Neurofrontiers

Deutsche Übersetzung aus dem englischen Original von Dr. Christoph Metzner

Neurofeedback ist eine Technik, die in den letzten Jahren die Aufmerksamkeit der Öffentlichkeit erobert hat. Die Idee ist einfach: Man lernt, seine Gehirnaktivität zu steuern und das führt, zumindest theoretisch, zu langfristigen Verhaltensänderungen. Wiederum gilt: Theoretisch sind die Möglichkeiten grenzenlos. Die Technik könnte praktisch für alles eingesetzt werden, vom edleren Ziel, psychische Störungen mit einer Methode zu behandeln, die nur minimale bis gar keine Nebenwirkungen hat, bis hin zum eher fragwürdigen Ziel, ein positiveres Mindset zu generieren, mit einer Methode, die ein erhebliches Potenzial hat, den Kunden ihr hart verdientes Geld aus der Tasche zu ziehen.

Wir haben schon ausführlich über  EEG-basiertes Neurofeedback (EEGnf) gesprochen und falls Du es noch nicht getan hast, empfehle ich sehr den Artikel hier zu lesen (momentan allerdings leider nur auf Englisch oder Rumänisch). Heute wollen wir uns allerdings einer weiteren, weniger kommerziellen, allerdings gleich interessanten Methode zuwenden: Neurofeedback auf Basis von fMRT. Die Grundidee bleibt die Gleiche: die Maschine misst eine Metrik der Gehirnaktivität, die nachfolgend dem Probanden auf einem Bildschirm angezeigt wird. Dessen Aufgabe ist es nun durch Fokussieren diese Metrik zu modifizieren bis sie ein vordefiniertes Ziel erreicht. Allerdings gibt es einige Dinge zu beachten hier.

fMRT – der Donut-förmige Elefant im Raum

Du hast vermutlich schon von dieser Vorzeigemethode der Neurowissenschaften gehört, nämlich der funktionellen Magnetresonanztomographie, kurz fMRT. Die fMRT nutzt große Magnete, um etwas zu messen, das man das „blood-oxygen-level-dependent (BOLD)“ Signal nennt. Kurz gesagt: Hämoglobin, das Molekül, das den gesamten Sauerstoff und das Kohlendioxid für uns transportiert, hat unterschiedliche magnetische Eigenschaften, je nachdem, was es gerade trägt. Und da Neuronen beim Denken eine große Menge an Sauerstoff benötigen, gibt es in der Regel einen starken Zustrom von sauerstoffreichem Hämoglobin. Diesen können wir nutzen, um nachzuvollziehen, was verschiedene Gehirnregionen in bestimmten Momenten tun.

Aufgrund seiner Funktionsweise hat fMRT einen Vorteil gegenüber EEG: es erlaubt eine sehr viel bessere räumliche Auflösung im Millimeterbereich. Von einer Neurofeedback-Perspektive ist dies sehr vorteilhaft, denn, zumindest theoretisch, ermöglicht dies eine sehr detaillierte Kontrolle der Hirnregionen.

Natürlich hat die fMRT auch einige Nachteile. Da Veränderungen der Blutsauerstoffsättigung im Vergleich zur neuronalen Aktivität relativ langsam ablaufen (wir sprechen hier von Sekunden gegenüber Millisekunden), müssen die Teilnehmenden darauf hingewiesen werden, keine unmittelbaren Veränderungen zu erwarten. Außerdem sind die Magnete enorm groß, das gesamte Gerät muss unter speziellen Bedingungen betrieben werden und erfordert geschultes Personal für Wartung und Bedienung – dadurch ist es ziemlich kostspielig, und ins eigene Wohnzimmer passt es garantiert nicht.

Funktioniert es?

Wie beim EEGnf leiden auch fMRT-basierte Neurofeedback-Studien unter auffallend vertrauten Einschränkungen, darunter Unterschiede im Studiendesign und ein Mangel an ausreichend randomisierten Kontrollstudien (eine gute Erklärung dazu findest Du hier). Trotz dieser Einschränkungen zeigt die Methode jedoch Potenzial und konnte bereits einige Erfolge verzeichnen. Wie diese allerdings bewertet werden, hängt stark von der eingenommenen Perspektive ab.

Die Forschungsperspektive

Neurofeedback kann als perturbativer Ansatz betrachtet werden: Im Grunde genommen nutzt man es, um etwas zu verändern, und beobachtet dann, was passiert. Aus Forschungssicht lässt sich dies einsetzen, um verschiedene Aspekte der Kognition zu untersuchen. Ein Beispiel ist die Lokalisierung bestimmter Funktionen in spezifischen Hirnarealen. Wenn eine bestimmte Hirnregion für eine bestimmte kognitive Funktion verantwortlich ist, sollte eine Verringerung der Aktivität in diesem Bereich die Leistung beeinträchtigen, während eine Erhöhung den gegenteiligen Effekt haben sollte.

