Dank einem Wechselspiel aus Hemmung und Enthemmung bestimmter Areale kann unser Gehirn die Verarbeitung besonders wichtiger Reize stets gewährleisten. Neuronale Alpha-Oszillationen regulieren den Informationsfluss in bestimmten Gehirnregionen herunter, sodass Kapazitäten für die Verarbeitung neuer Reize frei werden. „Das richtige Timing von Alpha-Oszillationen hängt stark mit der Leistung in kognitiven Aufgaben und Wahrnehmungstests zusammen“, erklärt Privatdozent Dr. Hubert Dinse vom Institut für Neuroinformatik und der Abteilung für Neurologie am Bergmannsheil.

Bislang war allerdings unklar, ob sich Lernleistungen auch durch Alpha-Oszillationen beeinflussen lassen. Um das zu klären, brachte das Team, zu dem neben Hubert Dinse Marion Brickwedde und Marie C. Krüger gehören, jungen gesunden Menschen bei, ihre Alpha-Oszillationen herauf- oder herunter- zu regulieren.

Gedanken und Gefühle beeinflussen die Oszillationen

Dazu nahmen die Probandinnen und Probanden an zwei aufeinander folgenden Tagen an einem sogenannten Neurofeedbacktraining teil, in dem sie in Echtzeit Rückmeldung über ihr Gehirnsignal in Form von Farben auf einem Computerbildschirm bekamen. „So konnten die Teilnehmer lernen, durch welche Gedanken oder Gefühle sie eine Verstärkung oder Verringerung von Alpha-Oszillationen in Tastsinn-verarbeitenden Regionen des Gehirns hervorrufen können“, erklärt Marion Brickwedde.

Im Anschluss daran wurde der rechte Zeigefinger der Teilnehmer für 20 Minuten elektrisch stimuliert. Das regt kortikale Lernprozesse an und verbessert den Tastsinn. Dieser Prozess ist unabhängig von Vorerfahrung, Motivation oder Aufmerksamkeit und ermöglicht somit eine besonders effiziente Untersuchung der kortikalen Grundlagen des Lernens.

Lernerfolg verstärkt sich oder bleibt aus

Bei Teilnehmern, die ihre Alpha-Oszillationen erfolgreich verstärken konnten, verbesserte sich der Tastsinn besonders stark. Im Gegensatz dazu verbesserten sich Teilnehmer, die ihre Alpha-Oszillationen verringerten, im Durchschnitt durch die Stimulation gar nicht.

Mögliches Mittel in Alltag, Reha und Klinik

Erklären lässt sich dieser Prozess durch eine gezielte neuronale Ressourcenverteilung. Starke Alpha-Oszillationen verringern die Informationsverarbeitung, wodurch viele neuronale Ressourcen frei werden, die dann für wichtige eintreffende Informationen zur Verfügung stehen. Sind nur wenige Ressourcen verfügbar, wie das bei niedrigen Alpha-Oszillationen der Fall ist, ist die Informationsverarbeitung weniger effizient. „Alpha-Neurofeedbacktraining könnte also ein Mittel darstellen, Lernerfolg in alltäglichen, aber auch in rehabilitativen oder klinischen Kontexten zu verstärken“, folgert Hubert Dinse.

wissenschaftliche Ansprechpartner:
Dr. Hubert Dinse
Neural Plasticity Lab
Institut für Neuroinformatik
Ruhr-Universität Bochum
Tel.: 0234 32 25565
E-Mail: hubert.dinse@rub.de

Originalpublikation:
Marion Brickwedde, Marie C. Krüger, Hubert R. Dinse: Somatosensory alpha oscillations gate perceptual learning efficiency, in: Nature Communications, 2018, DOI: 10.1038/s41467-018-08012-0

idw 2019/01