Das aufmerksame Gehirn hüpft alle 250 Millisekunden und konzentriert sich nicht kontinuierlich

Die Aufmerksamkeit springt schnell zwischen Fokussierung und weiterem Blick hin und her. Bild: Danielle Alio, Office of Communications

Neurowissenschaftler haben bei Menschen und Makaken herausgefunden, dass Aufmerksamkeit ein schneller rhythmischer Prozess zwischen Konzentration und Ablenkung ist

Das Bewusstsein simuliert die Welt und täuscht die Menschen über Brüche und Irritationen hinweg. Wie die Maschinerie der Illusion arbeitet, lässt sich an manchen Wahrnehmungstäuschungen erkennen, die den Bruch zwischen den sensorischen Daten und der Konstruktion der bewussten Wahrnehmung offenbaren.

Beim Sehen gleitet das Auge beispielsweise nicht kontinuierlich über die Szene, sondern springt ruckartig und fixiert gelegentlich Ausschnitte, während immer wieder ein Lidschlag erfolgt. Das Gehirn blendet die Sprünge und Fixierungen ebenso wie die kurzen Dunkelheiten aus und erstellt eine kontinuierliche Szene. Wenn wir uns auf etwas in dieser Szene konzentrieren, findet ein ähnlicher Prozess statt. Auch die Aufmerksamkeit hüpft oder pulsiert, während wir der Überzeugung sind, eine Szene festzuhalten und fortwährend anzuschauen.

Nach Untersuchungen an Menschen und Affen von Wissenschaftlern der Princeton University und der University of California-Berkeley springt die Aufmerksamkeit viermal in der Sekunde hin und her. "Wahrnehmung ist diskontinuierlich", so die Neuropsychologin und Hauptautorin Sabine Kastner, "sie geht rhythmisch durch kurze Zeitfenster." Auch die Aufmerksamkeit funktioniert nicht so, dass Neuronen über eine gewisse Zeit kontinuierlich "feuern".

Die Wissenschaftler beschreiben die Aufmerksamkeit metaphorisch als eine Art Strahl oder Scheinwerfer, der viermal in der Sekunde stärker und schwächer wird. Das erlaubt auch der Wahrnehmung zu scannen, was ansonsten noch geschieht, um vor Überraschungen während der Ablenkung durch die Konzentration gefeit zu sein.

Die Wissenschaftler zeichneten von 15 Epilepsiepatienten, die vor einer Operation mit Elektroden untersucht wurden, die Hirnströme beim Ausführen von zwei Aufgaben auf, die räumliche Aufmerksamkeit verlangten. Dabei entdeckten sie, dass Theta-Wellen, eines der EEG-Frequenzbänder, die mit Schläfrigkeit oder leichtem Schlaf verbunden sind, mit der Aufmerksamkeit verbunden sind und diese rhythmisch strukturieren. Es sind intrinsische Oszillationen des neuronalen Aufmerksamkeitsnetzwerkes, die die kortikale Erregbarkeit und den Informationsfluss kontrollieren.

Kastner sagt, man habe zwar die Gehirnwellen mit der Erfindung des EEG gekannt, aber nicht wirklich gewusst, wozu diese dienen: "Wir können nun die Gehirnrhythmen zum ersten Mal mit unserem Verhalten auf der Grundlage von Moment zu Moment verbinden." Es seien evolutionär alte rhythmische Prozesse, die sich auch bei nicht-menschlichen Primaten finden. Das Team um Kastner hatte bei Makaken den neuronalen Prozess der Aufmerksamkeit untersucht und kam zu denselben Ergebnissen wie die Wissenschaftler um Robert Knight unter Mitarbeit von Kastner bei Menschen. Beide Studien wurden in der Zeitschrift Neuron veröffentlicht.

Die Aufmerksamkeit wird nicht ganz unterbrochen, aber alle 250 Millisekunden wechselt sie ab zwischen einem fokussiertem Zustand und einer breiteren Ausrichtung. Deswegen gibt es viermal in der Sekunde die Möglichkeit, die Aufmerksamkeit woanders hin zu richten, was auch heißt, abgelenkt zu werden.

Evolutionär müsse dieses Hüpfen zwischen engerer und weiterer Aufmerksamkeit einen Vorteil geboten haben. Wenn man sich zu intensiv und ausschließlich auf etwas konzentriert, könne man leichter überrascht werden, vermuten die Wissenschaftler.

Das könnte heute in sicheren Lebensverhältnissen zum Problem werden, wo mitunter hohe Aufmerksamkeit über längere Zeit abverlangt wird. Auf der anderen Seite könnte die oszillierende Aufmerksamkeit auch Multitasking begünstigen, also das Springen zwischen zwei oder mehr Aufgaben, die Aufmerksamkeit verlangen.

Die Wissenschaftler gehen davon aus, was sie schon zwangsweise müssen, um die Forschung weiterführen zu können, dass sich aus den Ergebnissen neue Behandlungsformen von neuropsychiatrischen Störungen ergeben können.

Wenn die Aufmerksamkeit ein verteilter rhythmischer Prozess ist, könne man nicht einfach das Gleichgewicht zwischen Erregung und Hemmung verändern, sondern müsse in die zugrundeliegende "rhythmische Architektur" eingreifen. Gedacht wird an "rhythmische nichtinvasive Gehirnstimulation". Möglicherweise für Menschen, die unter ADHS leiden? Also Gehirnstimulation und Elektroden statt Ritalin? Aber das ist reine Spekulation. (Florian Rötzer)

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