Hirnforschung

Was passiert in unseren grauen Zellen, wenn wir Auto fahren? Wie lässt sich verhindern, dass wir bei Stress am Steuer falsch reagieren? Mit modernster Elektronik suchen Neurowissenschaftler Antworten auf diese Fragen. Ihre bisherigen Ergebnisse sind erstaunlich. Wenn sie in neue Autokonzepte umgesetzt werden, könnte sich die Zahl der Verkehrsunfälle tatsächlich senken lassen.

Das menschliche Gehirn steht schon seit einiger Zeit im Zentrum wissenschaftlicher Bemühungen. Jetzt dehnt die Forschung ihr Interesse an den 100 Milliarden Nervenzellen auf einen Spezialfall menschlichen Daseins aus: auf die Tätigkeit des Gehirns während des Autofahrens. Wie wird der »Homo automobilensis« mit der Reizüberflutung im fließenden Verkehr fertig? Wann tritt eine Überforderung ein, und wie kann man sie verhindern, um die Unfallgefahr zu senken? Die Hoffnung ist groß, eines Tages das Autofahren dadurch sicherer zu machen, dass man besser weiß, wie der Mensch am Steuer tickt.

Bisher sind es weltweit nur wenige Wissenschaftler, die sich mit den Problemen des »fahrenden Gehirns« beschäftigen – und ihre Arbeit steckt sozusagen noch in den Kinderschuhen. Führend sind zurzeit deutsche Forscher: ein Team aus Wissenschaftlern der Universität Ulm und des DaimlerChrysler-Forschungszent-rums. Sie berücksichtigen einerseits bereits bekannte Ergebnisse der Psychoforschung, andererseits erheben sie durch Versuche eigene Daten. Dabei greifen sie zu zwei Methoden, die in der Hirnforschung schon länger Usus sind: die funktionelle Magnetresonanztomografie (fMRT) und die Elektroenzephalografie (EEG).

Für fMRT-Tests werden die Probanden in die enge Röhre des Tomografen geschoben. Sie tragen dabei eine Videobrille, in die Sequenzen aus dem Straßenverkehr eingespielt werden. Ihre Reaktionen, also ihre virtuellen Fahrmanöver, geben sie über einen Joystick in den Computer ein. Am Bildschirm lässt sich sehr gut beobachten, welche Gehirnregionen in den verschiedensten Situationen besonders aktiv sind. Der Tomograf liefert sozusagen das Basismaterial für die Forschung – durch ihn wissen die Forscher, wo beim Fahren »gedacht« wird. Wann und wie das Gehirn aktiv ist, das zeigt dann bei weiteren Versuchen auf der Straße das EEG. Dazu muss der Proband beim Fahren eine Datenkappe mit Elektroden aufsetzen, die die Aktivität der grauen Zellen aufzeichnet. Werden am Ende der Tests die Ergebnisse von fMRT und EEG verknüpft, erhalten die Wissenschaftler aussagekräftige Daten darüber, wie unser Hirn den Straßenverkehr verarbeitet.

Die ersten Erkenntnisse liegen bereits vor – und sie lassen die Forscher staunen. So ist das Gehirn des Beifahrers, ganz im Gegensatz zur früheren Lehrmeinung, viel aktiver als das des Fahrers. Die Erklärung der Wissenschaftler: Wer nur mitfährt, beschäftigt sich weitaus mehr mit Eindrücken jenseits der aktuellen Fahrsituation. Der geübte Fahrer dagegen konzentriert sich ganz auf seine Aufgabe: Er blendet aus, was nicht unbedingt zum sicheren Führen des Wagens notwendig ist; Bremsen, Kuppeln, Blinken usw. geschieht nur noch reflexartig und nicht bewusst. Stefan Hahn, Abteilungsleiter bei DaimlerChrysler, ist davon überzeugt, dass sich solche Forschungsergebnisse schon bald in Fahrschulen praktisch anwenden lassen. Wenn sich nämlich durch weitere Untersuchungen feststellen lässt, »wie lange Fahrschüler für bestimmte Manöver die volle Verarbeitungsleistung des Gehirns benötigen und ab wann diese Aufgaben ›in Fleisch und Blut‹ übergegangen sind«, können Fahrlehrer ihre Schüler gezielter schulen.

