Das intelligente Gehirn verbraucht weniger Energie, nicht mehr

Eine halbe Stunde lang bekam eine Gruppe von Menschen eine kleine Dosis radioaktiver Glukose gespritzt und wurde gebeten, Denkaufgaben zu lösen. Je besser sie das taten, desto weniger leuchtete ihr Gehirn im Scanner.

Das ist kein Druckfehler.

Es ist nicht so, dass Personen mit höheren Punktzahlen sich im faulen Sinn des Wortes “weniger angestrengt” hätten.

Es ist, dass ihre Gehirne weniger Treibstoff brauchten, um genau zum selben Ergebnis zu gelangen.

Das Experiment: radioaktive Glukose und ein Matrizentest

Der Psychologe Arthur Jensen trägt diese Arbeit in The g Factor (1998) zusammen, seiner Synthese über die Wissenschaft hinter dem allgemeinen Intelligenzfaktor (g). Das fragliche Experiment nutzt eine Technik namens PET (Positronen-Emissions-Tomographie):

• In die Blutbahn wird eine kleine Menge eines radioaktiven Glukose-Isotops gespritzt.
• Die Person verbringt etwa 35 Minuten damit, einen nonverbalen Denktest zu lösen, die Raven-Matrizen, einen der Tests mit der höchsten g-Ladung, die es gibt.
• Der Scanner erfasst, in welchen Hirnregionen mehr Glukose verstoffwechselt wurde, also wo mehr neuronale Energie verbraucht wurde.

Der Forscher Richard Haier, eine Referenz auf diesem Gebiet, fand etwas, das der Intuition auf den ersten Blick widerspricht: Die während der Aufgabe verbrauchte Glukosemenge korreliert negativ mit der erzielten Punktzahl, mit Werten zwischen -0,7 und -0,8. Je höher die Punktzahl, desto weniger Energie wird verbraucht, um dieselbe Art von Problem zu lösen.

Warum “mehr Leistung” die falsche Metapher ist

Es ist verlockend, sich ein intelligentes Gehirn als größeren Motor vorzustellen, der mehr Treibstoff verbrennt und deshalb mehr leistet.

Die Daten weisen genau in die entgegengesetzte Richtung.

• Ein effizienteres Gehirn scheint weniger Stoffwechselaktivität zu benötigen, um zum selben richtigen Ergebnis zu gelangen.
• Diese umgekehrte Beziehung zeigt sich in fast der gesamten Hirnrinde, ist aber in den Temporalregionen ausgeprägter.
• Jensen fasst es mit einem einfachen Gedanken zusammen: g scheint mit der Effizienz der neuronalen Verarbeitung zusammenzuhängen, nicht mit ihrem Umfang.

Anders gesagt: Es ist nicht so, dass ein fähigeres Gehirn härter arbeitet. Es ist, dass es pro verbrauchter Kalorie mehr leistet.

Das Experiment, das das in Bewegung setzte: Tetris spielen lernen

Am interessantesten ist nicht eine Momentaufnahme, sondern das, was passiert, wenn sich jemand in etwas verbessert.

Haier und sein Team wiederholten den PET-Scan mit einer Gruppe von Personen, während sie Tetris spielen lernten, ein Videospiel, das schnelle Informationsverarbeitung, Hand-Auge-Koordination und spontane Planung erfordert.

• In den ersten Partien verbrauchte Tetris-Spielen eine relativ hohe Menge an Hirnglukose.
• Nach 30 bis 45 Minuten täglicher Übung über 30 bis 60 Tage verbesserte sich die Fähigkeit deutlich.
• Gleichzeitig sank der Glukoseverbrauch des Gehirns während des Spiels, und die Korrelation zwischen dieser Stoffwechselaktivität und dem g-Faktor schwächte sich ab.

Eine Nuance, die man nicht übersehen sollte: Das Tempo, in dem sich diese Effizienz verbesserte, korrelierte seinerseits mit den Punktzahlen im Raven-Test. Wer mit einem höheren IQ startete, verbesserte sich beim Spielen nicht nur stärker, sondern gewann dabei auch mehr an Energieeffizienz.

Das reifende Gehirn wird auch günstiger im Unterhalt

Dasselbe Muster, so berichtet Jensen, zeigt sich auch in der normalen Entwicklung jeder Person.

PET-Studien in verschiedenen Altersgruppen zeigen, dass der Glukoseverbrauch des Gehirns von der Kindheit bis zur Reife fortlaufend abnimmt, genau dann, wenn die geistige Leistungsfähigkeit weiter wächst.

Eine plausible Erklärung, die das Buch anführt, ist das sogenannte neuronale Pruning (neural pruning): der spontane Abbau, vor allem in den ersten Lebensjahren, der Zahl synaptischer Verbindungen, die sich als nicht nützlich erweisen. Weniger überflüssige Verbindungen, sauberere Verarbeitung, weniger verschwendete Energie.

Und hier taucht ein Befund auf, über den es sich zweimal nachzudenken lohnt: Ein unzureichendes Pruning während der frühen Reifung wird mit bestimmten Formen geistiger Behinderung in Verbindung gebracht. Weniger aktive Neuronen zu haben, zum richtigen Zeitpunkt der Entwicklung, ist nicht immer ein Verlust. Manchmal ist es die notwendige Voraussetzung dafür, dass der Rest des Systems besser funktioniert.

Was dieser Befund verändert (und was nicht)

Nichts davon macht Hirneffizienz zu etwas, das man zu Hause messen könnte, noch macht Tetris-Übung zu einer Abkürzung zu höherem IQ.

• Der Energieaufwand, ein Problem zu lösen, und die Fähigkeit, es zu lösen, sind verschiedene Dinge: Hier hängen sie zusammen, sie werden nicht verwechselt.
• Übung senkt bei jeder Person die Energiekosten jeder Aufgabe, die sich automatisiert, auch wenn der Ausgangspunkt variiert.
• Die neuronale Effizienz, so wie Jensen sie ausgehend von Haiers Arbeit beschreibt, scheint eines der konsistentesten biologischen Korrelate des g-Faktors zu sein, neben anderen, die nichts mit bewusster Anstrengung zu tun haben.

Was dieser Befund tatsächlich hinterlässt, ist ein ziemlich anderes Bild davon, was ein “leistungsfähiges Gehirn” bedeutet: nicht das, das am meisten arbeitet, sondern das, das am wenigsten arbeiten muss, um zum selben Ergebnis zu gelangen.

Wenn dich derselbe Gedanke aus einem anderen Blickwinkel des Gehirns interessiert, erklärt was dein Gehirn in einer Fünftelsekunde entscheidet, wie selbst die einfachste Reaktionsgeschwindigkeit, gemessen in Millisekunden, mit derselben Variable zusammenhängt.

Quellen

• Jensen, A. R. (1998). The g Factor: The Science of Mental Ability. Praeger.
• Haier, R. J. (1993). Cerebral glucose metabolism and intelligence. In P. A. Vernon (Hrsg.), Biological Approaches to the Study of Human Intelligence (S. 317-373). Ablex.
• Haier, R. J., Siegel, B., Tang, C., Abel, L., & Buchsbaum, M. S. (1992). Intelligence and changes in regional cerebral glucose metabolic rate following learning. Intelligence, 16, 415-426.