Unser Gehirn arbeitet nicht bei allen Menschen mit der gleichen Geschwindigkeit – neue Forschungen deuten darauf hin, dass ein Teil des Unterschieds darauf zurückgeht, wie gut wir schnelle und langsame Informationen jonglieren.
Warum sind manche Menschen besser darin, Aufgaben zu wechseln als andere?
Eine neue Studie von Forschern der Rutgers University hat gezeigt, dass die Vernetzung und das zeitliche Timing des Gehirns zusammen helfen, zu erklären, warum manche Menschen effizienter zwischen mentalen Aufgaben wechseln und warum wir alle unterschiedliche kognitive Fähigkeiten besitzen.
Unser Gehirn verarbeitet Informationen mit unterschiedlicher Geschwindigkeit, abhängig davon, welche Art von Daten es verarbeitet und welche Hirnareale beteiligt sind.
Nicht alle Regionen des Gehirns übernehmen dieselben Funktionen: Verschiedene Bereiche und sogar verschiedene Schichten in diesen Bereichen haben unterschiedliche „neuronale Zeitskalen“, die messen, wie neuronale Schaltkreise Informationen über die Zeit integrieren.
Manche reagieren und verändern sich sehr schnell und unterstützen Reaktionen in Bruchteilen von Sekunden, während andere Informationen langsamer integrieren, was reflexionierteren Prozessen wie dem Verständnis von Kontext und Bedeutung beiträgt.
In der in Nature Communications veröffentlichten Studie wurde festgestellt, dass die Verteilung dieser Zeitskalen über den Kortex eine entscheidende Rolle dabei spielt, wie effizient das Gehirn zwischen großräumigen Aktivitätsmustern wechselt, die mit dem Verhalten verknüpft sind – zum Beispiel vom Ruhezustand zum Konzentrieren auf eine anspruchsvolle Aufgabe.
Dieses Muster variiert von Person zu Person, was darauf hindeutet, dass diese Timing-Unterschiede Teil dessen sind, was manche Gehirne schneller oder flexibler macht als andere.
„Wir haben herausgefunden, dass Unterschiede darin, wie das Gehirn Informationen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten verarbeitet, helfen zu erklären, warum Menschen in ihren kognitiven Fähigkeiten variieren“, sagte Linden Parkes, leitender Autor der Studie und Professor für Psychiatrie an der medizinischen Fakultät der Rutgers University.
„Menschen, deren Gehirnverkabelung besser mit der Art abgestimmt ist, wie verschiedene Regionen schnelle und langsame Informationen verarbeiten, zeigen tendenziell eine höhere kognitive Kapazität“, fügte er hinzu.
Das Team der Rutgers-Universität untersuchte, wie das Gehirn Signale empfängt und wie es seine weiße Substanz einsetzt, um sie zu integrieren, sodass Informationen über Regionen hinweg geteilt und zu kohärentem Verhalten verbunden werden.
Dazu analysierten die Forscher Bildgebungsdaten von 960 Personen, kartierten die Konnektivität jedes Gehirns und verwendeten mathematische Modelle, um nachzuvollziehen, wie Informationen im Gehirn über die Zeit fließen.
In dem Modell arbeitete jede Hirnregion mit ihrer eigenen bevorzugten Reaktionsgeschwindigkeit, wobei die Forscher diese Geschwindigkeiten so anpassten, bis die simulierte Gehirnaktivität den realen Hirnscan-Daten ähnelte. Gehirne, deren Zeiten besser abgestimmt waren, brauchten nur einen kleinen Impuls, um zwischen Aktivitäten zu wechseln, was bedeutete, dass es den realen Gehirnen ebenfalls weniger Anstrengung abforderte, sich zu verändern.
Die Studie fand heraus, dass diese Muster mit genetischen, molekularen und zellulären Merkmalen jeder Hirnregion verbunden sind.
Als das Team diese Timing-Karten mit der Leistung der Probanden bei normierten Denktests verglich, zeigte sich, dass Personen, deren Gehirne Zustandswechsel im Modell effizienter durchführten, tendenziell besser abschnitten, was auf einen Zusammenhang zwischen der Leichtigkeit, mit der das Gehirn Zustände wechselt, und der allgemeinen Denkfähigkeit hindeutet.
Die Forscher werden nun Erkrankungen wie Schizophrenie, bipolare Störung und Depression untersuchen, um zu prüfen, wie Störungen in der Konnektivität des Gehirns und neuronalen Zeitskalen die Informationsverarbeitung beeinflussen können.
