Neuartige Erkenntnisse zur neuronalen Entscheidungsfindung im Gehirn

Neurowissenschaftliche Erkenntnisse revolutionieren das Verständnis von Entscheidungsprozessen

Die klassische Vorstellung von Entscheidungsfindung im Gehirn basiert auf einem hierarchischen Modell: Informationen werden schrittweise von einer Gehirnregion zur nächsten weitergeleitet, bis eine finale Entscheidung getroffen wird. Eine kürzlich veröffentlichte Studie des International Brain Laboratory (IBL), einer internationalen Kooperation von zahlreichen Forschungsinstituten, stellt dieses etablierte Modell nun grundlegend in Frage. Die Ergebnisse, publiziert in zwei Artikeln im Fachjournal Nature, liefern neue Erkenntnisse über die Komplexität neuronaler Prozesse bei der Entscheidungsfindung.

Verteilte neuronale Aktivität bei der Entscheidungsfindung

Das IBL-Team trainierte 139 Mäuse in einem standardisierten Experiment. Die Tiere lernten, auf visuelle Signale mit der Drehung eines Rades zu reagieren, um eine Belohnung zu erhalten. Währenddessen zeichneten die Forscher die Aktivität von Hunderttausenden Neuronen in nahezu allen Hirnregionen auf. Die Analyse dieser umfangreichen Datenmenge ergab ein überraschendes Ergebnis: Die neuronale Aktivität, die mit dem Entscheidungsprozess verbunden ist, ist nicht auf einzelne, spezifische Hirnareale beschränkt, sondern verteilt sich über das gesamte Gehirn. Zahlreiche Regionen, einschließlich solcher, die primär für sensorische Wahrnehmung oder motorische Aktionen zuständig sind, zeigen gleichzeitig eine erhöhte Aktivität.

Diese Beobachtung widerspricht dem traditionellen, sequenziellen Modell. Statt eines Dominoeffekts, bei dem Informationen nacheinander verarbeitet werden, deuten die Ergebnisse auf eine parallele und verteilte Informationsverarbeitung hin. Experten wie Juan Lerma vom Spanischen Nationalen Forschungsrat, der nicht an der Studie beteiligt war, betonen die Signifikanz dieser Entdeckung. Die Ergebnisse bestätigen Vermutungen, die bisher aufgrund fehlender Daten nicht verifiziert werden konnten.

Einfluss von Erfahrung und Erwartungen

Eine weitere Veröffentlichung des IBL-Teams im gleichen Journal untersucht den Einfluss von Vorerfahrungen und Erwartungen auf die Entscheidungsfindung. Die Studie zeigt, dass auch diese Faktoren nicht lokal, sondern in einem weitverzweigten Netzwerk im Gehirn kodiert sind. Diese Erkenntnis unterstreicht die Komplexität und Vernetzung neuronaler Prozesse, die an der Entscheidungsfindung beteiligt sind.

Implikationen für die Künstliche Intelligenz

Obwohl die Studie an Mäusen durchgeführt wurde und die Komplexität des menschlichen Gehirns mit seinen rund 86 Milliarden Neuronen deutlich übersteigt, bieten die Ergebnisse wertvolle Einblicke in die Funktionsweise von Gehirnen. Die Erkenntnisse könnten insbesondere für die Entwicklung von Künstlicher Intelligenz (KI) von großer Bedeutung sein. Viele heutige neuronale Netze basieren noch auf hierarchischen Architekturen. Das Wissen über die verteilte und parallele Verarbeitung im biologischen Gehirn könnte zu neuen, effizienteren und anpassungsfähigeren KI-Systemen führen.

Open-Science-Ansatz und zukünftige Forschung

Ein weiterer wichtiger Aspekt der IBL-Studie ist der Open-Science-Ansatz. Der gesamte Datensatz wurde öffentlich zugänglich gemacht, was weiteren Forschern weltweit die Möglichkeit bietet, die Daten zu analysieren, die Ergebnisse zu verifizieren und eigene Forschung darauf aufzubauen. Dieser Schritt hat das Potenzial, die Geschwindigkeit und Effizienz der neurowissenschaftlichen Forschung erheblich zu steigern.

Fazit: Ein erweitertes Verständnis von neuronalen Prozessen

Die Studie des International Brain Laboratory liefert neue und wichtige Erkenntnisse über die neuronalen Prozesse bei der Entscheidungsfindung. Das klassische hierarchische Modell wird durch ein komplexeres Bild verteilter und paralleler Informationsverarbeitung ersetzt. Diese Ergebnisse haben das Potenzial, unser Verständnis von Kognition zu erweitern und die Entwicklung zukünftiger KI-Systeme zu beeinflussen. Der Open-Science-Ansatz unterstreicht das Engagement für Transparenz und Zusammenarbeit in der wissenschaftlichen Forschung. Die zukünftige Forschung wird sich auf die Übertragung dieser Erkenntnisse auf komplexere Gehirne und insbesondere auf das menschliche Gehirn konzentrieren.

Bibliography - https://t3n.de/news/gehirn-denkprozess-studie-entscheidung-ki-1706906/ - https://x.com/t3n/status/1966043847202320766 - https://x.com/t3n/status/1966132682728808748 - https://www.facebook.com/t3nMagazin/photos/der-beste-weg-die-zukunft-vorauszusagen-besteht-darin-sie-zu-erfinden-alan-kayes/10156502174284486/ - https://t3n.de/tag/studie/ - https://www.hih-tuebingen.de/aktuelles/beitrag/wenn-das-gehirn-entscheidungen-unabhaengig-von-handlungen-trifft - https://newstral.com/de/article/de/1270823159/entscheidungen-im-gehirn-studie-widerspricht-klassischen-neurowissenschaftlichen-modellen - https://www.pedocs.de/volltexte/2012/5580/pdf/Becker_2006_Neurowissenschaftliche_Herausforderung_D_A.pdf - https://www.dasgehirn.info/aktuell/neues-aus-den-instituten/intelligente-gehirne-nehmen-sich-mehr-zeit-fuer-schwierige - https://www.uni-wuerzburg.de/aktuelles/einblick/single/news/entscheidungsrauschen-ist-kein-messfehler/