Studie: Ein Elfmeter wird im Gehirn entschieden

Göttingen.  In einer Studie untersuchen Göttinger Wissenschaftler die Aufgaben verschiedener Nervenzellen bei der Entscheidungsfindung.

Mailands ukrainischer Stürmer Andrej Schewtschenko (hinten) verwandelt im Duell vom Punkt mit Juventus-Torhüter Gianluigi Buffon den entscheidenden Elfmeter. Der AC Mailand gewinnt im Old-Trafford-Stadion in Manchester das rein italienische Fußball-Champions-League-Finale 2003 gegen Juventus Turin mit 3:2 im Elfmeterschießen.

Mailands ukrainischer Stürmer Andrej Schewtschenko (hinten) verwandelt im Duell vom Punkt mit Juventus-Torhüter Gianluigi Buffon den entscheidenden Elfmeter. Der AC Mailand gewinnt im Old-Trafford-Stadion in Manchester das rein italienische Fußball-Champions-League-Finale 2003 gegen Juventus Turin mit 3:2 im Elfmeterschießen.

Foto: FILIPPO MONTEFORTE / dpa

Der Ukrainer Andrej Schewtschenko steht am Elfmeterpunkt, seine Mannschaftskollegen haben sich am Mittelkreis versammelt. Ihm gegenüber der mehrfache Welttorhüter Gianluigi Buffon. Es ist das Champions-League-Finale 2003: AC Mailand gegen Juventus Turin.

Schewtschenko läuft an, visiert die linke Ecke an, Buffon springt und der Stürmer schiebt kurzentschlossen den Ball in die rechte Ecke – Tor und Titel für Mailand.

Dieses Duell wiederholt sich auf Tausenden Fußballplätzen der Welt an jedem Wochenende. Mal gewinnt der Schütze, mal der Torhüter. Doch was genau entscheidet, ob der Ball ins Netz fliegt? Neurowissenschaftler am Deutschen Primatenzentrum (DPZ) in Göttingen haben sich diesem Thema zugewandt. In einer Studie mit Rhesusaffen kamen sie zu der Erkenntnis, dass zwei verschiedene Nervenzellentypen im gleichen Hirnareal für den Entscheidungsprozess zuständig sind.

Die Wissenschaftler haben zwei Affen darauf trainiert, eine Aufgabe am Bildschirm durchzuführen. Sie sollten auf einem Touchscreen Kreise berühren, die rechts oder links, oben oder unten erschienen. Die Reihenfolge war zufällig. Allerdings erhielten die Affen einen Hinweis, wo das nächste Signal erscheinen könnte. Zeigte zum Beispiel gleichzeitig ein großer violetter Pfeil nach links und ein kleiner blauer Pfeil nach rechts, war die Wahrscheinlichkeit größer, dass das Signal auf der linken Seite erschien. Diese Erwartung wurde aber in unregelmäßigen Abständen durchbrochen.

Die Forscher beobachteten, dass die Affen eine Tendenz entsprechend der vorher gezeigten Richtungspfeile entwickelten. Erschien das Signal auf der erwarteten Seite, lösten sie die Aufgabe richtig und schnell. Zeigte sich das Signal aber auf der gegenüberliegenden Seite, verlängerten sich die Reaktionszeiten und die Affen machten mehr Fehler. Hatten die Tiere hingegen die freie Wahl, zogen sie in den meisten Fällen diejenigen Signale vor, die auf der vorher angezeigten Seite erschienen.

„Eine vorläufige Handlungstendenz beeinflusst nachfolgende Entscheidungen, auch wenn sich die Tatsachen zwischenzeitlich ändern“, sagt Lalitta Suriya-Arunroj, Erstautorin der Studie. Auch wenn die Affen die freie Wahl hätten, entschieden sie sich für ihren vorläufig gefassten Handlungsplan.

Ganz ähnlich ergehe es dem Stürmer vorm Tor. Er sehe, dass der Torwart nach rechts springen wolle und plane zunächst die linke Ecke. Auch wenn der Torwart im letzten Moment wieder eine neutrale Haltung einnehme, werde er in den meisten Fällen die Schussrichtung beibehalten und der Elfmeter werde möglicherweise abgefangen.

Dabei entdeckten die Göttinger Neurowissenschaftler, dass für Entscheidungsfindung und Gewichtung zwischen mehreren Handlungsalternativen zwei verschiedene Arten von Nervenzellen zuständig sind. Die erste Gruppe übernimmt die Kodierung des bevorzugten Ziels. So lange keine Tendenz besteht, sind sie nicht aktiv. Sie regen sich erst, wenn eine Präferenz für eine Handlungsoption entsteht. Die Zellen werden dann umso aktiver, je stärker die Tendenz für diese Option wird.

Die zweite Gruppe von Nervenzellen zeigt von Beginn an alle gegebenen Alternativen an. Die Zellen, die für die nicht präferierte Möglichkeit kodieren, werden umso stärker herunterreguliert, je weniger die Option in Betracht kommt. Nach dem Ausschlussprinzip bleibt schließlich nur noch die Option übrig, die die beste Wahl darstellt.

Im letzten Moment wechseln

„Dadurch ermöglicht uns das Gehirn ausbalancierte und flexible Entscheidungen“, sagt Alexander Gail, Leiter der Forschungsgruppe Sensomotorik am DPZ und ebenfalls Autor der Studie.

Der Stürmer vorm Tor sei somit trotz seiner ersten Präferenz in der Lage, die andere Torecke als Option nicht sofort auszuschließen, könne im letzten Moment die Schussrichtung wechseln und so möglicherweise doch noch einen Treffer landen.

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