Jahrbuchbeiträge des Instituts

2018

  • Ein Navigationssystem für unsere Gedanken

    2018 Bellmund, Jacob L. S.; Doeller, Christian F.

    Wie organisiert unser Gehirn Erfahrungen und Wissen? Eine mögliche Antwort auf diese zentrale Frage zur Funktionsweise unseres Denkens: Das Navigationssystem unseres Gehirns bildet sogenannte kognitive Räume, in denen wir Erfahrungen anhand ihrer Merkmale anordnen. Zu dieser Schlussfolgerung gelangten wir durch die Kombination einer Vielzahl an Befunden zur Arbeitsweise von Ortszellen im Hippocampus und Rasterzellen im entorhinalen Cortex, die unsere räumliche Orientierung ermöglichen. Diese Zellen kartieren auch kognitive Räume, die möglicherweise unseren Gedankengängen zugrunde liegen.

2017

  • Spinnefeind: Angst vor Schlangen und Spinnen ist in uns angelegt

    2017 Höhl, Stefanie

    Schlangen und Spinnen – bei vielen Menschen rufen sie Angst und Ekel hervor. Auch in den Industrieländern ist die Furcht vor diesen Tieren weit verbreitet, obwohl man dort kaum mit ihnen in Kontakt kommt. Bisher war umstritten, ob diese Abneigung angeboren oder erlernt ist. Wissenschaftlerinnen am Max-Planck-Institut für Kognitions- und Neurowissenschaften (MPI CBS) in Leipzig und an der Uppsala University haben nun herausgefunden, dass sie in uns angelegt ist: Bereits sechs Monate alte Babys reagieren gestresst beim Anblick dieser Tiere – lange bevor sie diese Reaktion gelernt haben könnten.

2016

  • Wie beeinflussen Sexualhormone Gehirn und Verhalten?

    2016 Sacher, Julia; Barth, Claudia; Villringer, Arno
    Unser psychisches Wohlbefinden ist eng mit dem hormonellen Profil verknüpft. Frauen erkranken zum Beispiel doppelt so häufig an Depressionen wie Männer. Dies deutet darauf hin, dass Sexualhormonen eine Schlüsselrolle bei der Entstehung der Depression zukommt. Allerdings sind die Mechanismen, die diesen stimmungsverändernden Effekt von Sexualhormonen vermitteln, bisher ungeklärt. Jüngste Forschungsergebnisse legen nahe, dass die neurochemische Signalverarbeitung sowie funktionelle und strukturelle Netzwerke im Gehirn stark von physiologischen Schwankungen der Sexualhormone moduliert werden.

2015

  • Sprachentwicklung im Gehirn – ein langer Weg bis zur vollen Blüte

    2015 Skeide, Michael A.; Friederici, Angela D.

    Der zeitliche Ablauf der menschlichen Sprachentwicklung ist paradox. Manche Meilensteine werden in rasender Geschwindigkeit erreicht. So können Embryos bereits im Mutterleib Vokale voneinander unterscheiden [1]. Andere Meilensteine hingegen, wie das Verstehen grammatisch komplexer Sätze, liegen selbst für Grundschulkinder noch in weiter Ferne. Woran liegt das? Aktuelle neurobiologische Erkenntnisse belegen, dass ein Netzwerk im Gehirn, das an der Verarbeitung grammatischer Information beteiligt ist, bis ins Erwachsenenalter hinein reifen muss, um voll funktionsfähig zu sein.

2014

  • Der Ton macht die Musik: Pfade und Mechanismen der Prosodiewahrnehmung

    2014 Sammler, Daniela
    Sprache ist mehr als nur Worte: Der Tonfall – die Prosodie – verrät oft mehr über die Absicht des Sprechers als die eigentliche Äußerung. Während die Hirnnetzwerke der linken Hemisphäre, die den Wortlaut dekodieren, bereits gut erforscht sind, gilt dies nicht für die Netzwerke, die Prosodie analysieren. In einem Projekt am Max-Planck-Institut für Kognitions- und Neurowissenschaften wurde die Bedeutung der Verbindungsbahnen der rechten Hemisphäre beim Prosodieverstehen untersucht und gezeigt, dass auch das Motorsystem eine wichtige Funktion dabei hat.

