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Closed Loop NeuroStimulation of Attention

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Steuerung von Mind-Wandering durch Hirnstimulation

Besteht ein Zusammenhang zwischen gedanklichem Abschweifen (Mind-Wandering) und kognitiven Fähigkeiten oder psychischen Erkrankungen? Ein europäisches Projekt forschte an Biomarkern für Mind-Wandering und wollte klären, ob Hirnstimulation die kognitive Leistungsfähigkeit verbessern kann.

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Das Phänomen des gedanklichen Abschweifens umfasst die Ablenkung der Gedanken und der Aufmerksamkeit von der unmittelbaren Aufgabe. Diese Ablenkung kann gewollt sein, wenn man bei einer alltäglichen Aufgabe absichtlich die Gedanken schweifen lässt, oder ungewollt, wenn sich die Gedanken von der unmittelbaren Umgebung abwenden und sich inneren Gedankengängen widmen, wie z. B. Erinnerungen oder Tagträumen. Die Forschung verdeutlicht, dass unbeabsichtigtes gedankliches Abschweifen häufig mit maladaptiven kognitiven Merkmalen und Psychopathologien, einschließlich Depression und Dysphorie, einhergeht. Umgekehrt wird das absichtliche Abschweifen der Gedanken mit vorteilhaften kognitiven Elementen wie Kreativität in Verbindung gebracht. Diese Form des gedanklichen Abschweifens korreliert zudem mit einer erhöhten Dicke des präfrontalen Kortex, die zu fortgeschrittenen kognitiven Fähigkeiten des Menschen beiträgt.

Marker für bewusstes und unbewusstes gedankliches Abschweifen

Unterstützt durch die Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen (MSCA) untersuchte das Projekt CLONESA komplexe Zusammenhänge beim gedanklichen Abschweifen, um bewusste von unbewussten Prozessen unterscheiden zu können. „Wir suchten über CLONESA vor allem nach spezifischen elektrophysiologischen Markern für bewusstes und unbewusstes Mind-Wandering, was für kognitive Leistungsfähigkeit und psychische Gesundheit von großer Relevanz sein könnte“, betont MSCA-Forschungsstipendiat Adriel Martel, der schon viele Jahre zum Thema Mind-Wandering forscht. Die Arbeitsgruppe um Forschungsleiter Antoni Valero-Cabré identifizierte spezifische neurokognitive Marker, die eindeutige Hinweise auf die elektrische Hirnaktivität geben. Anhand dieser Marker kann zwischen fokussierter Aufmerksamkeit und bewusstem oder unbewusstem gedanklichen Abschweifen unterschieden werden. Die Marker, insbesondere in den Theta- und Alpha-Frequenzbändern, liefern neue Einblicke zur Dynamik von Aufmerksamkeit. Dies erweitert den Kenntnisstand über neuronale Mechanismen des Mind-Wandering und damit das gesamte Gebiet der kognitiven Neurowissenschaften.

Steuerung des Mind-Wandering durch nicht-invasive Hirnstimulation

Weiterhin untersuchte das Team, inwieweit nicht-invasive Hirnstimulation neurokognitive Prozesse modulieren könnten, die beim gedanklichen Abschweifen im Gehirn stattfinden. Diese Techniken könnten, da sie grundlegende neurokognitive Mechanismen der exekutiven Kontrolle beeinflussen, zur Korrektur dysfunktionaler Aktivitätsmuster sowie zur Erhöhung der Aufmerksamkeit bei gesunden Personen und Personen mit neuropsychiatrischen Erkrankungen eingesetzt werden. In einer groß angelegten Studie untersuchte das Team, wie sich nicht-invasive Hirnstimulation auf neurokognitive Marker für exekutive Kontrolle und Daueraufmerksamkeit auswirkt. Sie setzten transkranielle Magnetstimulation und transkranielle Wechselstromstimulation sowie maschinelles Lernen ein, das bereits erfolgreich zur Klassifizierung von Bewusstseinsebenen eingesetzt worden war. So konnten auf detaillierte Weise neuronale Marker für unterschiedliche Formen des Mind-Wandering identifiziert werden. „Unsere bahnbrechende Forschung befasst sich mit der Frage, ob sich durch Modulation von Gehirnwellenmustern bestimmte Arten des Mind-Wandering beeinflussen lassen“, erklärt Valero-Cabré. Vielversprechende erste Ergebnisse bestätigen die anfängliche These und zeigen, dass sich Mind-Wandering durch nicht-invasive Hirnstimulation steuern lässt. Im Verlauf von CLONESA soll die Studie nun abgeschlossen werden, um nicht-invasive Interventionen auf Basis von Hirnstimulation weiterzuentwickeln, mit denen Konzentrationsfähigkeit und Mind-Wandering gesteuert werden können. „Wir wollen weiter an nicht-invasiven Hirnstimulationstechniken und Möglichkeiten forschen und so bestimmte Formen des Mind-Wandering regulieren, was innovative Therapieansätze zur Verbesserung der kognitiven Leistung und der Behandlung von Aufmerksamkeitsstörungen hervorbringen könnte“, schließt Valero-Cabré.

Schlüsselbegriffe

CLONESA, Mind-Wandering, gedankliches Abschweifen, nicht-invasive Hirnstimulation, neurokognitive Marker, transkranielle Magnetstimulation, transkranielle Wechselstromstimulation, maschinelles Lernen

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