Neurologen, die sich mit dem fahrenden Gehirn beschäftigen, wissen inzwischen auch, wie sich »Nebentätigkeiten« auf die Konzentration auswirken – etwa das Telefonieren. Hier kommt es auf die Situation an. Wer auf einer einsamen, ihm vertrauten Autobahn nächtens heimwärts fahre, könne sehr wohl mit ihm bekannten Personen Telefongespräche führen, ohne abgelenkt zu werden, sagt Miklós Kiss von der Volkswagen-Forschung: »Im Gegenteil, dies ist der Fahr-Konzentration sogar eher förderlich.« Anders sei es im hektischen Stadtverkehr oder auf überfüllten Fernstraßen – vor allem, wenn ein Fremder oder gar der Vorgesetzte anrufe. »In diesem Fall ist der Fahrzeuglenker überfordert. Der größte Teil an Aufmerksamkeit wird dem Gespräch gewidmet. Die Kapazität des Gehirns ist überlastet, nicht alle einströmenden Signale können verarbeitet und rechtzeitig umgesetzt werden.« Allein das »Umschalten« vom Fahren aufs Telefonieren führe zu verzögerten Handlungsabläufen, zu falschen oder gar keinen Reaktionen – selbst dann, wenn der Wagen eine Freisprechanlage hat.

In welchem Maß sich die Reaktionszeiten bei komplexeren An-forderungen ans Gehirn verlängern, hat die nordamerikanische Psychologie-Professorin Mai-Ching Lien durch Laborversuche herausgefunden. Probanden mussten anfangs lediglich auf ein einziges rotes Licht reagieren – sie benötigten dazu 300 Millisekunden. Dann kam eine zweite Aufgabe hinzu: Die Versuchspersonen mussten auch noch ein vorgegebenes Muster erkennen und darauf reagieren. Diesmal lagen die Reaktionszeiten bei 800 Millisekunden. 500 Millisekunden mehr – in dieser Zeit hat man im Auto bei 100 km/h 14 Meter zurückgelegt! Deshalb der simple Rat der Fachleute: am besten bei schnellem Fahren gar nicht telefonieren.

Stört Musik oder das Abspielen von Hörbüchern die Konzentration des Fahrers? Generell gilt, dass klassische Musik eher beruhigt, während wummernde Bässe und peitschende Rhythmen das Gehirn zu sehr in Anspruch nehmen. Natürlich gibt es Grenzfälle: Auch Ravels »Bolero« oder die Musik Wagners kann am Steuer Emotionen auslösen, die vom Fahren ablenken.

VW-Forscher Kiss: »Sicher ist es individuell verschieden und auch von Lautstärke und Fahrtempo abhängig. Ruhige und getragene Musikstücke wirken ebenso wie Hörbücher oder Nachrichtensendungen dämpfend: Sie können die Konzentration unterstützen.«

Neurophysiologische Tests haben auch zutage gefördert, dass Männer und Frauen im Autoverkehr sehr unterschiedliche Strategien der Orientierung anwenden. Männer prägen sich das Straßenlabyrinth eher als Ganzes ein – sie können deshalb »an der dritten Straße links« abbiegen. Frauen merken sich markante Punkte – sie biegen »an der Esso-Tankstelle links« ab. Die Entwickler von Navigationssytemen arbeiten diese Erkenntnisse jetzt in ihre Geräte ein: Auf dem Display sollen künftig neben dem »nackten« Straßennetz auch abfotografierte Wegmarken wie markante Häuser oder Brücken zu sehen sein. Wie das gehen kann, zeigen VW und die Internet-Suchmaschine »Google«: Sie entwickeln ein Navigationssystem, das herkömmliche Straßenkarten mit dreidimensionalen Satellitenbildern aus dem Suchdienst »Google Earth« kombiniert.

Wenn Neurophysiologen darüber nachdenken, wie das Gehirn die vielen Wahrnehmungen beim Autofahren verarbeitet, haben sie nicht nur die Sinnesreize durch Sehen, Hören usw. im Visier. Sie wollen auch erforschen, auf welche Weise zum Beispiel Gleichgewichts- und Tastsinn unser Verhalten am Steuer beeinflussen. Diese beiden Sinne werden unter anderem durch Querbeschleunigungen des Wagens in Kurven angesprochen: Geübte Fahrer nehmen die dabei wirkenden Kräfte mit ihrem Körper sehr früh wahr (Stichwort: »Popometrie«) und reagieren, etwa durch Tempodrosselung oder Gegenlenken. Das Besondere dabei: Gleichgewichts- und Tastsinn führen zu viel schnelleren Reaktionen als etwa die Wahrnehmungen des Auges. Der Grund: Die Reize werden auf kurzem Weg an das zentrale Nervensystem übertragen – die Muskeln reagieren sofort. Erst danach erreichen die Informationen auch das Gehirn und werden in ihrer Bedeutung gewichtet.

