Unser Gehirn nutzt Wahrscheinlichkeiten zur zeitlichen Vorhersage von Ereignissen

Menschen reagieren auf eine Umwelt, die sich fortlaufend und mit unterschiedlicher Geschwindigkeit verändert. Ob beim Videospiel, das auf Millisekunden reagiert, oder im Boxring, wo Bewegungen antizipiert werden müssen: Die zeitliche Vorhersage des Gehirns sorgt dafür, dass wir wissen, wann etwas geschieht, und bereitet uns auf zukünftige Ereignisse vor, sodass wir flexibel auf neue Situationen reagieren können.

Dazu wurde eine neue Studie von Neurowissenschaftlern des Ernst Strüngmann Instituts der Max-Planck-Gesellschaft, der Goethe-Universität Frankfurt, des Max-Planck-Instituts für empirische Ästhetik und der New York University in „Proceedings of the National Academy of Sciences“ veröffentlicht.

Die Forschung zeigt, dass das Gehirn kontinuierlich einschätzt, wie wahrscheinlich es ist, dass etwas innerhalb der nächsten drei Sekunden passiert – und diese Einschätzung nutzt, um schnelle und genaue Reaktionen vorzubereiten.

Wie das Gehirn „weiß”, wann etwas passieren wird

Mithilfe psychophysischer Experimente haben die Forschenden gemessen, wie schnell Menschen auf einfache visuelle und akustische Signale wie Blitze oder Töne reagierten, während sie sorgfältig kontrollierten, wann diese Signale wahrscheinlich auftreten würden. Aus diesen Experimenten haben sie zwei Schlüsselprinzipien identifiziert, die das Gehirn zur Vorhersage des Zeitpunkts von Ereignissen nutzt. Das Gehirn verwendet dieselbe grundlegende Wahrscheinlichkeitsberechnung, unabhängig davon, ob ein Ereignis in wenigen hundert Millisekunden oder in mehreren Sekunden erwartet wird. Das bedeutet, dass das Gehirn die Zukunft über verschiedene Zeitspannen hinweg – bis zu mindestens drei Sekunden – auf konsistente Weise vorhersagt.

Gleichzeitig schärft die Wahrscheinlichkeit das Zeitgefühl. Denn wenn ein Ereignis zu einem bestimmten Zeitpunkt wahrscheinlicher ist, verfolgt das Gehirn die Zeit präziser. Ist es dagegen weniger wahrscheinlich, wird auch das Zeitgefühl ungenauer. Diese Erkenntnis stellt damit auch einen klassischen Erklärungsansatz in der Psychologie und Neurowissenschaft in Frage, die als Webersches Gesetz bekannt ist und besagt, dass die Genauigkeit des Zeitgefühls nicht von der Wahrscheinlichkeit abhängt.

Hochflexibel und effizient: Das Gehirn nutzt einfache Schlüsselprinzipien

„Unsere Forschungsarbeit zeigt, dass das Gehirn sich auf einfache und flexible Prinzipien stützt: Es sagt den Zeitpunkt zukünftiger Ereignisse in verschiedenen Situationen und Geschwindigkeiten auf die gleiche Weise voraus. Dies hilft zu erklären, warum sich Menschen so leicht an neue Umgebungen anpassen können,“ sagt Erstautor Dr. Matthias Grabenhorst zu den Ergebnissen.

Diese Erkenntnisse können laut den Autoren helfen, viele Aspekte des menschlichen Verhaltens besser zu verstehen, darunter Aufmerksamkeit, Entscheidungsfindung oder auch Störungen, die das Timing und die Vorhersage beeinträchtigen. Die Studie beleuchtet, wie sich das Gehirn kontinuierlich auf die nahe Zukunft vorbereitet – Sekunde für Sekunde.

Weitere Einblicke in die Fähigkeiten des Gehirns:

Gehirn und Vorstellungskraft: Wie das geistige Auge uns bei Lernen und Veränderungen hilft