Warum unser Gehirn in Bezug auf Körperbesitz bemerkenswert flexibel ist

Die Psychophysik ist ein Teilgebiet der Neurowissenschaften, das sich mit der Verarbeitung sensorischer Realität durch das menschliche Gehirn befasst. Und wenn es um unsere Körperwahrnehmung geht, sind die wissenschaftlichen Erkenntnisse oft überraschend. Ein klassisches Beispiel ist die berüchtigte „Gummihand-Illusion“ (auch bekannt als Körpertransfer-Illusion). Ihre verblüffende Wirkung wird im folgenden Video demonstriert. Hier stellen wir moderne Erweiterungen dieses Experiments vor, die zeigen, dass in Bezug auf die Wahrnehmung unseres eigenen Körpers nichts so ist, wie es scheint.

Die klassische Gummihand-Illusion

Dieses Video demonstriert eindrucksvoll, wie wirkungsvoll die Gummihand-Illusion ist. Das Experiment, das 1998 von den Forschern Botvinick und Cohen entwickelt und untersucht wurde, zeigte, dass das Gehirn eine offensichtlich künstliche Hand so wahrnehmen kann, dass sie sich wie die eigene, echte Hand anfühlt.

Dabei werden taktile Empfindungen an einer echten Hand (außer Sichtweite) hervorgerufen und gleichzeitig beobachtet, was entsprechende Empfindungen an einer Gummihand auslösen würde. Das Verfahren funktioniert zuverlässig und lässt sich relativ einfach als DIY-Experiment durchführen.

Ein viel einfacheres, aber dennoch nachvollziehbares Gedankenexperiment zu diesem Effekt ist die Vorstellung, mit einem Stift auf einem Notizblock zu schreiben. Obwohl unsere Finger nur das harte Plastik oder Metall des Stifts spüren, nehmen wir die Weichheit und Textur des Papiers unmittelbar wahr, als würden wir es direkt berühren. Ein anderes Beispiel ist das Schlagen eines Balls mit einem Schläger oder Tennisschläger.

Was ist denn los?

Da der Effekt völlig kontraintuitiv ist, ist es ratsam, zunächst die Grundlagen der Realitätswahrnehmung des Gehirns zu erläutern. Das menschliche Gehirn ist kein Sinnesorgan und nimmt nichts direkt wahr. Tatsächlich werden Gehirnoperationen manchmal ohne Narkose oder Schmerzmittel durchgeführt, sodass der Patient den Chirurgen anleiten kann, falls er bestimmte Funktionen wie die Bewegungsfähigkeit verliert.

Stattdessen leitet das zentrale Nervensystem binäre Daten an das Gehirn weiter, ähnlich wie Computer Informationen verarbeiten – als Ströme von Einsen und Nullen (Neuronen feuern oder nicht feuern). Diese werden vom Gehirn als elektrische Signale empfangen und je nach ihrem spezifischen Muster (vergleichbar mit Morsecode) von verschiedenen, auf deren Dekodierung spezialisierten Hirnregionen verarbeitet.

Neos Existenz in der Matrix ist somit eine treffende Metapher dafür, wie das Gehirn die Welt um uns herum wahrnimmt. Die Menge an Einsen und Nullen, die unsere Sinnesorgane verarbeiten, ist jedoch enorm. Obwohl unser Gehirn Informationen nahezu so schnell verarbeiten kann wie der schnellste Supercomputer der Welt , gibt es immer noch weit mehr Informationen, als wir tatsächlich verarbeiten können.

Das interne Modell – Simulation der Realität

Aus diesem Grund nutzt das Gehirn äußerst clevere Wahrnehmungsabkürzungen, indem es bestimmte Informationsmuster extrapoliert, um überraschend genaue Schätzungen und Vorhersagen zu treffen.

Das Sehen ist ein Paradebeispiel dafür. Nur im zentralen Bereich von ein bis zwei Grad unseres Gesichtsfelds, der von der Fovea (einer Art winzigem Scheinwerfer) verarbeitet wird, nehmen wir scharfe Details wahr. Außerhalb dieses Bereichs ist der größte Teil unseres Sehens verschwommen.

