Die Mechanik, unsere Bewegungen zu stoppen

Bewegung ist ein riesiger Teil unseres Alltags. Egal, ob wir laufen, tippen oder einfach nur einem Freund zuwinken, unsere Gehirne arbeiten ständig daran, unsere Bewegungen zu steuern. Ein wichtiger Prozess, der uns hilft, unsere Aktionen zu kontrollieren, heisst "Reaktionshemmung". Das ist eine schicke Art zu sagen, dass unser Gehirn unserem Körper sagen kann, wann er aufhören soll, etwas zu tun, besonders wenn wir das nicht geplant haben. Stell dir das vor wie dein Gehirn, das die Bremsen betätigt, während du fährst, wenn es ein Stoppschild sieht, das du nicht erwartet hast.

#Was ist Aktionsstornierung?

Wenn wir von Aktionsstornierung sprechen, meinen wir, eine Bewegung zu stoppen, die wir schon begonnen haben. Stell dir vor, du bist dabei, von einem Keks zu beissen, merkst aber plötzlich, dass du auf Diät bist. In diesem Moment muss dein Gehirn schnell „nein“ sagen und verhindern, dass deine Hand den Keks erreicht. Diese Fähigkeit, Aktionen zu stoppen, ist super wichtig. Ohne sie würden wir ständig gegen Wände laufen oder Getränke verschütten.

#Warum haben manche Menschen damit Schwierigkeiten?

Einige Menschen haben Probleme mit der Aktionsstornierung. Bedingungen wie Parkinson, ADHS, OCD, PTSD und Schizophrenie können es für Betroffene schwieriger machen, ihre Bewegungen zu stoppen. Auch wenn wir älter werden, fällt es vielen von uns zunehmend schwerer, uns bei Bedarf zu stoppen. Also gibt's die Chance, dass du eines Tages versuchst, dich zum Auf Wiedersehen zu winken, aber einfach mitten im Winkeln erstarrst – peinlich!

#Wie kontrolliert das Gehirn das Stoppen von Bewegungen?

Das Gehirn hat spezielle Wege, die beim Stoppen von Bewegungen helfen. Diese Wege sind wie Autobahnen in deinem Gehirn, die Nachrichten von einem Bereich zum anderen senden. Es gibt zwei Hauptautobahnen, die beim Stoppen beteiligt sind: den indirekten Weg und den hyperdirekten Weg. Sie beginnen im äusseren Teil des Gehirns und ziehen bis zu den Bereichen, die Bewegung kontrollieren.

• Indirekter Weg: Dieser Weg ist wie eine langsame, landschaftlich reizvolle Strecke, die sich Zeit lässt, um über Dinge nachzudenken. Er beginnt in einem Bereich, der als prä-supplementär motorisches Areal bezeichnet wird, und windet sich durch verschiedene Teile des Gehirns, bevor er zum Bewegungssteuerungsbereich gelangt.

• Hyperdirekter Weg: Das ist die Überholspur. Er beginnt in einem anderen Bereich, dem inferioren frontalen Gyrus, und saust direkt zum Bewegungssteuerungsbereich, ohne viele Stopps dazwischen.

Forscher arbeiten noch daran herauszufinden, wie diese Wege zusammenarbeiten, um uns effektiv beim Stoppen unserer Bewegungen zu helfen.

#Wie testen wir die Aktionsstornierung?

Um zu untersuchen, wie gut Menschen ihre Bewegungen stoppen können, verwenden Forscher oft eine Aufgabe, die als Stop-Signal-Aufgabe (SST) bekannt ist. So funktioniert das:

1. Bei der Aufgabe starten die Teilnehmer normalerweise mit einem "Go"-Signal, das ihnen sagt, dass sie etwas tun sollen, zum Beispiel einen Knopf drücken.
2. Manchmal, direkt nach dem "Go"-Signal, erscheint ein Stoppsignal, und die Teilnehmer müssen ihre Bewegung als Reaktion auf dieses Signal abbrechen.

Aber hier kommt der Clou: Das Stoppsignal erscheint nicht zu oft, was es zu einer Überraschung macht! Dieser Überraschungsfaktor kann die Dinge verwirren, da die Teilnehmer darauf achten müssen, nicht nur das Stoppsignal, sondern auch ihre ursprüngliche Aufgabe im Kopf zu behalten.