Die Erkenntnis, dass manche Sinne »schneller« sind als andere, hat das Forscherinteresse auf die Frage gerichtet: Kann man Sinne auch »beschleunigen«, um zu kürzeren Reaktionszeiten zu kommen? Man kann, wie die Forscher von DaimlerChrysler durch Tests herausgefunden haben. Dazu mussten Probanden im Fahrsimulator in der Kolonne fahren und bremsen, wenn der Vordermann bremste. Im ersten Versuch brauchten die Testpersonen für ihre Reaktion die übliche Zeit von 300 Millisekunden. Im zweiten Versuch sandte das Auto des Vordermanns Radarstrahlen aus, wenn er das Bremspedal nur berührte – also bevor die Bremslichter aufleuchteten. Das Radarsignal ließ im Tachodisplay des Hintermanns für 17 Millisekunden kleine stilisierte Bremslichter aufflammen – so kurz, dass er die Lichter nicht bewusst registrierte. Experten sprechen hier von »subliminaler Wahrnehmung« (unter einer bestimmten Reizschwelle liegend). Diese reichte aber aus, den Fahrer auf das Bremsen der Vordermanns vorzubereiten – als dann tatsächlich die Bremslichter aufleuchteten, reagierte der Hintermann um durchschnittlich 50 Millisekunden schneller als ein ungewarnter Proband aus dem ersten Versuch. Sekundenbruchteile, die Leben retten können!

Solche Erkenntnisse von Neurophysiologen wollen die Fahrzeugentwickler künftig in ihre Konzepte einbeziehen. Sie schauen dabei auch auf die Lösungen, die ihre Kollegen von der Luftfahrt entwickelt haben. Denn auch hier kann es leicht zu einer Reizüberflutung kommen: Sind die Piloten zu sehr mit der Verarbeitung der vielen Eindrücke beschäftigt, übersehen sie leicht, wenn das Flugzeug in eine gefährliche Situation gerät. Dann werden sie beispielsweise durch das »Antistall-Warning« auf die Gefahr aufmerksam gemacht: Das laute Tröten geht sofort ins Ohr, und das zentrale Nervensystem reagiert blitzschnell. Gleichzeitig lässt der »Shaker« den Steuerknüppel oder Joystick in der Hand des Piloten vibrieren, um ihn nachhaltig zu alarmieren.

Vergleichbare Ideen sind auch im Auto bereits realisiert worden. Etwa die Spurführungskontrolle: Dieser Fahr-Assistent signalisiert durch pulsierende Stöße im Lenkrad oder durch ratternde Töne aus dem Lautsprecher, wenn der Wagen nicht korrekt in der Spur bleibt. Oder der Bremsassistent: Er passt die Bremskraft den Straßenverhältnissen optimal an – Unsicherheiten über den Umgang mit dem Bremspedal sind ihm fremd. Diskutiert wird auch die Idee, den Fahrer durch einströmenden Geruch von verbranntem Gummi darauf hinzuweisen, dass der Luftdruck in den Reifen nicht stimmt oder sich ein »Platter« anbahnt. »Warnende Leuchtsymbole werden oftmals übersehen«, sagt Kiss. »Und ein einfacher Piepton geht in der Reizüberflutung unter oder wird nicht ernst genommen, weil es überall und andauernd piepst.«

Man darf gespannt sein, was sich Neurowissenschaftler, Psychologen und Autoentwickler noch alles einfallen lassen, um das fahrende Gehirn vor Überforderung zu schützen. Inzwischen hat sich auch die EU in die Diskussion eingemischt. Ein Richtlinienentwurf beschäftigt sich mit dem Fall, dass das Gehirn mehr oder weniger komplett ausfällt – weil der Fahrer betrunken ist. Dass er trotzdem losfährt, soll ein Sensor verhindern, der die Atemluft im Auto misst. Registriert er eine »Fahne«, ist die Fahrt zu Ende, bevor sie begonnen hat: Der Wagen bleibt schlicht stehen.