Flexibilität des Gehirns als Schlüssel zur Intelligenz

MAINZ / LONDON (IT BOLTWISE) – Neue Forschungsergebnisse der Johannes Gutenberg-Universität Mainz zeigen, dass die Flexibilität der Gehirnwellen-Synchronisation ein entscheidender Faktor für die kognitive Leistungsfähigkeit ist.

Die Fähigkeit des Gehirns, sich flexibel an wechselnde Anforderungen anzupassen, könnte der Schlüssel zur Intelligenz sein. Eine aktuelle Studie der Johannes Gutenberg-Universität Mainz hat gezeigt, dass Menschen mit höherer kognitiver Fähigkeit eine stärkere und flexiblere Synchronisation von Gehirnwellen, insbesondere Theta-Wellen, im mittleren Frontalbereich aufweisen. Diese Synchronisation tritt besonders in entscheidenden Momenten auf, wie etwa bei der Entscheidungsfindung, und ermöglicht es den Menschen, sich schnell an neue Regeln anzupassen.

Die Studie, die EEG-Aufzeichnungen von 148 Teilnehmern analysierte, zeigt, dass intelligente Gehirne eher wie anpassungsfähige Orchester als wie Metronome arbeiten. Diese flexible Koordination der Gehirnwellen könnte ein entscheidendes neuronales Merkmal der Intelligenz sein. Die Forscher fanden heraus, dass die Synchronisation der Theta-Wellen im mittleren Frontalbereich während entscheidender Momente der Entscheidungsfindung zunimmt und mit höheren kognitiven Fähigkeiten korreliert.

Professorin Anna-Lena Schubert, die die Studie leitete, erklärte, dass spezifische Signale im mittleren Frontalbereich bei Menschen mit höherer kognitiver Fähigkeit besser synchronisiert sind, insbesondere während anspruchsvoller Phasen des Denkens. Diese Gehirnwellen oszillieren zwischen vier und acht Hertz und gehören zu den langsameren neuronalen Frequenzen. Sie treten auf, wenn das Gehirn besonders gefordert ist, etwa bei konzentriertem Denken oder wenn wir unser Verhalten bewusst steuern müssen.

Die Teilnehmer der Studie, die zwischen 18 und 60 Jahre alt waren, absolvierten zunächst Tests zur Bewertung von Gedächtnis und Intelligenz, bevor ihre Gehirnaktivität mittels Elektroenzephalographie (EEG) aufgezeichnet wurde. Diese Methode misst winzige elektrische Signale im Gehirn und ist eine etablierte Technik, um präzise Einblicke in kognitive Prozesse zu gewinnen. Während der EEG-Aufzeichnung absolvierten die Teilnehmer drei geistig anspruchsvolle Aufgaben, die die kognitive Kontrolle bewerten sollten.

Die Forscher interessierten sich besonders für die Fähigkeit der Teilnehmer, flexibel zwischen wechselnden Regeln zu wechseln, was ein wesentlicher Aspekt der intelligenten Informationsverarbeitung ist. Beispielsweise mussten die Teilnehmer einen Knopf drücken, um zu entscheiden, ob eine Zahl gerade oder ungerade ist, und kurz darauf, ob sie größer oder kleiner als fünf ist. Jeder Regelwechsel erforderte eine schnelle Anpassung der mentalen Strategien, was es den Forschern ermöglichte, die Koordination der Gehirnnetzwerke in Echtzeit genau zu beobachten.

Die Ergebnisse zeigen, dass Menschen mit höheren kognitiven Fähigkeiten eine besonders starke Synchronisation der Theta-Wellen während entscheidender Momente aufweisen, insbesondere bei der Entscheidungsfindung. Ihre Gehirne sind besser in der Lage, zielgerichtetes Denken aufrechtzuerhalten, wenn es darauf ankommt. Diese flexible Rhythmuskoordination im Gehirn könnte ein entscheidender Faktor für die Intelligenz sein.

Professorin Schubert war besonders überrascht, wie eng diese Gehirnrhythmuskoordination mit den kognitiven Fähigkeiten verknüpft ist. Was am meisten zählte, war nicht die kontinuierliche Synchronisation, sondern die Fähigkeit des Gehirns, sein Timing flexibel und kontextabhängig anzupassen – ähnlich wie ein Orchester, das einem erfahrenen Dirigenten folgt. Diese midfrontale Theta-Konnektivität scheint besonders relevant während der Ausführung von Entscheidungen zu sein, jedoch nicht während der vorbereitenden mentalen Anpassung an neue Aufgabenregeln.

Frühere EEG-Studien zur kognitiven Fähigkeit untersuchten meist die Aktivität in isolierten Gehirnregionen. Im Gegensatz dazu verfolgte diese Studie einen netzwerkbasierten Ansatz, indem sie untersuchte, wie verschiedene Bereiche über mehrere Aufgaben hinweg interagieren, um stabile, übergreifende Muster zu identifizieren. Die Ergebnisse zeigen, dass individuelle Unterschiede in der kognitiven Fähigkeit mit dem dynamischen Netzwerkverhalten des Gehirns verknüpft sind.

Obwohl potenzielle Anwendungen wie gehirnbasierte Trainingswerkzeuge oder Diagnostik noch in weiter Ferne liegen, bietet die Studie wichtige Grundlagen für das Verständnis, wie Intelligenz auf neuronaler Ebene funktioniert. Eine Folgestudie, die nun Teilnehmer ab 40 Jahren aus der Rhein-Main-Region sucht, wird untersuchen, welche biologischen und kognitiven Faktoren diese Art der effizienten Gehirnkoordination weiter unterstützen und welche Rolle zusätzliche kognitive Fähigkeiten wie Verarbeitungsgeschwindigkeit und Arbeitsgedächtnis spielen.

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