Um dies auszugleichen, springt unser Blick schnell umher und erfasst relevante Schlüsselelemente in Szenen, wie sich bewegende Objekte, leuchtende Farben oder interessante Bereiche wie Gesichter. Das Gehirn erkennt in diesen kurzen Momentaufnahmen kollektive Informationsmuster, kombiniert sie mit Vorhersagen (was zu erwarten ist) und erstellt so einen virtuellen Eindruck unserer Umgebung.

Dies bildet unsere visuelle, bewusste Wahrnehmung, die zwar meist sehr präzise ist, aber im Wesentlichen auf klugen Annahmen beruht. Alle unsere Sinneswahrnehmungen funktionieren nach demselben Prinzip – einem System, das als „inneres Modell“ bezeichnet wird, da unsere Realität größtenteils im Gehirn simuliert wird. Dies geschieht durch die Extrapolation von Sinnesinformationsmustern, die durch kontinuierliches Feedback aus der Überprüfung von Vorhersagen im Laufe unseres Lebens verfeinert werden, sowie durch neuroplastische Anpassungen (Umstrukturierung des Gehirns).

Illusionen entstehen, wenn die Vorhersagen nicht mit den empfangenen Sinnesinformationen übereinstimmen. Deshalb nutzen Neurowissenschaftler sie, um die unglaublich beeindruckenden Tricks und Wahrnehmungsabkürzungen unseres Gehirns zu erforschen – und nicht, um uns unsere Leichtgläubigkeit vor Augen zu führen!

Deshalb ist die Gummihandillusion für Neurowissenschaftler von großem Interesse – für das Gehirn ist unser eigener Körper ebenfalls Teil der äußeren Sinnesumgebung. Aus diesem Grund kann das Gehirn ihn ersetzen, wenn Sinnesmuster aus anderen Quellen mit den Vorhersagen unseres internen Modells übereinstimmen.

Jenseits der Gummihand-Illusion

Das obige Video ging noch einen Schritt weiter als das ursprüngliche Experiment, indem es zeigte, dass nach einer gewissen Vorbereitung nicht einmal mehr eine taktile Stimulation nötig ist, um in der künstlichen Hand Empfindungen hervorzurufen, die sich dennoch sehr nach einem echten Körperteil anfühlen.

Seit 1998 gab es zahlreiche Variationen des klassischen Experiments, um die Grenzen der Flexibilität unseres Gehirns beim Aufgeben unseres physischen Selbstgefühls und dessen Ersetzung durch Dinge, die ihm kaum ähneln, auszuloten. Ein Beispiel: Die Gummihand kann durch eine klebrige Masse ersetzt und dann mehrere Meter gedehnt werden, sodass es sich tatsächlich so anfühlt, als würde die eigene Hand unmöglich gedehnt.

Eine kürzlich von chinesischen Forschern veröffentlichte Studie bestätigt, dass wir allein durch die Vorstellung, wie sich eine sich bewegende Roboterhand anfühlt, einer Illusion erliegen können. Dies veränderte die Wahrnehmung der Studienteilnehmer, wo sich ihre eigene Hand befand, obwohl elektromyografische Daten keine Muskelaktivierung zeigten. Fragebogenerhebungen ergaben, dass die Teilnehmer sich mit der Roboterhand identifizierten und deren Bewegung kontrollieren konnten, als ob sie sie selbst steuerten.

Diese Forschung könnte Auswirkungen auf den Einsatz von Visualisierungstechniken haben, die von Sportpsychologen und Profisportlern zur Vorbereitung auf Wettkampfleistungen verwendet werden, denn in diesem Fall bedeutet Visualisieren tatsächlich Glauben.

Andere Forschungen haben auch die Relevanz der Übertragung der Körperkontrolle auf Roboter- oder virtuelle Arme nachgewiesen, um Chirurgen bei der effektiven Anpassung der neuesten Operationstechnologien zu unterstützen und um Fernoperationen durchzuführen.