2013

  • Auditive Verarbeitung im Gehirn: Dynamische Anpassung an die akustische Umwelt

    2013 Herrmann, Björn
    Die menschliche Wahrnehmung zeichnet sich durch hohe Flexibilität aus. Das erlaubt uns, gleichartige Ereignisse in verschiedensten Kontexten oder Situationen gleichartig zu erleben. Zwei Beispiele aus der aktuellen Forschung der Max-Planck-Forschungsgruppe „Auditive Kognition“ zeigen, wie sich Aktivierungen im Gehirn dynamisch an die akustische Umwelt anpassen und damit die Basis für die Flexibilität im Hören legen.
  • Die Reifung des sozialen Gehirns

    2013 Steinbeis, Nikolaus
    Im kindlichen Entwicklungsverlauf ist eine Vielfalt an Veränderungen im Sozialverhalten zu beobachten. Während im frühen Kindesalter Egoismus und Ungeduld überwiegen, entwickelt sich mit der Zeit mehr Prosozialität. Welche Entwicklungen des Gehirns mit solchen Verhaltensveränderungen einhergehen, war bis vor Kurzem unbekannt. Nun konnte man zeigen, dass die zunehmende Reifung der Hirnareale, die für Impulskontrolle zuständig sind,  es älteren Kindern ermöglicht, im richtigen Moment das Richtige zu tun und nicht dem Eigennutz freien Lauf zu lassen.

2012

  • Singen als Sprachtherapie? Rhythmus und Liedtext geben den Ton an

    2012 Stahl, Benjamin
    Ein Schlaganfall in der linken Hirnhälfte führt häufig zu einem tief greifenden Verlust der Spontansprache – einer sogenannten Aphasie. Doch oft können Betroffene noch ganze Texte fehlerfrei singen. Lange Zeit wurde daher angenommen, Singen erleichtere die Sprachproduktion und eigne sich womöglich auch zur Sprachtherapie. Neuere Forschung weist allerdings in eine andere Richtung: Nicht das Singen selbst war für die Sprachproduktion und die Therapie der untersuchten Patienten entscheidend, sondern Rhythmus und Liedtextart. Die Ergebnisse stellen bisherige Annahmen auf den Kopf.
  • Wie unser Gehirn Gesicht und Stimme verknüpft

    2012 Blank, Helen; von Kriegstein, Katharina
    Während wir mit anderen Menschen sprechen, verbinden wir ständig Informationen von Gesicht und Stimme, um die Identität unseres Gesprächspartners zu erkennen und seine Sprachnachricht zu verstehen. Selbst wenn wir eine Person nur sprechen hören, aktiviert das Gehirn gelernte Assoziationen des Gesichts, um die Stimmerkennung zu verbessern. Das ist möglich, weil Gesichts- und Stimmerkennungsareale direkt miteinander verknüpft sind. Umgekehrt werden akustische Vorinformationen genutzt, um visuelle Sprachverarbeitung, etwa beim Lippenlesen, zu verbessern.

2011

  • Mein Körper und ich: Wie durch körperliche Erfahrungen Ich-Bewusstsein entsteht

    2011 Schütz-Bosbach, Simone
    Die Frage nach dem Ursprung von Ich-Bewusstsein und der inneren Repräsentation des Selbst beim Menschen ist in den vergangenen Jahren von den kognitiven Neurowissenschaften neu entdeckt worden. Aktuelle Forschung zeigt, dass insbesondere interne motorische Vorhersageprozesse an der automatischen Selbstzuschreibung von Ereignissen sowie dem subjektiven Erleben von Urheberschaft und Kontrolle über Handlungen beteiligt sind. Demnach können zentrale Aspekte unseres Selbst unmittelbar in unserem Körper verortet und als Begleitprodukt von Handlungen charakterisiert werden.
  • Wie Säuglinge lernen, das Verhalten Anderer zu verstehen

