Die Fahrt erreicht ihren höchsten Punkt. Und dann nur noch: Der Abgrund. Eine Schussfahrt in die Tiefe. Szenen einer Achterbahnfahrt wie sie Teilnehmenden in einer aktuellen Studie am Max-Planck-Institut für Kognitions- und Neurowissenschaften (MPI CBS) in Leipzig erlebt haben. Jedoch nicht real, sondern virtuell, mithilfe von Virtual-Reality(VR)-Brillen. Ziel der Untersuchungen war es herauszufinden, was im Gehirn der Teilnehmenden geschieht, während sie emotional aufreibende Situationen erleben.
Um zu erfahren, wie das menschliche Gehirn Emotionen verarbeitet, verwendete man bislang meist stark vereinfachte Experimente. Forscher zeigten den Teilnehmenden etwa Fotos emotionaler Szenen und zeichneten dabei deren Hirnaktivität auf. Die Untersuchungen fanden dadurch zwar unter kontrollierten Laborbedingungen statt, sodass sich die Ergebnisse gut untereinander vergleichen lassen. Die nachgestellten Situationen waren jedoch meist nicht besonders emotional erregend und fernab von Erlebnissen wie man sie normalerweise erlebt. Denn Emotionen entstehen kontinuierlich durch ein Zusammenspiel vergangener Erfahrungen und verschiedener Einflüsse von außen, mit denen wir in Interaktion treten. Im Hinblick auf Emotionen ist es daher besonders wichtig, Situationen zu schaffen, die als möglichst real empfunden werden. Nur so kann man davon ausgehen, dass die simultan gemessene Hirnaktivierung der im echten Leben außerhalb des Labors nahe kommt. VR-Brillen schaffen hier Abhilfe. Durch sie können die Teilnehmenden dynamisch und interaktiv in Situationen eintauchen und sie nahe der Wirklichkeit erleben. Emotionen werden so auf eine natürlichere Weise hervorgerufen.
Die Ergebnisse der aktuellen Studie zeigten: Wie stark eine Person emotional erregt ist, zeigt sich an einer speziellen Form rhythmischer Gehirnaktivität, den sogenannten Alpha-Oszillationen. Demnach ist die Erregung umso höher, je niedriger die Stärke dieser Schwingung im gemessenen EEG-Signal ist. "Die Erkenntnisse bestätigen damit frühere Untersuchungen aus klassischen Experimenten und belegen, die Signale treten auch unter Bedingungen auf, die dem Alltag näherkommen", sagt Simon M. Hofmann, einer der Autoren der zugrundeliegenden Studie, die jetzt im Fachmagazin eLife erschienen ist. "Anhand der Alpha-Oszillationen konnten wir also vorhersagen, wie stark eine Person eine Situation emotional erlebt. Unsere Modelle haben gelernt, welche Hirnareale besonders wichtig für diese Vorhersage sind. Grob gesagt gilt dann: je weniger Alpha-Aktivität man hier misst, desto erregter ist die Person", erklärt Autor Felix Klotzsche.
"In Zukunft könnte es möglich werden, diese Erkenntnisse und Methoden auch für praktische Anwendungen jenseits der Grundlagenforschung anzuwenden", ergänzt Autor Alberto Mariola. VR-Brillen werden zum Beispiel zunehmend in psychologischen Therapien eingesetzt. Neurophysiologische Informationen über den emotionalen Zustand der Patientinnen und Patienten könnten dabei zur Verbesserung der Behandlung führen. Therapeutinnen und Therapeuten könnten so beispielsweise direkt einen Einblick in das momentane emotionale Empfinden während einer Expositionssituation erlangen, ohne dass die Patientinnen und Patienten direkt gefragt und die Situation dadurch unterbrochen werden muss.
Untersucht haben die Wissenschaftler diese Zusammenhänge mithilfe der Elektroenzephalographie (EEG), durch die sie die Hirnströme der Teilnehmenden während der virtuellen Achterbahnfahrt erfassen konnten – um so zu berechnen, was während der Fahrt im Gehirn geschieht. Zudem sollten die Probandinnen und Probanden im Nachhinein anhand eines Videos bewerten, wie aufgeregt sie über den Verlauf der VR-Erfahrung hinweg waren. Dadurch wollten die Forscher herausfinden, ob die subjektiven Empfindungen während der Fahrt mit den Messdaten der Hirnaktivität korrelieren. Da sich Menschen darin unterscheiden, wie gern sie Achterbahn fahren, war es dabei unwichtig, ob die Situation als positiv oder negativ empfunden wurde. Sondern lediglich, wie stark die Empfindung war.
Für die Auswertung nutzten die Forscher drei verschiedene Modelle maschinellen Lernens, um aus den EEG-Daten möglichst exakt die subjektiven Empfindungen vorherzusagen. Die Autoren zeigten dadurch, dass mithilfe dieser Ansätze der Zusammenhang zwischen EEG-Signalen und dem emotionalen Empfinden auch unter realitätsnahen Gegebenheiten nachgewiesen werden kann.
MEDICA.de; Quelle: Max-Planck-Institut für Kognitions- und Neurowissenschaften