Ins Metaverse

In den letzten Jahren hat die Forschung zu Illusionen des Körperbesitzes aufgrund ihrer direkten Relevanz für Virtual-Reality-Erlebnisse deutlich zugenommen. Das Eintauchen in VR hängt eng damit zusammen, wie gut unsere Sinne in die virtuellen Umgebungen integriert werden.

Ein Beispiel dafür ist eine Studie schwedischer Psychophysiker mit dem einfallsreichen Titel „Wenn ich du wäre: Die Wahrnehmungsillusion des Körpertauschs“. Sie gingen noch einen Schritt weiter und führten VR-Experimente durch, die zeigten, dass unser Geist selbst bei minimalen sensorischen Reizen die Kontrolle über einen anderen Körper übernehmen kann.

Mithilfe von VR wurde die visuelle Perspektive der Studienteilnehmer so manipuliert, dass sie die einer anderen Person oder eines künstlichen Körpers darstellte. Dies geschah synchronisiert mit korrelierten multisensorischen Reizen. Das Experiment reichte aus, um die Illusion hervorzurufen, dass der Körper einer anderen Person oder ein künstlicher Körper der eigene, reale Körper der Teilnehmer sei.

In den Worten der Forscher selbst: „Diese Forschung ist eine wissenschaftliche Studie, die sich mit der Entwicklung von Forschungsergebnissen befasst.“ 𝗮𝗻𝗼𝘁𝗵𝗲𝗿 𝗽𝗲𝗿𝘀𝗼𝗻'𝘀 𝗯𝗼𝗱𝘆 𝘄𝗵𝗲𝗻 𝗳𝗮𝗰𝗶𝗻𝗴 𝘁𝗵𝗲𝗶𝗿 𝗼𝘄𝗻 𝗯𝗼𝗱𝘆 𝗮𝗻𝗱 𝘀𝗵𝗮𝗸𝗶𝗻𝗴 𝗵𝗮𝗻𝗱𝘀 mit ihm. Unser 𝗢𝘂𝗿 𝗿𝗲𝘀𝘂𝗹𝘁𝘀 𝗮𝗿𝗲 𝗼𝗳 𝗳𝘂𝗻𝗱𝗮𝗺𝗲𝗻𝘁𝗮𝗹 𝗶𝗺𝗽𝗼𝗿𝘁𝗮𝗻𝗰𝗲 𝗯𝗲𝗰𝗮𝘂𝘀𝗲 𝘁𝗵𝗲𝘆 𝗶𝗱𝗲𝗻𝘁𝗶𝗳𝘆 𝘁𝗵𝗲 𝗽𝗲𝗿𝗰𝗲𝗽𝘁𝘂𝗮𝗹 𝗽𝗿𝗼𝗰𝗲𝘀𝘀𝗲𝘀 𝘁𝗵𝗮𝘁 𝗽𝗿𝗼𝗱𝘂𝗰𝗲 𝘁𝗵𝗲 𝗳𝗲𝗲𝗹𝗶𝗻𝗴 𝗼𝗳 𝗼𝘄𝗻𝗲𝗿𝘀𝗵𝗶𝗽 𝗼𝗳 𝗼𝗻𝗲'𝘀 𝗯𝗼𝗱𝘆.''

Diese Effekte wurden sowohl durch strukturierte subjektive Berichte als auch durch detaillierte biometrische Analysen bestätigt.

Mit der zunehmenden Verbreitung von VR/AR/XR/MR und dem Potenzial des Metaverse könnte das Verständnis der Wahrnehmungsgrenzen des physischen Selbst die Art und Weise, wie die Menschheit sich selbst definiert, grundlegend verändern. Wie die Neurowissenschaften heute zeigen, ist unser Gehirn leistungsfähig genug, um die Körper anderer Menschen als unsere eigenen wahrzunehmen. Die Möglichkeiten sind grenzenlos.

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