Neurale Effizienz, Intelligenz und Motivation

Die hohe kognitive Variabilität zwischen Menschen ist das Resultat von interindividuellen Unterschieden in der Arbeitsweise des Gehirns und in der Nutzung verfügbarer Lernmöglichkeiten. Die Erforschung der neurophysiologischen Korrelate der psychometrischen Intelligenz führte zur Entwicklung der neuralen Effizienzhypothese (NEH), welche einen effizienteren Einsatz der Gehirnressourcen bei intelligenteren im Vergleich zu weniger intelligenten Menschen postuliert. Die NEH scheint für ein weites Aufgabenspektrum, welches von ziemlich einfachen bis zu mäßig schweren Aufgaben reicht, zu gelten und sich bei sehr schwierigen Aufgaben umzukehren. Eine mögliche Erklärung für die Umkehrung des neuralen Effizienzphänomens könnte sein, dass intelligentere Personen, unter der Annahme, dass sie die Aufgabe grundsätzlich lösen können, bei sehr schweren Aufgaben mehr Energie aufwenden. Wenn im Gegenzug dazu weniger fähige Personen eine sehr schwierige Aufgabe bearbeiten, welche ihre Fähigkeiten zu übersteigen scheint, treffen sie bewusst die Entscheidung, ohne großen Einsatz weiterzuarbeiten. Folglich kann angenommen werden, dass auch Motivation einen Einfluss auf das Ausmaß investierter kortikaler Ressourcen hat. Eine andere Erklärung für die Umkehr des neuralen Effizienzphänomens basiert auf der Itemreihenfolge. Beim Bearbeiten von Aufgaben mit schrittweise ansteigender Schwierigkeit könnte es dazu kommen, dass weniger fähige Personen schon keine Energie mehr haben, wenn sie zu den schwierigen Aufgaben kommen. Dieser Energiemangel ließe sich darauf zurückführen, dass weniger fähige TeilnehmerInnen schon die meiste metabolische Energie bei der Bearbeitung der leichteren und mäßig schwierigen Aufgaben verbraucht haben. Das vorgeschlagene Projekt will daher die NEH unter Berücksichtigung des moderierenden Einflusses von (1) Aufgabenschwierigkeit, (2) individueller Motivation und (3) Reihenfolge der Aufgabenschwierigkeit untersuchen. Zu diesem Zweck sollen zwei fMRI Studien durchgeführt werden. In der ersten Studie soll die Gehirnaktivität von 96 Personen mit unterschiedlichen intellektuellen Fähigkeiten und unterschiedlicher Leistungsmotivation verglichen werden. Die TeilnehmerInnen werden normativ leichte vs. mittelschwere vs. schwere Items (bezogen auf Itemparameter der klassischen Testtheorie) bearbeiten, welche in der Aufgabenreihenfolge variieren (ansteigende Schwierigkeit vs. Zufallsreihenfolge). Die erste Studie soll dabei abklären, ob Motivation und Aufgabenreihenfolge die Umkehr des neuralen Effizienzphänomens bei schwierigen Aufgaben erklären können. In einer zweiten fMRI Studien wird die Gehirnaktivierung von 48 Personen mit unterschiedlichen intellektuellen Fähigkeiten und unterschiedlicher Motivation gemessen, während ipsativ leichte vs. mittelschwere vs. schwere Aufgaben (bezogen auf den Personenparameter nach der Item- Response-Theorie) bearbeitet werden. Die zweite Studie soll den Einfluss von ipsativer Aufgabenschwierigkeit und Trait-Motivation auf den Zusammenhang von Intelligenz und Gehirnaktivierung beleuchten. Insgesamt soll in den vorgeschlagenen Studien somit die Bedeutung von Aufgabenschwierigkeit, Aufgabenreihenfolge und Trait- Motivation für das Phänomen der neuralen Effizienz untersucht werden.

Die im Rahmen des Projekts Neurale Effizienz, Intelligenz und Motivation (NEMO) durchgeführten psychologisch-neurowissenschaftlichen Studien widmeten sich dem Verständnis menschlicher Intelligenz über verschiedene Betrachtungsebenen.Frühere Untersuchungen haben gezeigt, dass intelligentere Personen während der Ausführung von Kognitionsprozessen geringere Gehirnaktivierung zeigen als weniger intelligente. Dieses Phänomen der neuralen Effizienz ist jedoch nur bei niedrigen bis mittleren kognitiven Anforderungen zu beobachten und kehrt sich bei höheren Anforderungen um.In einer ersten Studie konnte gezeigt werden, dass neurale Effizienz nur während der Bearbeitung objektiv gleich schwieriger Aufgaben für beide Personengruppen auftritt. Passt man jedoch die Aufgabenschwierigkeit an das Fähigkeitsniveau einer Person an, sodass mehr und weniger intelligente Personen den gleichen subjektiven Herausforderungen unterliegen, so gibt es keine Unterschiede in der Gehirnaktivierung mehr. Hieraus lässt sich schließen dass neurale Effizienz eine fähigkeitsabhängige Adaptation der Gehrinaktivierung an die jeweiligen Anforderungen darstellt.In einer weiteren Studie wurde die Integrität der Faserverbindungen (weiße Substanz) in den Gehirnen mehr und weniger intelligenter Personen untersucht. Es zeigte sich, dass vor allem bei Männern die Integrität der weißen Substanz im beide Gehirnhälften verbindenden Balken (Corpus Callosum) mit Unterschieden in ihrer Intelligenz in Verbindung steht, was vermutlich auf eine effektivere Reizweiterleitung zurückzuführen ist.Während besagte Studien hirnphysiologische und -strukturelle Korrelate menschlicher Intelligenz untersuchen, so wurde in einer dritten Studie ein direkter experimenteller Ansatz zur Manipulation der kognitiven Leistungsfähigkeit gewählt: Durch die Applikation transkranieller Wechselstromstimulation konnte eine kurzfristige Steigerung der Intelligenzleistung bei gesunden Personen erzielt werden, die mit charakteristischen Aktivierungsabnahmen im Sinne neuraler Effizienz einherging.Die im Rahmen des NEMO-Projekts durchgeführten Studien unterstützen somit das Verständnis von menschlicher Intelligenz als effiziente Informationsverarbeitung. Neben Intelligenz widmeten sich zahlreiche Nebenfragestellungen des Projekts dem Phänomen menschlicher Kreativität, welche sich zunehmen als zentrale Determinante gesellschaftlichen Fortschritts herausstellt. Hier konnten wesentliche Einsichten zu den Schnittmengen und Abgrenzungen mit Intelligenz gewonnen werden.