Hirnmechanismen zur Verhinderung automatischer Imitation

Vor fast 20 Jahren, entdeckte eine Gruppe von Neurowissenschaftlern, dass in einer, für die Ausführung von Bewegungen relevanten, Hirnregion, manche Neurone sowohl dann feuern, wenn der Affe eine Handlung ausführt als auch wenn er eine solche Handlung beobachtet. Um diese Befunde zu erklären, erarbeiteten die Forscher eine Hypothese welche besagt, dass der Beobachter die Handlung in seinem eigenen Motorsystem simuliert, als ob er/sie selbst die Handlung ausführte. Dieser Hypothese entsprechend, dient diese Simulation dazu, die Handlungen anderer zu verstehen. Auch wenn es bislang noch nicht klar ist, ob diese Simulation für das Verständnis der Handlungen anderer notwendig ist, deuten viele wissenschaftlichen Befunde daraufhin, dass auch beim Menschen das Beobachten von Handlungen anderer Netzwerke im Gehirn aktiviert, die auch aktiv sind, wenn solche Handlungen ausgeführt werden. Wie jedoch kann man diese Befunde - Beobachten von Handlungen aktiviert Motorprogramme, genau wie das Ausführen derselben Handlung - mit der Tatsache in Einklang bringen, dass man fähig ist, ohne Imitation auf beobachtete Handlungen zu reagieren? Stellen Sie sich vor, Sie wären ein Torwart der versucht den Ball beim Elfmeterschießen abzuwehren: Wenn der Schütze den Ball trifft, sollte Ihr Motorsystem so aktiviert sein, als ob Sie selbst den Schuss ausführen den Sie beobachten. Es wäre jedoch absolut nicht zielführend wenn Sie die Handlung imitieren würden, anstatt zu versuchen den Ball abzuwehren. In diesem Projekt versuche ich herauszufinden, welche Hirndynamiken es uns erlauben auf beobachtete Handlungen zu reagieren ohne diese dabei zu imitieren, also ohne dass die motorische Simulation die Handlung beeinflusst. Um diese Fragestellung zu untersuchen, werde ich Magnetenzephalographie (MEG) nutzen, eine Technik, mit der man die Aktivität von Gehirnnetzwerken millisekundengenau aufzeichnen kann. Während der MEG Sitzungen -aufgeteilt in drei Experimente- werden die Versuchspersonen zwei Handlungen beobachten, die sie passiv betrachten sollen (Exp. 1) oder auf die sie mit zwei Handlungen reagieren sollen (Exp. 2), die entweder ähnlich oder verschieden von den Beobachteten sind. Tatsächlich moduliert die Ähnlichkeit zwischen den beobachteten Handlungen und den auszuführenden Handlungen die Auswirkungen der Motorsimulation auf die Ausführung. Gleichzeitig mit der MEG Aufzeichnung, versuche ich im 3. Experiment die Hirnaktivität zu modulieren und zwar in Netzwerken, welche daran beteiligt sind, dass die geeigneten potentiellen Handlungen für die jeweilige Aufgabe vorbereitet sind. Dies ist ein bahnbrechender und aufregender Aspekt des letzten Experiments, da MEG Aktivität aufgezeichnet wird, während gleichzeitig transkranielle elektrische Stimulation genutzt wird um relevante Hirnregionen zu beeinflussen, eine Technik, deren Machbarkeit erst kürzlich demonstriert wurde.

Seit den frühen 90er Jahren wissen wir, dass unser motorisches System nicht nur Signale zur Bewegungensausführung reagiert, sondern auch auf komplexere Signale, wie z.B. die Beobachtung von Bewegungen anderer. Mutmaßlich liegt dem das sogenannte Spiegelneuronsystem zugrunde. Dieser Hypothese nach wird unser motorisches System durch Beobachten von Bewegungen aktiviert und zwar so, als ob wir diese Bewegung in unserem eigenen Motorsystem replizieren würden. Mein Projekt behandelt die Frage, warum wir nicht immerzu andere imitieren, wenn unser Motorsystem doch auf Beobachtungen reagiert, als ob wir diese Bewegung selbst ausführen würden. Genauer gesagt, warum imitieren wir nicht, während wir uns vorbereiten auf die Handlungen anderer zu reagieren. Anhand der durchgeführten Experimente, zeige ich einen plausiblen Mechanismus auf, der es uns ermöglicht unser Motorsystem zu kontrollieren, sogar in Situationen, wie z.B. bei einem Torwart, wenn die angemessene Reaktion andere Bewegungen umfasst, als die Beobachteten. Dieser Mechanismus nennt sich Prä-Selektion durch Inhibition. Wenn ähnliche Aktionen vorbereitet werden, wie die, die man beobachtet, tritt ein Phänomen mit Namen "automatische Imitation" auf, bei welchem die bloße Beobachtung einer Handlung, die sich der vorbereiteten Bewegung ähnelt, dann genau die Ausführung dieser Aktion auslöst. Dies geschieht jedoch nicht, wenn die vorbereitete und beobachtete Bewegung unterschiedlich sind. Das Hauptergebnis meines Projektes zeigt, dass diese Blockade der Signale vom Gehirn zu den Muskeln in primär sensomotorischen Hirnregionen stattfindet. Tatsächlich ist dieser Befund ein typisches Merkmal inhibitorischer Prozesse, die während der gleichzeitigen Vorbereitung und Beobachtung unterschiedlicher Aktionen auftreten. Diese Ergebnisse haben interessante Implikationen in Bezug auf die Plausibilität der Simulationsmechanismen wie sie von den Spiegelneuron-Entdeckern vermutet werden. In der Tat, könnten meine Resultate eine theoretische Lücke in der Literatur füllen, nämlich, wo im Nervensystem die Simulation der Handlungen anderer stoppt um die Kontrolle über unser Motorsystem unserem eigenen Willen zu übergeben.