    2011 Daum, Moritz
    Der Mensch agiert und interagiert in einer sozialen Umwelt. Die entwicklungspsychologische Forschung beschäftigt sich mit den kognitiven Mechanismen, die dem Handlungsverständnis zugrunde liegen. Aktuelle Befunde zeigen, dass Handlungen wie Greifen und Zeigen bereits früh im Leben auf verhaltens- und auf neurophysiologischer Ebene ähnlich verarbeitet werden wie bei Erwachsenen. Forschungsansätze, die sowohl auf Säuglinge als auch auf Erwachsene angewendet werden können, ermöglichen es, die sozial-kognitive Entwicklung über eine breite Altersspanne zu erforschen.

2010

  • Hören von Jazzimprovisationen: Wie unser Gehirn Spontaneität in der Musik erkennt

    2010 Engel, Annerose; Keller, Peter E.
    Die Fähigkeit, Handlungen anderer Menschen als spontan oder geplant zu erkennen, ist eine wichtige Voraussetzung, um ihr Verhalten zu verstehen und schnell darauf reagieren zu können. Musikalische Improvisationen eignen sich hervorragend, um die dieser Fähigkeit zugrunde liegenden neuronalen Prozesse zu untersuchen. Erfahrene Jazzmusiker können durch bloßes Hören erkennen, ob eine Melodie improvisiert wurde. Eine Hirnstruktur, die sogenannte Amygdala, die als besonders sensitiv für das Erkennen von Unsicherheit im Verhalten bekannt ist, spielt dabei eine wichtige Rolle.
  • Training verändert das Gehirn viel schneller als gedacht

    2010 Taubert, Marco; Villringer, Arno; Ragert, Patrick
    Bis vor Kurzem nahm man an, dass im erwachsenen Gehirn, bis auf Hirnverletzungen oder Abbauprozesse, keine strukturellen Änderungen mehr stattfinden. Heute weiß man, dass unser Gehirn ein Leben lang formbar bleibt. Wie und in welchem Tempo hinterlassen alltägliche Lernprozesse ihre Spuren im Hirn? Neue Forschung zeigt, dass bereits ein kurzes motorisches Training großflächige Änderungen auslöst und dass diese mit den Leistungsverbesserungen zusammenhängen. Die Erforschung dieses enormen Anpassungspotenzials im erwachsenen Gehirn eröffnet vielfältige klinische Anwendungsmöglichkeiten.

2009

  • Mikrostrukturen im lebenden Gehirn erkennen: Magnetresonanztomografie der Myelinscheide

    2009 Labadie, Christian; Möller, Harald E.
    Nervenfasern sind bei Wirbeltieren von einer mehrlagigen Membranschicht, dem Myelin, umgeben. Die damit erreichte elektrische Isolierung der Faser ist von grundlegender Bedeutung für die Nervenleitung. Relaxografische Verfahren der Magnetresonanztomografie ermöglichen es, räumlich aufgelöste Informationen über die Myelinscheide aus der Beobachtung eingelagerter Wassermoleküle zu gewinnen. Damit ergibt sich ein neuer Ansatz für mikrostrukturelle Untersuchungen am lebenden Gehirn.

2008

  • Das Hirn als Netzwerk

    2008 Knösche, Thomas Reiner
    Die Leistungen des Gehirns beruhen auf einem Wechselspiel funktioneller Segregation und funktioneller Integration von Nervenzellverbänden in komplexen Netzwerken. Die anatomische Basis dieser Netzwerke kann mit Hilfe diffusionsgewichteter Magnetresonanztomographie rekonstruiert werden. Die dynamische Interaktion zwischen Nervenzellverbänden wird mit Modellen neuronaler Massen untersucht. Die Verbindung dieser Techniken mit funktionellen Messverfahren sowie neuropsychologischen Experimentaltechniken eröffnet neue Perspektiven für die Erforschung der Mechanismen kognitiver Fähigkeiten.
  • Sprache wächst mit dem Gehirn

    2008 Brauer, Jens
    Sprache ist eine grundlegende Eigenschaft des Menschen, deren Besitz uns von allen anderen Lebewesen unterscheidet. Kinder erlernen dieses komplexe System von Zeichen und deren Bedeutungen scheinbar mühelos. Eine spannende Frage bleibt dabei, wie das Gehirn von Kindern die vielschichtigen Aufgaben zu bewältigen lernt, die bei der Verarbeitung von Sprache erforderlich sind. Bildgebende Methoden, die es erlauben, die Prozesse im Gehirn von Kindern zu beobachten, während sie Sprache verarbeiten, geben Antworten auf diese Frage.

