissenschaftler 2009 herausfanden. Das macht einen enormen Unterschied: Schließlich können die übrigen 14 Milliarden Zellen das Gehirn eines anderen Lebewesens ausmachen.

Der Mythos: Wir nutzen nur zehn Prozent unseres Gehirns
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Die Wahrheit: Wir nutzen nie unser komplettes Gehirn auf einmal - trotzdem ist es stets komplett bei der Arbeit. Viele Prozesse laufen automatisiert ab und entziehen sich unserer Aufmerksamkeit. Auch der Neanderthaler setzte seinen Kopf bereits strategisch ein, er musste jedoch große Teile seines Hirnes allein auf die Sehkraft und Koordination des großen Körpers verwenden, für komplexe Denkprozesse waren deshalb nur noch geringe Kapazitäten frei.

Der Mythos: Wir haben nur fünf Sinne
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Die Wahrheit: Bei den Sinnen spricht man von Fühlen, Hören, Sehen, Riechen, Schmecken. Dabei gibt es noch zahlreiche weitere Sinne - etwa der Sinn fürs Gleichgewicht, das Zeitgefühl oder die räumliche Wahrnehmung von Lage, Bewegung und Entfernungen.

Der Mythos: Mozart-Musik steigert die Intelligenz
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Die Wahrheit: Diesen Mythos verdanken wir US-Wissenschaftlern um Frances Rauscher. Sie veröffentlichte 1993 ihre Studienergebnisse, wonach Studenten, die zehn Minuten lang Mozarts Sonate für zwei Klaviere in D-Dur (KV448) hörten, in einem Intelligenztest durchschnittlich acht bis neun IQ-Punkte besser abschnitten. Allerdings hielt die Leistungssteigerung nur etwa zehn bis 15 Minuten an. Außerdem schafften es Folgestudien nicht, die Ergebnisse zu bestätigen.

Der Mythos: Es kommt auf die Größe an
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Die Wahrheit: Menschen haben nicht das größte Gehirn - weder absolut noch im Verhältnis zu ihrer Körpergröße. Mit dem größten Gehirn überhaupt ist der Pottwal unterwegs, verglichen mit der Körpergröße hat das Spitzhörnchen das größte Gehirn. Soll heißen: In Sachen Intelligenz kommt es nicht auf die Größe des Gehirns an.

Der Mythos: Manche Menschen nutzen überwiegend eine Gehirnseite
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Die Wahrheit: Eine Unterteilung wie bei Linkshändern und Rechtshändern gibt es bei der Nutzung des Gehirns nicht. Dabei wird kreativen Menschen zwar zugeschrieben, eher die rechte Seite ihres Gehirns zu nutzen, bei logisch-rational denkenden Menschen ist es eher die linke Seite, die hier in ihren wichtigsten Verknüpfungen nachgestellt ist. Studien zeigen, dass auch dies ein Mythos ist. Zwar sind je nach Aufgabe unterschiedliche Hirnbereiche aktiv, allerdings gibt es keinen Hinweis darauf, dass es vom Individuum abhängt, welche Gehirnseite eher genutzt wird.

Mit ihrem spektakulären Bungee-Experiment wollten die Tübinger Forscher nun versuchen, das Bereitschaftspotenzial im Gehirn erstmals außerhalb eines Labors und unter Extrembedingungen zu messen. Und tatsächlich: Nach nur wenigen Sprüngen gelang es ihnen, die charakteristische Spannungsverschiebung zweifelsfrei nachzuweisen. „Das aktuelle Experiment zeigt einmal mehr, dass sich die Grenzen des technisch Machbaren immer weiter verschieben“, sagte Soekadar.

Die Ergebnisse des Experiments seien vor allem für die Weiterentwicklung sogenannter Gehirn-Maschine-Schnittstellen (Brain-Computer-Interface) wichtig, so der Forscher. Durch solche Systeme können Querschnittsgelähmte und Schlaganfallpatienten Maschinen mit ihren Hirnsignalen steuern. „Das aktuelle Ergebnis hilft uns dabei, die Zuverlässigkeit dieser Schnittstellen im Alltag wesentlich zu verbessern“, so der Forscher, der die Ergebnisse des Experiments demnächst in einem internationalen Fachjournal veröffentlichen wird. Online ist die Studie bereits jetzt einsehbar.

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