Neuroplastizität: Wie das menschliche Gehirn auf virtuelle Flügel reagiert

Chinesische Neurowissenschaftler wollten untersuchen, wie sich der okzipitotemporale Cortex (OTC) an künstliche Körperteile anpasst, in diesem Fall an virtuelle Flügel. Diese Hirnregion hilft dem Gehirn unter anderem dabei, gesehene Körper und Körperteile als solche zu erkennen und von anderen Objekten zu unterscheiden.

Für ihr Experiment setzten die Forscher auf Virtual Reality, weil sich damit Sinneseindrücke erzeugen lassen, die mit der normalen Körpererfahrung brechen. Armbewegungen wurden in der Simulation in Flügelbewegungen übersetzt. So entstand eine Verbindung zwischen physischer Bewegung, visueller Rückmeldung und einer nicht-menschlichen Körperform. Die Forschenden wollten prüfen, ob das Gehirn solche evolutionär ungewohnten Körpererweiterungen zumindest teilweise wie eigene Körperteile behandelt. Konkret untersuchten sie, ob die VR-Erfahrung die Reaktion des OTC auf Flügelbilder verändert und welche Art von Veränderung dabei messbar wird.

Studienteilnehmer lernen „fliegen“

Für ihre Studie rekrutierten die Forschenden 25 Personen. Alle Teilnehmer absolvierten innerhalb einer Woche insgesamt vier VR-Trainingseinheiten. Ein Trackingsystem erfasste die Bewegungen der Arme und übertrug sie synchron auf virtuelle Flügel, mit denen die Teilnehmer aus der Blickperspektive durch eine virtuelle Umgebung flogen.

Das Training umfasste mehrere Flugübungen, darunter einzelne Flügelschläge, schnelles Fliegen, das Halten der Flughöhe und das gezielte Fliegen durch virtuelle Ringe. Ein vereinfachtes Aerodynamikmodell sorgte dafür, dass ausgestreckte Flügel beim Abwärtsschlag Auftrieb erzeugten und eingezogene Flügel beim Aufwärtsschlag den Luftwiderstand verringerten.

Vor dem ersten und nach dem letzten Training wurde die Hirnaktivität der Teilnehmer per funktioneller Magnetresonanztomografie (fMRT) gemessen. Die Daten sollten zeigen, ob das Gehirn Flügel nach dem Training stärker wie Arme verarbeitet.

Veränderungen im Körperbild des Gehirns

Das Ergebnis: Nach dem VR-Training ähnelten die Aktivitätsmuster für Flügel im rechten OTC stärker den Mustern für obere Gliedmaßen. Zugleich war diese Hirnregion beim Anblick von Flügeln enger mit Arealen verknüpft, die Bewegungs-, Körperlage- und Berührungsinformationen verarbeiten. Den Forschern zufolge rückten die virtuellen Flügel damit im Gehirn ein Stück an die Repräsentation eigener Körperteile heran.

Die Ergebnisse demonstrieren die Suggestivkraft der Virtual Reality, aber auch wie anpassungsfähig das menschliche Gehirn ist. „In Zukunft werden wir möglicherweise viel Zeit in VR verbringen. Uns interessiert sehr, was das für das menschliche Gehirn bedeuten könnte“, sagt Kunlin Wei, Leiter des Motor Control Lab der Peking University und Mitautor der Studie, gegenüber Science News.

Die Arbeit erschien im Fachjournal Cell Reports und ist frei im Netz verfügbar.

(tobe)