2007

  • Magnetresonanztomographie bei hohen Feldstärken: Ist stärker besser?

    2007 Heidemann, Robin M.
    Die Magnetresonanztomographie ist das wichtigste Werkzeug in den modernen Neurowissenschaften. Durch die ständig verbesserte räumliche und zeitliche Auflösung dieses bildgebenden Verfahrens konnten große Fortschritte in der Gehirnforschung erzielt werden. Heutzutage ist man jedoch an einem Punkt angelangt, an dem einer weiteren Erhöhung der Auflösung Grenzen gesetzt sind. Die Verwendung von Hochfeldgeräten kann diese Grenzen überwinden und wird zu neuen Erkenntnissen über das menschliche Gehirn führen.
  • Wissenschaftliches „Gedankenlesen“ mithilfe von Gehirnbildern?

    2007 Haynes, John-Dylan
    Kann man allein auf der Basis der Gehirnaktivität einer Person bestimmen, was sie gerade denkt, fühlt, oder gar was sie gleich tun wird? Neue Forschung hat gezeigt, dass man die Gedanken einer Person mittels funktioneller Kernspintomographie sehr gut dekodieren und vorhersagen kann. Solches „Gedankenlesen“ auf der Basis von Hirnaktivität kann Aufschluss darüber geben, wie das Gehirn Information neuronal kodiert. Zugleich hat diese Forschung auch vielfältige klinische Anwendungsmöglichkeiten, wie etwa bei der Steuerung von Computern und künstlichen Prothesen mittels der Hirnaktivität von Patienten oder bei der Diagnostik kognitiver Aktivität bei völlig paralysierten Patienten.

2006

  • Das Planen von Werkzeughandlungen

    2006 Massen, Cristina; Lepper, Miriam; Prinz, Wolfgang
    Zu den faszinierendsten motorischen Leistungen von Menschen und Tieren gehört die Fähigkeit, Werkzeuge einzusetzen, um gewünschte Handlungseffekte in der Umwelt zu erreichen. Eine Studie des Max-Planck-Instituts für Kognitions- und Neurowissenschaften zeigt, dass Menschen über ein abstraktes inneres Modell Handlungswirkung, Werkzeug und die dazugehörige Körperbewegung koordinieren. Dieses Modell wird im Verlauf der Handlungsplanung aufgerufen.

2005

  • Und was kommt jetzt? Kognitive Funktionen genuin motorischer Hirnregionen

    2005 Schubotz, Ricarda I.
    Wenn wir überlegen, ob wir noch das nächste Auto abwarten oder jetzt gleich die Straße überqueren, koordinieren wir zwei synchrone Vorhersagen. Wir antizipieren einerseits, wie sich Dinge in unserer Umgebung verändern werden, und andererseits, wie wir unsere Umgebung verändern werden. Doch auch wenn wir die Straße gar nicht überqueren wollen, also keine Handlung planen, aktiviert diese Antizipation noch die gleiche Hirnregion. Bildgebende Forschung geht diesem Phänomen nach und befasst sich mit der Frage, warum manche kognitiven Funktionen Gebrauch von genuin motorischen Hirnregionen machen.

