Wenn das Gehirn bei Prognosen einen Fehler erwartet

Unbewussten Vorhersageprozesse im Gehirn werden heute als einer der grundlegenden Mechanismen angesehen, wie das menschliche Gehirn arbeitet – prädiktive Kodierung. Dercksen et al. (2020) haben untersucht, welcher fundamentale Mechanismus im Gehirn bei der Erwartung von Fehlern bei dieser Prognose von zukünftigen Ereignissen abläuft. Wird etwa in einer Versuchsanordnung vom Gehirn nach dem Drücken eines Knopfes ein Hörreiz erwartet, der aber unerwarteter Weise dann nicht folgt, kann im Gehirn mittel EEG eine Auslassungsreaktion beobachtet werden. Diese endogene Reaktion auf das Fehlen eines Reizes belegt die bedeutende Rolle der Vorhersage bei der Wahrnehmung der Umwelt, wobei frühere Studien zeigten, dass für die Beobachtung einer Auslassungsreaktion eine spezifische Vorhersage über die Identität des bevorstehenden Reizes erforderlich ist. In der Gehirnregion, wo der Fehler bemerkt wird, wird ein Signal an übergeordnete Areale gesendet, das diesen mitteilt, dass die Vorhersage falsch gewesen ist, sodass das Gehirn aus seinem Fehler lernen und zukünftig bessere Vorhersagen treffen sowie Sinneseindrücke besser interpretieren kann.

Nun hat man untersucht, ob ein derartiges Fehlersignal auch zu erwarten ist, wenn sich das Geräusch nach einem Knopfdruck verändert, d. h., obwohl das Gehirn nicht weiß, welches Geräusch genau folgen wird, so weiß es doch, dass irgendein Geräusch auf den Knopfdruck folgen wird. In einem Experiment konnten die ProbandInnen nach jedem Knopfdruck zuerst immer das gleiche Geräusch hören, d. h., der Ton war also konkret vorhersagbar, während in einer anderen Versuchsreihe das Geräusch nach jedem Knopfdruck wechselte, was die Vorhersagbarkeit erschweren sollte. Man konnte jeweils ein starkes Fehlersignal im auditiven Bereich als Reaktion bei tatsächlichem Ausbleiben des Geräuschs messen, wenn die Vorhersage des Geräuschs konkret war. Das EEG hat jedoch auch ein Fehlersignal im Hörbereich gezeigt, wenn die Vorhersage unkonkret gewesen war, doch war dieses Fehlersignal dann kleiner. Das belegt, dass das Gehirn auch Vorhersagen auf Grundlage unvollkommenen Wissens treffen kann, und man vermutet nun, dass das Fehlersignal deshalb kleiner ist, weil die Vorhersage im Hinblick auf das Geräusch weniger präzise ist, also das Gehirn bei der Interpretation der Sinneseindrücke geringer gewichtet.

Literatur

Dercksen, T.T., Widmann, A., Schröger, E. & Wetzel, N. (2020). Omission related brain responses reflect specific and unspecific action-effect couplings. Neuroimage, 215, doi:10.1016/j.neuroimage.2020.116840.