#Wie unterscheiden wir zwischen verschiedenen Versuchstypen?

In der Forschung vergleichen sie verschiedene Versuchstypen:

• Go-Versuche: Wenn die Teilnehmer den Knopf wie erwartet drücken.
• Stop-Versuche: Wenn ein Stoppsignal kommt und sie ihre Aktion abbrechen müssen.
• Ignorieren-Versuche: Wo ein Signal erscheint, das die Teilnehmer einfach ignorieren und mit ihren Aktionen fortfahren sollten.

Indem sie anschauen, wie die Teilnehmer in diesen Szenarien abschneiden, können Forscher Einsichten zur Aktionsstornierung gewinnen.

#Die Rolle der Muskelaktivität beim Stoppen von Aktionen

Um wirklich zu verstehen, was in unseren Körpern passiert, wenn wir aufhören zu bewegen, betrachten Forscher die Muskelaktivität. Sie verwenden eine Technik namens Elektromyographie (EMG), um zu sehen, wie unsere Muskeln reagieren. Es ist wie ein Superhelden-Radar, das Signale von unseren Muskeln aufspürt.

Wenn jemand versucht, eine Bewegung zu stoppen, aber trotzdem Anzeichen von Muskelaktivität zeigt, nennt man das eine „partielle Reaktion“. Es ist wie wenn du versuchst, einen Niesen zurückzuhalten – du spürst, dass deine Muskeln arbeiten, aber du niesen nicht. Diese partiellen Reaktionen können Wissenschaftlern Hinweise geben, wie unsere Körper versuchen, Bewegungen zu stoppen.

#Was passiert im Gehirn während des Stoppens?

Neben EMG verwenden Forscher auch bildgebende Verfahren wie funktionelle Nahinfrarotspektroskopie (fNIRS), um zu sehen, wie verschiedene Bereiche des Gehirns aktiviert werden, wenn Menschen ihre Bewegungen stoppen. Diese Technik lässt Wissenschaftlern einen Blick auf die Aktivität des Gehirns werfen, wenn Menschen Entscheidungen treffen, ob sie anhalten oder weitermachen.

#Die Studie: Alles auf die Probe stellen

In einer aktuellen Studie wurden die Teilnehmer gebeten, mit beiden Händen Knöpfe zu drücken, wenn sie ein "Go"-Signal sahen. Danach erschien manchmal ein Stoppsignal, und sie mussten eine Hand abbrechen, während sie mit der anderen weitermachten. Es gab auch Ignorier-Signale, die sie einfach übersehen sollten. So konnten die Forscher verschiedene Muskel- und Gehirnaktivitäten während der Stopp- und Ignorier-Versuche untersuchen.

#Wer hat teilgenommen?

Die Studie umfasste 30 Teilnehmer ohne signifikante neurologische oder psychiatrische Probleme. Nach sorgfältigem Screening wurden 29 Teilnehmer einbezogen. Sie bekamen ein wenig Belohnung für ihre Zeit – entweder Forschungsgutschriften oder etwas Bargeld.

#Die Stop-Signal-Aufgabe im Detail

#Wie funktionierte die Aufgabe?

Die Aufgabe beinhaltete verschiedene Arten von Versuchen:

• Go-Versuche: Die Teilnehmer drückten schnell beide Knöpfe, als ihnen zwei grüne Pfeile präsentiert wurden.
• Stop-Versuche: Einer der Pfeile änderte nach einer Verzögerung die Farbe, was den Teilnehmern signalisierte, dass sie mit dieser Hand aufhören, aber mit der anderen weitermachen sollten.
• Ignorieren-Versuche: Ein Pfeil änderte die Farbe, und die Teilnehmer sollten ihn einfach ignorieren, aber weiterhin beide Knöpfe drücken.

Die Studie verwendete eine Treppenmethode, um die Zeitpunkte der Stoppsignale so anzupassen, dass die Teilnehmer Herausforderungen gegenüberstanden, die genau richtig waren. Wenn sie erfolgreich stoppten, würde die Zeit schneller werden; wenn sie scheiterten, langsamer, um den Ausgleich zu halten.

