Was sind Gehirnzustände und Gehirnwellen? Und können wir sie kontrollieren?

Es gibt keinen Mangel an Apps und Technologien, die behaupten, das Gehirn in einen „Theta“-Zustand zu versetzen, der angeblich bei Entspannung, innerer Konzentration und Schlaf hilft.

Aber was genau bedeutet es, seinen „mentalen Zustand“ zu ändern? Und ist das überhaupt möglich? Die Beweise bleiben vorerst unklar. Aber unser Verständnis des Gehirns wächst exponentiell mit der Verbesserung unserer Untersuchungsmethoden.

Die Technologie zur Messung des Gehirns entwickelt sich weiter

Derzeit gibt es keinen einzelnen Ansatz zur Bildgebung oder Messung der Gehirnaktivität, der uns ein vollständiges Bild vermittelt. Was wir im Gehirn „sehen“, hängt davon ab, welches Werkzeug wir zum „Schauen“ verwenden. Es gibt unzählige Möglichkeiten, dies zu tun, aber jede bringt Kompromisse mit sich.

Dank der Einführung der Magnetresonanztomographie (MRT) haben wir in den 1980er Jahren viel über die Gehirnaktivität gelernt.

Schließlich haben wir die „funktionelle MRT“ erfunden, die es uns ermöglicht, die Gehirnaktivität in Echtzeit mit bestimmten Funktionen oder Verhaltensweisen zu verknüpfen, indem wir den Verbrauch von sauerstoffhaltigem Blut durch das Gehirn während einer Aufgabe messen.

Wir können die elektrische Aktivität auch mittels EEG (Elektroenzephalographie) messen. Damit lässt sich der zeitliche Ablauf von Gehirnwellen genau messen, wenn sie auftreten, es ist jedoch nicht sehr genau, wenn es darum geht, zu bestimmen, in welchen spezifischen Bereichen des Gehirns sie auftreten.

Alternativ können wir die Reaktion des Gehirns auf magnetische Stimulation messen. Dies ist hinsichtlich der Fläche und des Zeitpunkts sehr genau, jedoch nur, solange es sich nahe an der Oberfläche befindet.

Was sind Gehirnzustände?

Alle unsere einfachen und komplexen Verhaltensweisen sowie unsere Erkenntnisse (Gedanken) basieren auf der Gehirnaktivität oder „neuronalen Aktivität“. Neuronen – die Nervenzellen des Gehirns – kommunizieren durch eine Folge elektrischer Impulse und chemischer Signale, die „Neurotransmitter“ genannt werden.

Neuronen sind sehr gierig nach Energie aus dem Blut und benötigen viel Unterstützung durch Begleitzellen. Daher erfolgt die Messung von Ort, Menge und Zeitpunkt der Gehirnaktivität häufig über die Messung der elektrischen Aktivität, des Neurotransmitterspiegels oder des Blutflusses.

Wir können diese Aktivität auf drei Ebenen betrachten. Die erste ist eine Einzelzellebene, auf der einzelne Neuronen kommunizieren. Die Messung auf dieser Ebene ist jedoch schwierig (laborbasiert) und liefert ein begrenztes Bild.

Daher verlassen wir uns eher auf Messungen auf Netzwerkebene, bei denen eine Reihe von Neuronen oder Netzwerken aktiviert werden. Oder wir messen Aktivitätsmuster im gesamten Gehirn, die einen oder mehrere sogenannte „Gehirnzustände“ umfassen können.

Einer neueren Definition zufolge sind Gehirnzustände „wiederkehrende, über das Gehirn verteilte Aktivitätsmuster, die aus physiologischen oder kognitiven Prozessen hervorgehen.“ Diese Zustände sind funktionsrelevant, das heißt sie stehen im Zusammenhang mit dem Verhalten.

Bei Gehirnzuständen kommt es zur Synchronisation verschiedener Gehirnregionen, was am deutlichsten in Tiermodellen, in der Regel bei Nagetieren, beobachtet werden konnte. Erst jetzt sehen wir erste Beweise in Humanstudien.

Verschiedene Arten von Staaten

Die am häufigsten untersuchten Gehirnzustände bei Nagetieren und Menschen sind die Zustände „Erregung“ und „Ruhe“. Sie können sich diese als verschiedene Stufen der Wachsamkeit vorstellen.

Studien zeigen, dass Umweltfaktoren und Aktivitäten unsere Gehirnzustände beeinflussen. Aktivitäten oder Umgebungen mit hohen kognitiven Anforderungen führen zu „Aufmerksamkeits“-Gehirnzuständen (sog. aufgabeninduzierten Gehirnzuständen) mit erhöhter Konnektivität. Beispiele für aufgabenbedingte Gehirnzustände sind komplexe Verhaltensweisen wie Belohnungserwartung, Stimmung, Hunger usw.

Im Gegensatz dazu scheint ein Gehirnzustand wie „Gedankenwandern“ von der eigenen Umgebung und den Aufgaben getrennt zu sein. Das Abgleiten in Tagträume bedeutet per Definition, dass es keinen Bezug zur realen Welt gibt.

