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Bei riskanten Entscheidungen konkurrieren zwei Hirnsignale
Wer zwischen möglichem Gewinn und drohendem Verlust abwägt, zeigt im orbitofrontalen Cortex zwei räumlich getrennte, gegenläufige Aktivitätsmuster. Direkte Hirnableitungen bei sechs Patienten zeigen, dass diese Muster vor einer Entscheidung zwischen Annäherung und Vermeidung schnell wechseln und sich etwa eine halbe Sekunde vor der Reaktion zunehmend auf die spätere Wahl ausrichten.
San Francisco (U.S.A.). Bei riskanten Entscheidungen muss das Gehirn mögliche Gewinne gegen drohende Nachteile abwägen, wobei der orbitofrontale Cortex hinter den Augen eine wichtige Rolle spielt. Seine schnelle Aktivität ist mit bildgebenden Verfahren nur schwer zu erfassen, weshalb bislang unklar war, wie einzelne Bereiche dieser Hirnregion in den letzten Momenten vor einer Wahl zusammenwirken.
Forscher der University of California, San Francisco (UCSF) um Dr. Clara Kwon Starkweather haben diesen Prozess nun direkt im menschlichen Gehirn verfolgt. Dafür nutzten sie Elektroden, die sechs Patienten aus klinischen Gründen in den orbitofrontalen Cortex implantiert worden waren, und zeichneten während eines Computerspiels die Hirnaktivität auf. In 192 bis 220 Durchgängen mussten die Teilnehmer zwischen möglichen Rubin-Gewinnen und dem Risiko von Verlusten durch Bomben entscheiden.
Die Elektroden zeichneten hochfrequente Aktivität zwischen 70 und 150 Hertz auf, die eng mit der Aktivität größerer Nervenzellverbände zusammenhängt, und nach der Datenbereinigung blieben 100 Kontakte für die Auswertung. Besonders deutlich zeigte sich ein räumlicher Gegensatz entlang der Achse von der Mitte zur Außenseite des orbitofrontalen Cortex.
Kontakte nahe der medialen Orbitofrontalfurche steigerten ihre Aktivität vor einer Annäherungsentscheidung, während weiter außen liegende Kontakte vor derselben Wahl eine Abnahme zeigten. Dieser Gegensatz blieb bestehen, wenn die Forscher den subjektiven Wert der Angebote sowie die konkreten Belohnungs- und Bestrafungsgrößen statistisch berücksichtigten. Damit spiegelte das Muster nicht nur wider, wie attraktiv oder riskant ein Angebot war, sondern enthielt zusätzliche Information über die bevorstehende Wahl.
Auch die Aktivität räumlich getrennter Elektroden war häufig gegenläufig. Von 486 untersuchten Elektrodenpaaren waren 63 negativ korreliert, 45 davon auch nach strenger Korrektur für Mehrfachvergleiche, wobei die beiden Kontakte solcher Paare im Mittel knapp 18 Millimeter auseinanderlagen. Elektrische Stimulationen bei zwei Patienten zeigten zudem funktionelle Verbindungen zwischen medialen und lateralen Bereichen.
Ein Rechenmodell mit zwei gegensätzlich abgestimmten Knoten zeigte, wie eine solche Architektur Entscheidungen hervorbringen könnte. Bei eindeutigen Angeboten stabilisierte sich das Modell rasch in einem Annäherungs- oder Vermeidungszustand, während es bei Konflikten zwischen Belohnung und Bestrafung häufiger zwischen beiden Zuständen wechselte. Die Autoren betonen, dass dieses Modell einen möglichen Mechanismus beschreibt und keine gegenseitige Hemmung im Gehirn beweist.
Anschließend prüfte das Team, ob sich vergleichbare Zustandswechsel auch in den tatsächlichen Hirnsignalen erkennen lassen. Ein Decoder sagte die spätere Entscheidung aus den Elektrodenmustern im besten Zeitfenster mit durchschnittlich 65,5 Prozent Genauigkeit voraus und lag damit über einer Kontrollanalyse mit zufällig vertauschten Entscheidungen. In einer zeitlich feineren Analyse zeigten sich innerhalb einzelner Durchgänge rasche Wechsel, wobei ein Zustand im Mittel rund 72 Millisekunden anhielt.
Entscheidend war, dass sich die Zustände kurz vor der Reaktion zunehmend an der späteren Wahl ausrichteten. Bei Annäherungsentscheidungen überwog der passende Zustand in allen geprüften Zeitfenstern ab 500 Millisekunden vor der Reaktion, bei Vermeidungsentscheidungen ab 450 Millisekunden. Je größer der Entscheidungskonflikt war, desto mehr Zustände durchliefen die Patienten und desto häufiger wechselte das Muster zwischen ihnen.
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