Ihr Gehirn, die Vorhersage-engine: Wie Erwartungen beeinflussen das lernen

Während des Lernens, das Gehirn ist eine Vorhersage-engine, die ständig macht Theorien über unsere Umwelt und genau registriert, ob eine Annahme wahr ist oder nicht. Ein team von Neurowissenschaftlern der Ruhr-Universität Bochum hat gezeigt, dass die Erwartungen in diesen Prognosen beeinflusst die Aktivität der verschiedenen Gehirn-Netzwerke. Dr.-Bin Wang, Dr. Lara Schlaffke und Privatdozent Dr. Burkhard Pleger von der Neurologischen Klinik Berufsgenossenschaftliches Universitätsklinikum Bergmannsheil Bericht über die Ergebnisse in zwei Artikeln, die veröffentlicht wurden im März und April 2020 in den Zeitschriften Großhirnrinde und „Journal of Neuroscience“.

Die Forscher identifizierten zwei wichtige Regionen im Gehirn: der thalamus spielt eine zentrale Rolle bei der Entscheidungsfindung. Der insuläre cortex, auf der anderen Seite, ist besonders aktiv, wenn es klar ist, ob die richtige oder die falsche Entscheidung getroffen wurde. „Die Erwartung während des Lernens dann regelt bestimmte verbindungen im Gehirn und damit die Vorhersage für das lernen relevanten sensorischen Wahrnehmung“, sagt Burkhard Pleger.

Fokus auf den Prozess der Entscheidungsfindung

Für die Untersuchung nutzte das team eine Lern-Aufgabe, die konzentriert sich auf die Entscheidungsprozesse bei der Wahrnehmung der Hautkontakt im Gehirn. „Es ist wie das lernen, ein computer-Strategie-Spiel mit einem game-pad, wodurch das sensorische feedback zu bestimmten Finger auf bestimmte Reize,“ vergleicht Pleger. „Der Punkt ist, dass ein gewisser touch stimulus zum Erfolg führt und dass diese erlernt werden muss, von stimulation zu stimulation.“

28 Teilnehmer erhielten entweder taktilen Reiz A oder B auf der index finger in jedem Testlauf. An der Knopfdruck, Sie hatten dann, um vorherzusagen, ob die nachfolgenden taktile Reiz die gleiche wäre oder nicht. Die Wahrscheinlichkeit von A und B wurde ständig verändert, was die Teilnehmer mussten lernen, sich von Vorhersage zu Vorhersage.

Strategie-Analyse

Während des Tests werden die Teilnehmer in die Aktivität des Gehirns untersucht wurde mithilfe der funktionellen Magnetresonanztomografie. Die Forscher waren besonders daran interessiert, die Probeläufe, in denen die Teilnehmer änderten Ihre entscheidungsstrategie. Sie stellten die Frage, inwieweit die Veränderung von Erwartungen beeinflusst die Aktivität des Gehirns.

Zu den Forschern, zwei Regionen des Gehirns Stand: der thalamus und der insuläre Kortex. Der thalamus verarbeitet Informationen, die aus der sensorischen Organe oder andere Bereiche des Gehirns und leitet es weiter an das Großhirn. Es wird auch als das Tor zum Bewusstsein.

Eine neue Rolle für den thalamus

Mit Hilfe der funktionellen Magnet-Resonanz-Bilder konnten die Forscher zeigen, dass verschiedene verbindungen im Gehirn zwischen dem präfrontalen cortex und der thalamus waren verantwortlich für die Aufrechterhaltung eines learning-Strategie oder änderung der Strategie. Je höher die Erwartungen vor der Entscheidung, die früher die Strategie wurde beibehalten und desto geringer ist die Stärke dieser verbindungen. Mit niedrigen Erwartungen, es wurde eine änderung der Strategie und den Regionen schien zu interagieren viel stärker mit einander. „Das Gehirn scheint besonders aktiv, wenn ein learning-Strategie muss geändert werden, es braucht zwar deutlich weniger Energie, um zu halten eine Strategie“, schließt Pleger.

„So weit, den thalamus angesehen wurde, wie ein Schalter,“ so der Neurowissenschaftler. „Unsere Ergebnisse unterstreichen die Rolle bei höheren kognitiven Funktionen, mit deren Hilfe die Entscheidungsfindung, während Sie lernen. Also der thalamus ist nicht nur ein Tor zur sinnlichen Bewusstseins, sondern es scheint in Verbindung zu kognitiven Prozessen, die dazu dienen, beispielsweise, um Entscheidungen zu treffen.“

Auswirkungen auf die sensorische Wahrnehmung