Welche Bereiche sind im Gehirn aktiv, wenn es eigene Vorhersagen über Ereignisse mit tatsächlichen Erfahrungen abgleicht?

Worum geht es?

KLARpsy-Texte bereiten Forschungsergebnisse aus der Psychologie für die Öffentlichkeit auf. Dieser KLARpsy-Text wurde von Mitarbeitenden des Leibniz-Instituts für Psychologie verfasst. Der KLARpsy-Text fasst die Übersichtsarbeit mit dem Titel Disentangling predictive processing in the brain: a meta-analytic study in favour of a predictive network zusammen. Diese Übersichtsarbeit beinhaltet eine Metaanalyse. Die Übersichtsarbeit wurde 2021 veröffentlicht. Sie stammt von Linda Ficco und acht weiteren Forschenden von der Universität Turin in Italien und der Universität Jena.

Was war das Ziel der Übersichtsarbeit?

Hintergrund:

Laut der versucht unser Gehirn andauernd anhand bereits bekannter Informationen Sinneseindrücke und Erfahrungen vorherzusagen. Diese Vorhersagen gleicht es dann mit den tatsächlichen Umwelterfahrungen ab. Dies geschieht automatisch und ist uns in der Regel nicht bewusst. Wir sehen zum Beispiel einen Fußgänger auf der anderen Straßenseite, der sich von uns entfernt. Dann kommt ein LKW angefahren und verdeckt den Fußgänger. Unser Gehirn berechnet nun auf der Grundlage unserer Erfahrungen, dass der Fußgänger wieder hinter dem LKW auftauchten wird und sich noch weiter entfernt hat. Diese Vorhersage vergleicht es mit dem, was wirklich passiert.

Forschungsfrage:

Mit ihrer Übersichtsarbeit wollten die Forschenden herausfinden:

1. Welche Gehirnbereiche sind aktiv, wenn das Gehirn eigene Vorhersagen über Ereignisse mit tatsächlichen Erfahrungen abgleicht?
2. Gibt es ein bestimmtes Netzwerk im Gehirn, das für die Vorhersage und den Abgleich zuständig ist?

Wie sind die Forschenden in der Übersichtsarbeit vorgegangen?

Welche Studien haben die Forschenden für die Übersichtsarbeit gesucht?

Die Forschenden suchten nach Studien, die bei gesunden Erwachsenen mittels das gesamte Gehirn abbildeten. Die Studien mussten die Gehirne der Menschen während Aufgaben zur Vorhersage gemessen haben.

Welche Studien haben die Forschenden für die Übersichtsarbeit gefunden?

Die Forschenden fanden insgesamt 70 Studien mit 1 689 Teilnehmenden. Die Studien wurden alle vor dem Jahr 2019 veröffentlicht.

Was haben die Forschenden in der Übersichtsarbeit gemacht?

In den 70 Studien schauten die Forschenden, welche Bereiche des Gehirns während der Vorhersage und dem Abgleich mit den tatsächlichen Erfahrungen aktiv waren. Außerdem untersuchten die Forschenden, ob es ein Netzwerk im Gehirn gibt, das dabei besonders aktiv zusammenarbeitet.

Was haben die Forschenden in der Übersichtsarbeit untersucht?

Folgende Merkmale haben die Forschenden untersucht:

• Gehirnaktivität während verschiedener Bedingungen

  • Vorhersagefehler: zum Beispiel wird plötzlich ein unerwarteter Ton eingespielt
  • Lernen von bestimmten Vorhersagen: zum Beispiel wird ein immer gleicher Ablauf gelernt
  • allgemeine Vorhersage: Aktivität, wenn man beide Bedingungen zusammenfasst

• Gehirnregionen, die für die allgemeine Vorhersage zusammenarbeiten

Hinweis der KLARpsy-Autor:innen

Sollten Ihnen Begriffe in diesem Abschnitt nicht vertraut sein, finden Sie eine Erklärung im KLARsaurus-Wörterbuch.

Was sind die wichtigsten Ergebnisse?

• Wenn etwas Unerwartetes wie ein plötzlicher Ton eintrat, hing das mit bestimmten Gehirnbereichen zusammen. Aktiv war dabei vor allem die linke untere Stirnwindung. Ein weiterer Bereich, der während des Vorhersagefehlers aktiv war, war die linke vordere .
• Bei gelernten Vorhersagen zeigte sich kein bedeutsamer Zusammenhang mit der Aktivität in bestimmten Gehirnbereichen.
• Die allgemeine Vorhersage hing mit der Aktivität in bestimmten Gehirnbereichen zusammen. Besonders aktiv war ein Bereich im linken äußeren Stirn- und Scheitellappen.
• Bei der allgemeinen Vorhersage zeigte sich ein großes Netzwerk aus Gehirnbereichen, die vor allem in der linken Gehirnhälfte lagen. Die untere Stirnwindung, der , der und das zeigten zusammenhängende Aktivität. Die obere Stirnwindung beider Gehirnhälften war auch Teil des Netzwerks.

Wie lassen sich die Ergebnisse bewerten?

Was ist die Ursache für die Ergebnisse?

In der Übersichtsarbeit wurde ein Zusammenhang zwischen der Vorhersage über Ereignisse und Sinneseindrücke und der Aktivität in bestimmten Bereichen des Gehirns beobachtet. Wegen der Art der Studien, die berücksichtigt wurden, kann man nicht sicher sagen, dass die Vorhersage die Gehirnaktivität auch verursacht. Oder ob es andersherum ist: Dass die Gehirnaktivität die Vorhersage und den Abgleich mit der Umwelt verursacht.

Sind die Ergebnisse durch eingeschränktes Veröffentlichen von Studien verzerrt?

• Worum geht es? Eindeutige Forschungsergebnisse lassen sich leichter veröffentlichen als uneindeutige Ergebnisse. Das ist für Übersichtsarbeiten problematisch. Sie können unveröffentlichte Ergebnisse nämlich nicht berücksichtigen.

• Was bedeutet das für die vorliegende Übersichtsarbeit? Die Forschenden fanden Hinweise auf solche Verzerrungen. Sie haben sich bemüht, diese Verzerrungen zu berücksichtigen. Sie nehmen deshalb an, dass der Unterschied in der gleichzeitigen Gehirnaktivität tatsächlich ähnlich groß ist wie in ihrer Übersichtsarbeit berechnet.

Wie zuverlässig sind die Ergebnisse?

Die Forschenden geben zu bedenken: Die Ergebnisse der einzelnen Studien waren sehr verschieden. Zudem nutzen die Studien sehr unterschiedliche Experimente, um zum Beispiel die Vorhersage eines Bildes oder eines Tons zu untersuchen. Das Ergebnis der Metaanalyse ist dadurch unsicher.

Welchen Alltagsbezug sehen die Forschenden in der Übersichtsarbeit?

Die Forschenden merken an, dass manche psychischen Störungen wie zum Beispiel damit einhergehen könnten, dass die Betroffenen Probleme damit haben, Situationen richtig vorherzusehen und sich darauf einzustellen. Die Kenntnis über die Hirnregionen, die für diese Fähigkeit wichtig sind, könnte helfen, diese psychischen Störungen besser zu verstehen.

Was ist noch zu beachten?

Wer hat die Übersichtsarbeit finanziert?

Die Erstellung der Übersichtsarbeit wurde nicht durch Dritte, zum Beispiel Stiftungen oder Unternehmen, finanziell gefördert oder unterstützt.

Berichten die Forschenden in der Übersichtsarbeit eigene Interessenkonflikte?

Die Forschenden berichten, dass keine bei ihnen vorliegen.