Gehirnforschung: Wie der Mensch das Greifen steuert

2. April 2014, 16:07
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Das Gehirn benötigt eine knappe Sekunde von der Planung eine Präzisionsbewegung bis zu ihrem Abschluss

Bielefeld - Das menschliche Greifen wurde Neurowissenschaftlern der Universität Bielefeld zufolge meist nur vom Verhalten her untersucht: Wie bewegen Menschen ihre Arme und Finger, um ein Objekt zu fassen? Was im Gehirn vorgeht, sei bisher nicht untersucht worden, weil angenommen wurde, dass Muskelaktivitäten in den Händen die Messung der Hirnströme verfälschen. "In unserer Studie haben wir diesen Störfaktor jedoch herausgerechnet", sagt Dirk Koester von der Forschungsgruppe Neurokognition und Bewegung der Universität Bielefeld.

Im Rahmen der Untersuchung hatten 20 Personen die Aufgabe, einen Stab zu umfassen, der auf einer drehbaren Scheibe montiert war. Anschließend sollten sollten eines seiner Enden zu einem von acht Zielpunkten am Rand drehen. "Das ist eine offene Greifbewegung, wie wir sie zum Beispiel machen, wenn wir einen Kaffeebecher in die Auto-Becherhalterung stellen", erklärt Koester.

Am Ende einer solchen Bewegung stehe eine Präzisionsanforderung. "Wir umfassen einen Becher, wir bewegen den Arm zur Becherhalterung und dann müssen wir den Becher präzise positionieren, um ihn schließlich loszulassen und in die Halterung gleiten zu lassen", sagt Koester. Im Experiment war die Präzisionsbewegung das Einstellen des "Zeigers" auf einen der Zielpunkte.

Greifbewegungen beanspruchen vor allem Arbeitsgedächtnis

Das Forschungsteam wollte herausfinden, wann die Vorausplanung für die Präzisionsbewegung anfängt und wie lange sie dauert. "Unsere Messungen zeigen, dass die Vorausplanung 600 Millisekunden vor Bewegungsende anfängt - also etwas mehr als eine halbe Sekunde. Unser Gehirn beschäftigt sich dann noch weitere 200 Millisekunden mit der Greifbewegung, nachdem das Ziel erreicht ist. Diese Zeit braucht es, um zu kontrollieren, ob die Bewegung richtig ausgeführt wurde und ob sie noch korrigiert werden muss", sagt Thomas Schack, Leiter der Forschungsgruppe.

Mit der Studie konnte außerdem gezeigt werden, wie sehr Greifbewegungen das Arbeitsgedächtnis fordern. Schon in einer vorangegangenen Untersuchung fanden die Wissenschaftler heraus, dass das Umplanen einer Greifbewegung sowohl das räumliche als auch das verbale Arbeitsgedächtnis beansprucht. 

"Das bedeutet, dass die Planung aktueller Handlungen entsprechende Ressourcen beansprucht und andere kognitive-motorische Vorgänge beeinflusst. Das ist insofern relevant, weil die Konsequenz daraus durchaus Risiken in sich birgt: Wer etwa beim Autofahren nach dem Handy sucht oder nach dem Kaffeebecher greift, könnte in kritischen Verkehrssituationen dann Probleme haben, schnell genug zu reagieren und zum Beispiel auszuweichen", erklärt Schack. 

Möglicher Einsatz bei Parkinson-Patienten

Das Bielefelder Untersuchungsverfahren könnte laut dem Forscher zum Beispiel für medizinische Untersuchungen von Parkinson-Patienten genutzt werden. "Auf diese Weise lässt sich zum Beispiel vergleichen, ob das jeweilige Gehirn ähnliche Planungszeiten wie ein gesundes Gehirn benötigt, um Objekte präzise zu bewegen", so Schack. (red, derStandard.at, 2.4.2014)

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