2004

  • Brocas Erben: Neue Überlegungen zur Funktion eines klassischen Sprachzentrums

    2004 Bornkessel, Ina
    Eines der wohl bekanntesten Sprachzentren des menschlichen Gehirns ist das so genannte Broca-Areal im linken Frontallappen. Während diese Hirnregion klassischerweise als Zentrum der Sprachproduktion angesehen wurde, entstand in den letzten Jahrzehnten großes Interesse an ihrer möglichen Beteiligung am Sprachverstehen. Dieses ging insbesondere auf erhöhte Aktivierungen beim Verstehen von Sätzen zurück, in denen das Objekt dem Subjekt vorangeht. Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Kognitions- und Neurowissenschaften haben kürzlich eine neue Erklärung für Befunde dieser Art vorgeschlagen. Sie gehen davon aus, dass das Broca-Areal entscheidend an der sequenziellen Anordnung unterschiedlicher sprachlicher Informationstypen beteiligt ist.
  • Die Rolle der Antwortmodalität beim Wechseln zwischen Aufgaben

    2004 Philipp, Andrea M.; Koch, Iring
    Die kognitive Psychologie untersucht die Leistung von Versuchspersonen bei verschiedenen Aufgaben. Allerdings gibt es keine allgemeine Übereinstimmung darüber, was unter einer Aufgabe zu verstehen ist. In vielen Experimenten wird die Anforderung, einen Reiz zu kategorisieren, mit dem Begriff „Aufgabe“ gleichgesetzt. Eine Studie des Max-Planck-Instituts für Kognitions- und Neurowissenschaften zeigt, dass die Art der Reaktion (zum Beispiel verbale oder manuelle Reaktionen), in der eine Antwort gegeben werden muss (Antwortmodalität), eine ebenso zentrale Rolle für die Definition einer Aufgabe spielt. Die Ergebnisse legen nahe, dass beim Wechseln zwischen Reizkategorisierungen und beim Wechseln zwischen Antwortmodalitäten die gleichen kognitiven Prozesse beteiligt sind.

2003

  • Das Verstehen der Bedeutung von Musik

    2003 Koelsch, Stefan
    Semantik ist eine basale Dimension der Sprache. Bisher war unklar, ob das Hören von Musik Mechanismen im menschlichen Gehirn aktivieren kann, die semantische Information verarbeiten. Die Verarbeitung sprach-semantischer und musik-semantischer Information wurde anhand der sog. N400-Komponente des ereigniskorrelierten Hirnpotenzials untersucht. Die N400 ist ein klassischer elektrophysiologischer Index semantischer Verarbeitungsprozesse. Wir fanden, dass die semantische Verarbeitung von Wörtern systematisch durch vorhergehende Darbietung musikalischer Information beeinflusst werden kann: Die durch Wörter evozierte N400 variiert in ihrer Größe, abhängig von der Stärke der semantischen Beziehung zwischen dem Wort und einem vorher gehörten Musikstück. Die Ergebnisse zeigen, dass Musik Repräsentation semantischer Konzepte aktivieren kann, und dass daher Musik erheblich mehr semantische Information übermitteln kann als bisher angenommen. Die Befunde stimmen mit der Annahme überein, dass das menschliche Gehirn Musik ähnlich wie Sprache verarbeitet.
  • Der Einfluss von gemeinsamem Handeln auf Prozesse der Handlungsplanung und Handlungsausführung

    2003 Sebanz, Natalie; Knoblich, Günther; Prinz, Wolfgang
    In vielen Situationen koordinieren Menschen ihre Handlungen, um gemeinsame Ziele zu erreichen. Dabei ist wesentlich, dass jeder Handelnde eine mentale Vorstellung (Repräsentation) der Handlungen der anderen Gruppenmitglieder bildet. Dies könnte sich darin äußern, dass das Beobachten einer Handlung mentale Strukturen aktiviert, die auch der eigenen Ausführung dieser Handlung zugrunde liegen. In diesem Fall sollte ein- und dieselbe Aufgabe anders ausgeführt werden, je nachdem ob der Handelnde alleine ist oder eine zweite Person an seiner Seite ebenfalls Handlungen ausführt. Diese Annahme konnte in einer Serie von Reaktionszeitexperimenten und in einer EEG-Studie bestätigt werden. Effekte des gemeinsamen Handelns zeigten sich sowohl für Prozesse der Handlungsplanung als auch der Handlungsausführung. Die Ergebnisse sprechen insgesamt dafür, dass die Handlung einer anderen Person in gleicher Weise wie eine eigene Handlung repräsentiert wird.
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