PUTZ 8/99

Wissenschaft aktuell

Dem Gehirn die Geheimnisse abringen

Psychologe und Physiker im gemeinsamen Uni-Projekt

Menschen brauchen in der Regel lange, bis sie verschie­dene motorische und kogni­tive Tätigkeiten gleichzeitig in guter Qualität erledigen können. Das eine läßt sich oftmals nur schwer mit dem anderen koordinieren. Für den Körper stellen sich höchste Anforderungen, vor allem für die Steuerungsme­chanismen im Kopf. Der Psychologe Dr. Ralf Krampe und der Physiker Dr. Ralf Engbert aus dem Innovati­onskolleg„Formale Modelle kognitiver Komplexität“ der Uni Potsdam beschäftigen sich deshalb damit, was im Gehirn passiert, wenn ver­schiedene mentale Prozesse koordiniert werden müssen.

Dem Problem gehen die Wis­senschaftler in ihrem_For­schungsvorhaben„Interferen­zen von Bewegungskontrolle und mentalen Operationen“ nach. Ganz zufällig ist die For­schungsarbeit freilich nicht. Sie ergibt sich aus dem Teilprojekt „Synchronisation kognitiv­motorischer Prozesse“, dessen fünfjährige Finanzierung durch‘‘die; Deutsche For­schungsgemeinschaft zwar ge­rade zum Abschluß kam, in­haltlich dennoch seine Fortset­zung findet.

Theoretische Physik hilft Bei‘ der Lösung“der For­schungsaufgabe stehen die Ex­perten vor einem handfesten Hindernis. Denn wie das Ge­hirn die verschiedenen Abläufe steuert, ist weder zu sehen noch unmittelbar festzustellen. Hilfreich aber sind Verfahren der theoretischen Physik: Ein mathematisches Modell kann die gesammelten Daten formal beschreiben. Mit den Metho­den nichtlinearer Dynamik las­sen sich dann aus den Abwei­chungen in der Koordination beider Prozesse Muster erken­nen, die Rückschlüsse auf die Bewegungssteuerung zulassen. So können später die in der Grundlagenforschung erhalte­nen Ergebnisse Nutzen in der Praxis bringen, etwa beim

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Training bestimmter Fertigkei­ten.

Experiment mit der Trommel

Die Versuchspersonen, jeweils 24 über 65-Jährige und 24 Gymnasiasten, müssen in re­gelmäßigen Intervallen auf eine Trommel schlagen und dabei gleichzeitig fortlaufend auf dem Monitor erscheinende Zahlen beziehungsweise Zif­fernfolgen addieren. Damit jede Handlung auch genau er­faßt wird, ist die Trommel über ein sogenanntes Drum­Set mit dem Computer ver­bunden. Ein Vorteil: Nach dem jeweiligen Durchgang gibt es per Balkendiagramm

ganzen präsentiert der Bild­schirm bei jedem Durchgang von rund 30 bis 60 Anschlägen neun Zifferndarbietungen.

Rechnen in Etappen

Das Experiment umfasst zwei Variationen. Sie betreffen den zeitlichen Ablauf. Das Vorga­be-Tempo für die motorische Aufgabe des Trommelns be­trägt zum einen 300, zum an­deren 600 Millisekunden. Im­mer gleich aber stellt sich die Art der dabei abzuarbeitenden insgesamt vier Etappen von „Rechenaufgaben‘“ dar;; die eine konsequente Steigerung des Anforderungsniveaus bein­halten. Dies zu bewältigen, schaffen zwar die Älteren, die

Die 68-jährige Uschy Geier gehört zum Kreis der insgesamt 48 Teilnehmer an der Studie. Das hier erfolgende Training ihres Arbeitsgedächtnisses

macht ihr Spaß.

gleich die Auswertung des Ge­leisteten. Der Ausführende er­kennt sofort, wo und in wel­chem Ausmaß Schwierigkeiten bestehen. Daß sie überhaupt kommen, scheint angesichts der Anlage des Versuchs fast selbstverständlich. Schließlich hören die Probanden nur zu Beginn eine stetige Taktvorga­be, sobald der eigene Einsatz erfolgt,„spielt“ der Computer den Ton des Metronoms ledig­lich für einige Zyklen mit, und der Agierende bemüht sich nun, das Vorgabetempo allein zu halten. Nach kurzer Zeit schon erscheinen in zufälligen Abständen schnell wieder ver­schwindende Zahlen, mit de­nen mentale Operationen durchzuführen sind. Im

Foto: Tribukeit

Jüngeren steigen jetzt erst in die Studie ein, doch ganz ohne Probleme geht es nicht. Petra Grüttner, die die einzelnen Sit­zungen als psychologisch-tech­nische Assistentin aus prakti­scher: Sicht: leitet, kennt ‚die „Tücken“! genau.„Der Ver­such‘; sagt! sie,„erfordert Konzentration. Immerhin sol­len unsere Versuchspersonen ein hohes Anforderungspen­sum meistern, bei dem ver­schiedene Aspekte eine Rolle spielen. Dazu gehören Fähig­keiten wie Reaktionsaufnahme, Verarbeitung der Information, Zwischenspeicherung, opti­sches Wahrnehmungsvermö­gen, die manuelle Fähigkeit des Trommelns und nicht zu­letzt die des Lösens kompli­

zierter kognitiver Aufgaben­stellungen.“ Genau sechs rund 90-minütige Sitzungen dienen dem Sammeln von Fakten.

Erste Ergebnisse

Die Wissenschaftler interessiert die Genauigkeit, mit der die Bewegung in Abhängigkeit von der Störung durch die je­weiligen parallelen mentalen Operationen kontrolliert wer­den kann.„Obwohl man ver­muten mag, dass sich Kopf­rechnen und eine einfache ma­nuelle Bewegung nicht son­derlich stören, zeigen unsere derzeit vorliegenden Ergebnis­se, dass dies dennoch der Fall ist“, konstatiert Ralf Krampe. Seine Daten belegen: Je schwerer die gleichzeitige Re­chenaufgabe, desto stärker die Tendenz zum veränderten Schlagrhythmus. Das Tempo wirklich zu halten, wird schwieriger. Und: Nach der Präsentation der Ziffern gibt es eine leichte Unregelmäßigkeit in der Dauer der produzierten Intervalle.

Hypothesen vor Bestätigung Experten gehen davon aus, dass Menschen über begrenz­te Ressourcen für Aufmerk­samkeitsprozesse verfügen. Die Potsdamer Untersuchung zielt darauf ab herauszufinden, inwieweit bei älteren Personen diese Kapazität möglicherweise begrenzter als bei jüngeren Leuten ist. Eine Bestätigung der Annahme liegt jedoch noch nicht endgültig vor. Dazu fehlen gegenwärtig letz­te Daten der Teilnehmer aus den Gymnasien. Fest steht je­doch, dass sich in diesem Fall in der Doppelaufgaben-Situa­tion bei den älteren Personen vergleichsweise größere Störungen in der Bewegungs­steuerung zeigen. Zudem ver­muten die Fachleute weniger Effektivität im„Management“ wechselnder Anforderungen bei simultanen Aufgaben. Die bereits erhaltenen Resultate deuten auf die Bestätigung beider Hypothesen.

P.G.