Das ist eine ziemlich spannende Idee, doch in den letzten Jahren hat ein Paradigmenwechsel in unserem Verständnis des Gehirns stattgefunden. Genauer gesagt: Die vorherrschende Sichtweise hat sich von der Annahme, das Gehirn sei eine Art kurioser Flickenteppich aus unabhängigen und nur lose verbundenen Regionen, hin zu der Auffassung verschoben, es handle sich um ein komplexes, verteiltes Netzwerk, in dem sich Regionen auf nichttriviale Weise gegenseitig beeinflussen. Während im ersten Fall direkte Ursache-Wirkungs-Beziehungen zu erwarten wären, ist das im zweiten nicht so eindeutig. Aufgrund nichtlinearer Netzwerkeffekte kann eine Veränderung der Aktivität in einer Region unerwartete Auswirkungen auf andere Regionen haben. Und genau in diesem Fall könnte fMRT-Neurofeedback besonders nützlich sein.

In einem 2017 veröffentlichten Perspektivartikel skizziert Prof. Dani S. Bassett (eine Autorität im Bereich Netzwerkkontrolle), wie das funktionieren könnte. Aufbauend auf Ideen aus der Mathematik und der theoretischen Physik wird darin argumentiert, dass fMRT-Neurofeedback ein nützliches Werkzeug darstellen könnte, um Hypothesen zu Netzwerkdynamiken empirisch zu überprüfen – zum Beispiel, ob die Hochregulation einer bestimmten Region in der Lage ist, das Gehirnnetzwerk in einen neuen Zustand zu versetzen, und ob dies messbare Auswirkungen auf das Verhalten hat.

Die klinische Perspektive

Während die Forschungsperspektive etwas abstrakt wirken mag, ist die klinische Sichtweise sowohl in Bezug auf die Methoden als auch auf die Ziele deutlich konkreter. Im Wesentlichen geht es darum, die Gehirnaktivität in Regionen zu verändern, die mit bestimmten Störungen in Verbindung stehen, in der Hoffnung, dass die Wiederherstellung der Hirnfunktion auch das Verhalten normalisiert.

Das fMRT-Neurofeedback konnte in dieser Hinsicht bereits einige Erfolge verzeichnen: Studien berichten über Verbesserungen bei einer Vielzahl von Erkrankungen – von Angststörungen und Depressionen bis hin zu Sucht, chronischen Schmerzen oder Tinnitus. Leider haben all diese Studien denselben Haken: Sie umfassten nur sehr wenige Probanden. Daher müssen die Ergebnisse in größeren Stichproben repliziert werden, bevor man schlussfolgern kann, dass es sich um eine praktikable Methode handelt, die routinemäßig in der klinischen Praxis eingesetzt werden sollte.

Zusammenfassung

Das fMRT-basierte Neurofeedback ist sowohl aus Forschungs- als auch aus klinischer Perspektive ein potenziell brauchbares Werkzeug. Sein Hauptvorteil gegenüber dem EEGnf liegt in der hohen räumlichen Auflösung, die eine wesentlich detailliertere Kontrolle ermöglicht. Wie beim EEGnf gilt jedoch auch hier: Die Methode muss noch deutlich intensiver erforscht werden. Und während die hohen Kosten und technischen Anforderungen diesen Prozess verlangsamen, schützen sie gleichzeitig die breite Öffentlichkeit davor, mit einem unausgereiften Produkt konfrontiert zu werden.

Was denkst du über diesen Artikel? Lass es uns in der Kommentarspalte wissen. Wenn Du unsere Arbeit unterstützen möchtest, teile sie gerne mit Deinen Freunden oder spendiere uns hier einen Kaffee.

Hier kannst Du unseren RSS Feed abonnieren.

Das könnte Dir auch gefallen:

Weiterführende Informationen (auf Englisch):

Bassett, D. S., & Khambhati, A. N. (2017). A network engineering perspective on probing and perturbing cognition with neurofeedback. Annals of the New York Academy of Sciences, 1396(1), 126-143.

Sulzer, J., Haller, S., Scharnowski, F., Weiskopf, N., Birbaumer, N., Blefari, M. L., … & Sitaram, R. (2013). Real-time fMRI neurofeedback: progress and challenges. Neuroimage, 76, 386-399.

Tursic, A., Eck, J., Lührs, M., Linden, D. E., & Goebel, R. (2020). A systematic review of fMRI neurofeedback reporting and effects in clinical populations. NeuroImage: Clinical, 28, 102496.