Wir werden zu Multitasking-Wesen: Wir arbeiten am Computer, hören dabei Musik und nehmen gleichzeitig noch den Eingang einer SMS aufmerksam zur Kenntnis. Eine Studie hat nun das Geheimnis unserer Fähigkeit gelüftet, aus mehreren Informationen eine relevante Information auszuwählen. Welcher Mechanismus ist für das Sortieren von gleichzeitig wahrgenommenen Informationen zuständig? Wie wählt unser Gehirn die richtigen Informationen aus? Mäuse haben uns diesbezüglich erhellende Einblicke gegeben ...

Je nach Kontext wählen wir ständig die Elemente aus, denen wir unsere Aufmerksamkeit widmen möchten. Es bestand zwar ein Konsens bezüglich der Rolle des präfrontalen Kortex und des Thalamus bei dieser Auswahl, er musste jedoch noch bewiesen werden. Und genau das ist einem Forscherteam des Instituts für Neurowissenschaften der University of New York mit jener Studie gelungen, die in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht wurde. Die Wissenschaftler stellten Mäuse vor eine Aufgabe, die sie dazu zwang, ihre Aufmerksamkeit gezielt zu verteilen. Dadurch konnten die diesem Prozess zugrunde liegenden Kreisläufe analysiert werden. Nachstehend beschreiben wir dieses unglaubliche Experiment.

Zunächst sind für die Durchführung von optogenetischen Tests genetisch veränderte Mäuse erforderlich. Das neue Forschungsgebiet der Optogenetik ermöglicht es, die Neuronen lichtempfindlich zu machen und durch Lichtstimulation zu aktivieren. So kann man bei diesen Mäusen bestimmte Kreisläufe im Gehirn gezielt „ein- oder ausschalten“. In einem nächsten Schritt muss man der Maus mithilfe von binauralen Tönen (Tönen, die aufgrund eines physischen Reizes im Gehirn auftauchen) beibringen, auf eine Belohnung (in diesem Fall Milch) zu warten. Hierzu gibt es zwei Methoden: Die Maus wird entweder darauf konditioniert (man spielt ihr einen „blauen“ Ton mit 11 kHz vor), ein Tonsignal abzuwarten, und man lenkt sie mit einem Lichtblitz ab, oder man konditioniert sie (durch Vorspielen eines „braunen“ Tons mit 10 kHhz) darauf, ein visuelles Signal abzuwarten, und lenkt sie mit einem Ton ab. In beiden Fällen muss die Maus den richtigen sensorischen Kanal wählen, um den Eingang des Störsignals zu ignorieren. Die Forscher konnten den präfrontalen Kortex also absichtlich durch Optogenetik stören, um seine Rolle bei der Auswahl von visuellen und auditiven Reizen deutlicher zu machen. Die elektrische Aktivität in diesem Bereich des Gehirns sowie in einem weiteren genau eingegrenzten Bereich des Thalamus, dem retikulären Thalamuskern (RTK), wurde gemessen. Welche Ergebnisse sind aus dem Experiment hervorgegangen?

Zunächst sind die Neuronen des RTK, die das Hörvermögen kontrollieren, aktiver als jene, die das Sehvermögen kontrollieren, wenn die Maus den Ton wahrnehmen und das Licht ignorieren muss, um ihre Belohnung zu erhalten. Im gegenteiligen Fall, wenn die Maus ihre Aufmerksamkeit nicht auf den Ton, sondern auf das Licht konzentrieren muss, sind die Neuronen des RTK, die das Sehvermögen kontrollieren, aktiver. Indem sie mithilfe der Optogenetik die untersuchten Bereiche des Gehirns „ein- oder ausgeschaltet“ haben, konnten die Forscher den Ablauf des Mechanismus bestimmen, der für die Aufmerksamkeit (Konzentration auf den richtigen wahrnehmbaren visuellen/akustischen Reiz) und die Hemmung (Neutralisierung des irrelevanten Reizes) zuständig ist. Wenn der RTK gestört wurde (ausgeschaltet wurde), nahm die Fähigkeit der Mäuse, die gegensätzlichen visuellen/akustischen Reize richtig auszuwählen, ab.

Nehmen wir den Fall, in dem die Maus ein „blaues“ Geräusch hört. Sie „weiß“, dass sie sich auf den Ton und nicht auf den Lichtblitz konzentrieren muss, wenn sie ihre Portion Milch haben will. Was geschieht in ihrem Gehirn? Der präfrontale Kortex erteilt dem retikulären Thalamuskern den Befehl, die akustische Information auszuwählen. Anschließend kontrolliert der RTK als Schaltzentrale die Aufmerksamkeit, indem er vorausschauend die Neuronen aktiviert, die das Hörvermögen steuern, und jene „deaktiviert“, die das Sehvermögen steuern.

Diese Studie bestätigt, dass wir nicht in der Lage sind, zwei Dinge gleichzeitig richtig zu tun, weil „die Antizipation einer bevorstehenden Aufgabe die Leistungsfähigkeit bei der aktuell ausgeführten Aufgabe stört“. Besteht somit folglich nicht die Gefahr einer Übersättigung des RTK, wenn der moderne Mensch immer „aufmerksamer“ für so gut wie zeitgleich eingehende sensorische Reize sein muss?