Wir können derzeit nicht mehrere „Zustände“ entwirren, die zu einem bestimmten Zeitpunkt und an einem bestimmten Ort im Gehirn vorhanden sind. Wie bereits erwähnt, liegt dies an den Kompromissen, die mit der Aufzeichnung räumlicher (Gehirnregion) und zeitlicher (Timing) Gehirnaktivität einhergehen.

Gehirnzustände vs. Gehirnwellen

Gehirnzustandsarbeit kann in Begriffen wie Alpha, Delta usw. ausgedrückt werden. Dabei handelt es sich jedoch tatsächlich um Gehirnwellen, die speziell aus der Messung der Gehirnaktivität mittels EEG stammen.

Das EEG erfasst die sich ändernde elektrische Aktivität im Gehirn, die in verschiedene Frequenzen (basierend auf der Wellenlänge) eingeteilt werden kann. Klassischerweise hatten diese Frequenzen spezifische Assoziationen:

• Gamma ist mit Zuständen oder Aufgaben verbunden, die eine stärkere Konzentration erfordern
• Beta ist mit größerer Angst und aktiveren Zuständen verbunden, wobei die Aufmerksamkeit oft nach außen gerichtet ist
• Alpha steht im Zusammenhang mit sehr entspanntem Zustand und passiver Aufmerksamkeit (z. B. leises Zuhören, aber nicht mitreißend)
• Theta ist mit tiefer Entspannung und innerer Konzentration verbunden
• und Delta ist mit Tiefschlaf verbunden.

Gehirnwellenmuster werden häufig zur Überwachung von Schlafstadien verwendet. Wenn wir einschlafen, wechseln wir von Schläfrigkeit, leichter Aufmerksamkeit, die leicht geweckt werden kann (Alpha), über Entspannung und Unaufmerksamkeit (Theta) bis hin zu tiefem Schlaf (Delta).

Können wir unsere Gehirnzustände kontrollieren?

Die Frage, die viele Menschen beschäftigt, ist: Können wir unsere Gehirnzustände mit Bedacht und Absicht beeinflussen?

Im Moment ist es wahrscheinlich zu einfach, dies zu behaupten, da die tatsächlichen Mechanismen, die die Gehirnzustände beeinflussen, nach wie vor schwer zu entwirren sind. Dennoch untersuchen Forscher alles, vom Drogenkonsum über Umwelteinflüsse bis hin zur Ausübung von Achtsamkeit, Meditation und Sinnesmanipulation.

Umstritten ist, dass Gehirnwellenmuster in der sogenannten „Neurofeedback“-Therapie eingesetzt werden. Bei diesen Behandlungen erhalten die Menschen Feedback (z. B. visuell oder akustisch) auf der Grundlage ihrer Gehirnwellenaktivität und werden dann damit beauftragt, zu versuchen, diese aufrechtzuerhalten oder zu ändern. Um in einem erforderlichen Zustand zu bleiben, können sie dazu ermutigt werden, ihre Gedanken zu kontrollieren, sich zu entspannen oder auf bestimmte Weise zu atmen.

Die Anwendungen dieser Arbeit beziehen sich hauptsächlich auf die psychische Gesundheit, auch bei Personen, die ein Trauma erlebt haben oder Schwierigkeiten bei der Selbstregulierung haben – was sich in mangelnder Aufmerksamkeit oder emotionalen Turbulenzen äußern kann.

Obwohl diese Techniken intuitiv ansprechend sind, berücksichtigen sie jedoch nicht das Problem, dass zu einem bestimmten Zeitpunkt mehrere Gehirnzustände vorliegen. Insgesamt waren die klinischen Studien weitgehend ergebnislos und Befürworter der Neurofeedback-Therapie sind nach wie vor frustriert über den Mangel an orthodoxer Unterstützung.

Andere Formen des Neurofeedbacks werden durch MRT-generierte Daten bereitgestellt. Teilnehmer, die sich mit mentalen Aufgaben befassen, erhalten Signale, die auf ihrer neuronalen Aktivität basieren und mit denen sie versuchen, Regionen des Gehirns, die an positiven Emotionen beteiligt sind, „hochzuregulieren“ (aktivieren). Dies könnte beispielsweise nützlich sein, um Menschen mit Depressionen zu helfen.

Eine weitere mögliche Methode, die angeblich Gehirnzustände verändern soll, beinhaltet unterschiedliche sensorische Eingaben. Binaurale Beats sind vielleicht das beliebteste Beispiel, bei dem in jedem Ohr zwei verschiedene Schallwellenlängen abgespielt werden. Aber die Beweise für solche Techniken sind ähnlich gemischt.

Behandlungen wie die Neurofeedback-Therapie sind oft sehr kostspielig und ihr Erfolg hängt wahrscheinlich genauso stark von der therapeutischen Beziehung ab wie von der eigentlichen Therapie.

Positiv zu vermerken ist, dass es keine Hinweise darauf gibt, dass diese Behandlungen schädlich sind – abgesehen davon, dass sie möglicherweise Behandlungen verzögern, die sich als vorteilhaft erwiesen haben.

Dieser Artikel wurde von The Conversation unter einer Creative Commons-Lizenz erneut veröffentlicht. Lesen Sie den Originalartikel.