Gehirn-Fluglotse erklärt endlich, wie es all diese Informationen jongliert

Das menschliche Gehirn ist im Grunde ein chaotischer Flughafen der Gedanken, der ständig parallele Flüge managt, wie sich Richtungen zu merken, ein Fahrzeug zu steuern und sich über eine plötzliche Straßensperrung zu sorgen. Ein Schlüsselspieler in dieser Luftshow ist der frontoparietale Kortex, das Informationszentrum des Gehirns, das wie ein überarbeiteter Fluglotse fungiert. Neue Forschungsergebnisse der University of Iowa haben nun gezeigt, dass dieses Zentrum keine starre Schaltzentrale ist, sondern ein flexibles Netzwerk, das seine Verbindungen je nach Bedarf im Moment ändert.

Mithilfe von Experimenten, die Computermodellierung mit Gehirnbildgebung kombinierten, fanden die Forscher heraus, dass der frontoparietale Kortex nicht auf feste Weise mit dem Rest des Gehirns kommuniziert. Stattdessen verschieben sich seine Verbindungen je nach Art der benötigten Informationen in verschiedenen Phasen einer Entscheidung. Die in der Zeitschrift Journal of Neuroscience veröffentlichten Ergebnisse könnten dazu beitragen, künftige Untersuchungen zu neurologischen und psychiatrischen Erkrankungen wie ADHS und Schizophrenie zu leiten, bei denen dieser Informationsaustausch möglicherweise etwas wackelig ist.

„Unsere Studie zeigt detaillierter, wie der frontoparietale Kortex funktioniert – welche Art von Informationen er aus anderen Systemen extrahiert und wie er sein Verbindungsmuster nutzt, um Informationen zu integrieren, die aus verschiedenen Bereichen des Gehirns eingehen“, sagt Kai Hwang, außerordentlicher Professor am Fachbereich Psychologische und Gehirnwissenschaften und korrespondierender Autor der Studie. „Das ist der Hauptbeitrag.“

Ein Gesamtbild aus unvollständigen Informationen aufbauen

In einer Studie aus dem Jahr 2025 fanden Hwang und seine Kollegen heraus, dass der frontoparietale Kortex eine fortlaufende Zusammenfassung von Informationen entwickelt, die aus anderen Teilen des Gehirns eintreffen. Er bewertet eingehende Signale, einschließlich unvollständiger oder unsicherer Informationen, kombiniert sie zu einer nützlicheren Gesamtdarstellung und hilft dann, andere Gehirnregionen zu einer angemessenen Reaktion zu lenken. „Es ist, als ob andere Bereiche des Gehirns nicht alle Informationen haben, also senden sie, was sie haben, zur Orientierung an den frontoparietalen Kortex“, erklärt Hwang.

Um zu sehen, wie anpassungsfähig dieses Zentrum ist, rekrutierten die Forscher 38 Teilnehmer im Alter zwischen 18 und 35 Jahren. Die Teilnehmer lernten Verbindungen zwischen verschiedenen Kombinationen von Farben, Gesichtern und Szenen und bestimmten Reaktionen, wie das Drücken einer Taste mit entweder Zeige- oder Mittelfinger jeder Hand. Dann änderten die Forscher die Regeln und führten Unsicherheit ein. Die Teilnehmer mussten erkennen, dass sich die Assoziationen geändert hatten, neue lernen und richtig reagieren. „Wenn sie immer richtig liegen, wissen sie, dass sie die richtige Assoziation gemacht haben, aber sobald sie anfangen, Fehler zu machen, müssen sie raten: ‚Oh, hat sich der Kontext geändert, oder habe ich die Farbe nicht klar gesehen?‘ Das erzeugt Unsicherheit“, sagt Hwang.

Das Team kombinierte Verhaltensdaten mit funktionellen MRT-Scans und entwickelte ein Computermodell, das Signale aus verschiedenen Gehirnbereichen trennte und zeigte, wie der frontoparietale Kortex diese Informationen zusammenführte. „Anstatt einfach bei schwierigen Aufgaben aktiver zu werden, beobachteten wir, wie dieses Netzwerk dynamisch ändert, wie es mit anderen Gehirnregionen kommuniziert, je nachdem, welche Informationen in jeder Phase einer Entscheidung benötigt werden“, sagt Hwang.

Mögliche Verbindungen zu ADHS und anderen Störungen

Die Ergebnisse könnten letztlich zur Forschung an psychiatrischen Störungen beitragen, die es schwerer machen, Verhalten anzupassen, wenn sich Umstände ändern, wie zu laut in einer Bibliothek zu sprechen oder Schwierigkeiten, Impulse zu kontrollieren. „Das sind Situationen, in denen Menschen Probleme haben, ihr Verhalten zu regulieren. Das ist für mich ein Integrationsproblem. Wenn diese Integrationsfunktion nicht richtig funktioniert, dann könnte das sehr wahrscheinlich bedeuten, dass sie nicht den richtigen Kontext verwendet haben, um ihr Verhalten zu regulieren“, sagt Hwang.

Stephanie Leach, Doktorandin im sechsten Jahr in Hwangs Labor, leitete die Experimente und war Co-Leiterin der Manuskripterstellung. „Die Möglichkeit, diese Forschung durchzuführen, war besonders lohnend, weil es mir erlaubt hat, ...“