Neue Juniorprofessorin erforscht, wie Entscheidungsprozesse im Gehirn ablaufen

Mona Garvert ist neue Juniorprofessorin für Neurowissenschaften an der Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg. Sie erforscht mit Verhaltensexperimenten, Bildgebung und mathematischen Modellen, wie das Gehirn lernt und wie es Entscheidungen trifft.

Tag für Tag muss der Mensch unzählige Entscheidungen treffen. Dabei geht es oft um Banalitäten wie die Frage, ob Honig oder Marmelade aufs Frühstücksbrötchen kommt. Manchmal stehen aber auch große Lebensentscheidungen an – etwa ob man den Job wechseln sollte.

Bei Entscheidungsprozessen stehen dem Menschen meist viele Handlungsoptionen offen. Wie entscheidet das Gehirn, wie die am besten passende Reaktion aussieht? Und wie reagiert es auf Situationen, mit denen es noch nie konfrontiert war?

„Unser Gehirn sucht ständig nach Erfahrungen, die es früher gespeichert hat und aus denen es Verhaltens- und Entscheidungsmuster auch für unbekannte Situationen abstrahieren kann. Es orientiert sich sozusagen an Modellen“, erklärt Mona Garvert, neue Juniorprofessorin für Neurowissenschaften an der Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg. Diese Vorgehensweise ist sinnvoll, denn so muss das Gehirn nicht jede Alltagssituation separat neu lernen und kann schneller entscheiden.

Gehirn erstellt, aktualisiert und nutzt Modelle

Garvert interessiert sich dafür, wie das Gehirn solche Modelle erstellt, aktualisiert und nutzt, um das Verhalten zu steuern. Und sie erforscht was passiert, wenn dabei etwas schief geht – denn das kann zu psychischen Erkrankungen führen. Bei Angststörungen zum Beispiel wendet das Gehirn frühere Angsterfahrungen auf unpassende Situationen an.

Was bei all diesen Prozessen im Gehirn abläuft, untersucht die Juniorprofessorin mit einer Kombination aus Verhaltensexperimenten, bildgebenden Verfahren und mathematischen Modellierungen.

Monster in einem virtuellen Raum

In ihrer Zeit als Gruppenleiterin am Max-Planck-Institut für Kognitions- und Neuropsychologie in Leipzig hat Garvert beispielsweise folgende Studie gemacht: Versuchspersonen bewegten sich durch einen virtuellen Raum, in dem an bestimmten Orten immer wieder verschiedenfarbige Monster auftauchen. Die Personen bekamen die Aufgabe, sich diese Orte und die Farbe der Monster möglichst gut zu merken.

„Unsere Idee war, dass das Gehirn im Lauf dieser Aufgabe eine Art Karte des virtuellen Raums anlegt, und wir waren gespannt, ob wir diese Karte im Gehirn finden können“, erzählt Garvert.

Einen Tag später wurden die Teilnehmenden in einem Magnetresonanztomographen (MRT) untersucht und bekamen auf einem Monitor nach und nach Bilder der verschiedenen Monster gezeigt.

Aus der Hirnaktivität konnte Garverts Team die gesuchte Karte tatsächlich lokalisieren: Sie war im Hippocampus hinterlegt. In einem späteren Teil des Experiments mussten die Probanden ihr Wissen über die Lokalisierung der Monster anwenden. Diejenigen, bei denen im Hippocampus eine besonders gut ausgeprägte Karte hinterlegt war, wendeten das Wissen in einem späteren Entscheidungstest besonders stark an.

„Nach unserem Experiment war klar, dass der Hippocampus beim Anwenden von Verhaltensregeln aus bekannten auf unbekannte Situationen eine viel größere Rolle spielt als die Forschung bis dahin angenommen hatte.“

Therapie bei psychischen Erkrankungen verbessern

Garvert möchte mit ihrer Arbeit zum einen grundlegende Funktionsweisen des Gehirns beim Lernen und bei der Entscheidungsfindung aufdecken.

Zum anderen will sie in Kooperation mit weiteren Wissenschaftsdisziplinen dazu beitragen, dass die Diagnostik für Menschen mit psychischen Erkrankungen besser wird. Bei Angststörungen, Depression und anderen psychischen Erkrankungen können die Symptome sehr vielfältig sein und von Patient zu Patient sehr unterschiedlich ausfallen. Das erschwert es, die passende Therapie zu finden.

Abhilfe lässt sich hier mit einer Kombination aus spezifischen Verhaltensstudien und mathematischen Modellen schaffen: Damit sollte es möglich sein, die kognitiven Veränderungen, die bei psychischen Erkrankungen auftreten, eindeutiger zu charakterisieren. Und das dürfte am Ende auch zu verbesserten Therapien führen.