#Muskelaktivität messen

Mit EMG konnten die Forscher sehen, welche Muskeln aktiv wurden, wenn die Teilnehmer versuchten, zu stoppen. Sie suchten nach Momenten, in denen Muskelaktivität stattfand, auch ohne eine sichtbare Bewegung, um diese partiellen Reaktionen und ihre Bedeutung für die Aufgabe zu identifizieren.

#Gehirnaktivität betrachten

Mit fNIRS mass die Studie Änderungen der Sauerstofflevel in verschiedenen Teilen des Gehirns. Erhöhte Sauerstofflevel bedeuten normalerweise, dass dieser Teil des Gehirns hart arbeitet. Die Forscher konzentrierten sich auf drei wichtige Bereiche im Gehirn, die wichtig für das Stoppen von Aktionen sind: das prä-supplementäre motorische Areal sowie den linken und rechten inferioren frontalen Gyrus. Hier passiert die ganze Action!

#Was hat die Studie ergeben?

#Verhaltensforschungsergebnisse

Die Ergebnisse zeigten, dass die Reaktionszeiten der Teilnehmer (wie schnell sie reagierten) langsamer waren, wenn sie versuchten, ihre Bewegungen zu stoppen. Bei erfolgreichen Stopversuchen benötigten sie mehr Zeit im Vergleich zu normalen Go-Versuchen. Dasselbe geschah bei den Ignorierversuchen, was darauf hinweist, dass selbst das Ignorieren eines Signals Zeit in Anspruch nimmt.

#Ergebnisse zur Muskelaktivität

Die Studie fand heraus, dass Teilnehmer, die während der Stoppversuche partielle Reaktionen zeigten, langsamere Reaktionszeiten hatten. Das deutet darauf hin, dass ihre Gehirne härter arbeiten mussten, um die Bewegung zu stoppen. Im Gegensatz dazu waren die erfolgreichen Stopversuche ohne partielle Reaktionen effizienter.

#Einblicke in die Gehirnaktivität

Bei der Analyse der Gehirnaktivität fanden die Forscher heraus, dass das prä-supplementäre motorische Areal während erfolgreicher Stopversuche mehr Aktivität zeigte als während der Ignorierversuche. Währenddessen zeigte der inferior frontale Gyrus nicht viel Unterschied zwischen den beiden. Das könnte bedeuten, dass, während das prä-supplementäre motorische Areal entscheidend für das Stoppen von Aktionen ist, der inferior frontale Gyrus mehr über Aufmerksamkeit als über das Stoppen geht.

#Zusammenfassung: Die Bedeutung des Verständnisses von Aktionsstornierung

Zu verstehen, wie wir unsere Bewegungen stoppen, ist aus vielen Gründen wichtig. Es hilft uns, zu begreifen, wie unsere Gehirne während alltäglicher Aktivitäten funktionieren und kann dazu beitragen, Probleme im Zusammenhang mit der Bewegungssteuerung bei verschiedenen psychischen Erkrankungen zu verstehen.

#Warum sollten wir uns darum kümmern?

Wir kümmern uns, weil das Wissen darüber, wie diese Mechanismen funktionieren, zu besseren Behandlungen für diejenigen führen kann, die Schwierigkeiten haben, ihre Aktionen zu stoppen. Es kann auch Methoden verbessern, um Aufgaben zu trainieren, die schnelle Reaktionen und Antworten erfordern. Ausserdem kann es uns helfen zu verstehen, wie das Altern unsere Fähigkeit beeinflusst, Bewegungen zu kontrollieren.

Also, das nächste Mal, wenn du dich dabei ertappst, "Auf Wiedersehen" zu winken und dann merkst, dass du mitten im Winken steckengeblieben bist, denk daran, dass dein Gehirn mit dem Stoppen und Weiterfahren kämpft – genau wie eine Ampel in deinem Kopf! Und hey, während du dabei bist, wenn deine Hand darauf besteht, nach diesem Keks zu greifen, und dein Gehirn sagt „Stopp“, denk einfach daran, dass es nicht nur du bist – es ist Wissenschaft!