Aufmerk­sam­keits­netz­werke

Geschrieben am 10. Mai 2020 von Dr. Jan Höpker.

Nach dem Ende des Zweiten Welt­krieges hatte sich das US-Militär für die Stei­ge­rung der Leis­tungs­fä­hig­keit des mensch­li­chen Gehirns inter­es­siert. Infor­ma­ti­ons­ver­ar­bei­tung und Aufmerk­sam­keit (Konzen­tra­ti­ons­fä­hig­keit) sollten verbes­sert werden.

Einer der Pioniere bei der Erfor­schung der Aufmerk­sam­keit war der US-ameri­ka­ni­sche Psycho­loge und Kogni­ti­ons­wis­sen­schaftler Michael Posner (*1936). Bis zu seiner Emeri­tie­rung war er an der Univer­sity of Oregon tätig. Anfangs hat sich Posner insbe­son­dere mit der visuellen Aufmerk­sam­keit (Aufmerk­sam­keit auf visuelle Reize) befasst, weil diese am einfachsten zu erfor­schen war. Später stellte sich heraus, dass die Aufmerk­sam­keits­sys­teme des Gehirns die, über die anderen Sinnes­ka­näle erfassten, Reize auf die gleiche Art und Weise verar­beiten.

Posner hatte postu­liert, dass die Aufmerk­sam­keit von einem Organ­system mit spezi­fi­scher Anatomie bereit­ge­stellt wird, und dass dieses Organ­system aus drei Aufmerk­sam­keits­netz­werken besteht, die vonein­ander unab­hängig sind:

  1. Alerting Network,
  2. Orienting Network und
  3. Executive Attention Network.

Die drei Systeme werden von unter­schied­li­chen Neuro­trans­mit­tern reguliert, und sie bauen hier­ar­chisch aufein­ander auf: Der Ausgang des Alerting Network ist sozusagen der Eingang des Orienting Networks, dessen Ausgang wiederum Eingang des Executive Attention Networks ist.

(Bildlich gespro­chen können die Aufmerk­sam­keits­netz­werke als Türsteher zum Bewusst­sein verstanden werden.)

Das Alerting Network

Dieses subcor­ti­cale, d. h. unterhalb der Groß­hirn­rinde liegende, System sorgt für einen aufmerk­samen und wachen Zustand, aus dem heraus einge­hende Stimuli wahr­ge­nommen werden können. Man muss die intrinsi­sche und phasische Alertness vonein­ander unter­scheiden.

Intrinsi­scher Alertness meint die kognitive Kontrolle der Wachheit und Akti­vie­rung.

Bei der phasi­schen Alertness hingegen werden Wachheit und Akti­vie­rung als Reaktion auf einen externen Warnreiz gestei­gert. Bei der phasi­schen Alertness aktiviert ein Warnreiz Neuronen des Locus coeruleus, einem Kern­ge­biet, in dem der Neuro­trans­mitter Norad­re­nalin produ­ziert wird. Die Ausschüt­tung von Norad­re­nalin aktiviert bezie­hungs­weise reguliert das gesamte Netzwerk.

Neben dem Locus coeruleus gehört auch der rechte Frontal- und Parie­tal­kortex zum Alerting Network.

Das Orienting Network

Mit dem Orienting Network erfolgt die Auswahl von Infor­ma­tionen, die zum gegebenen Zeitpunkt relevant sind, aus dem senso­ri­schen Input. Bei den betei­ligten Gehirn­re­gionen und Zentren handelt es sich um den oberen Parie­tal­lappen, den tempo­ro­pa­rie­talen Übergang, das frontale Augenfeld und den Colli­cu­lus­su­pe­rior. Der regu­lie­rende Neuro­trans­mitter ist Acetyl­cholin.

(Das Orienting Network übersieht den unsicht­baren Gorilla.)

Das Executive Attention Network

Mit diesem Netzwerk kann mit den Reizen, die vom Orienting Network vorausge­wählt wurden, bewusst gear­beitet werden. Das Executive Attention Network macht bewusstes Planen und Entscheiden möglich. Außerdem ist es an der Regu­la­tion von Emotionen beteiligt. Das Executive Attention Network, zu dem das anteriore Cingulum, der ventro­la­te­rale präfron­tale Cortex und die Basal­gan­glien gehören, wird vorwie­gend von den Boten­stoffen Dopamin und Serotonin reguliert.

(Das Executive Attention Network scheint eng mit dem Arbeits­ge­dächtnis zusam­men­zu­hängen.)

Was die Stärke der drei Aufmerk­sam­keits­netz­werke betrifft, gibt es von Mensch zu Menschen indi­vi­du­elle Unter­schiede, die gene­ti­scher Natur sind. Die Stärke der einzelnen Netzwerke ein und derselben Person ist nicht mitein­ander korre­liert, d. h. eine Person mit einem starken Alerting Network hat die gleiche Chance auf ein starkes Orienting Network bezie­hungs­weise Executive Control Network, wie eine Person mit einem schwachen Alerting Network.

Die entspre­chenden Gene scheinen mit der Umwelt zu inter­agieren und Medi­ta­tion scheint ein Faktor mit großem Einfluss zu sein. In einem Vortrag aus dem Jahr 2016 hat Michael Posner den Mecha­nismus wie folgt erklärt: Medi­ta­tion geht mit Theta-Wellen einher, und diese Theta-Wellen können die Myeli­nie­rung innerhalb der betei­ligten Netzwerke verbes­sern, weil sie in der Lage zu sein scheinen, schla­fende Oligo­den­dro­zyten zu (re)aktivieren. (Posner betonte, dass es sich vermut­lich nicht um den einzigen Mecha­nismus handelt, über den sich Medi­ta­tion positiv auf die Aufmerk­sam­keit auswirkt.)

Aufmerk­sam­keit ist eine notwen­dige Voraus­set­zung für das explizite Lernen. (Ohne Aufmerk­sam­keit kann nur implizit gelernt werden.)

Welcher Zusam­men­hang besteht zwischen den Aufmerk­sam­keits­netz­werken und dem task-positive Network? Es dürfte Zusam­men­hänge geben, aber das task-positive Network ist nicht mit den Aufmerk­sam­keits­netz­werken identisch.

Literatur/Quellen

The attention system of the human brain. Posner MI, Petersen SE, Annu Rev Neurosci. (1990) 13:25–42 (PubMed)

The Attention System of the Human Brain: 20 Years After. Michael I. Posner and Steven E. Petersen, Annu Rev Neurosci. (2012) 35:73–89 (PubMed)

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