Gehirn­mes­sungen können den Erfolg von Alkohol­risiko-Kampag­nen erklären

Konstanzer Forschungsteam untersucht, wie menschliche Gehirne während gemeinsamer Erfahrungen „synchronisieren“, und liefert Hinweise darauf, welche Faktoren zum Erfolg öffentlicher Gesundheitskampagnen beitragen. Damit ermöglichen sie langfristig auch neue Einsichten in die neuronalen Grundlagen von Gruppenprozessen.

© Bild von Raman Oza auf Pixabay

Die Verbreitung von Informationen über die Massenmedien ist ein wichtiger Pfeiler öffentlicher Gesundheitskampagnen. Über das Internet und die sozialen Medien, Fernsehen, Radio, Zeitschriften und Poster können Gesundheitsbotschaften kostengünstig an eine große Anzahl von Menschen kommuniziert werden. Aber wie diese Medienkampagnen unser Bewusstsein für ein bestimmtes Gesundheitsrisiko wirksam erhöhen oder unser Verhalten zum Besseren verändern, ist nicht immer klar.
 
In der sozialen Neurowissenschaft ist man nun auf eine Möglichkeit gestoßen, die den Erfolg solcher Kampagnen vorhersagen könnte. In den vorangegangenen 15 Jahren hat die Forschung auf dem Gebiet der funktionellen Bildgebung einen bemerkenswerten Befund gezeigt: Unsere menschlichen Gehirne zeigen synchronisierte Aktivität, wenn wir dasselbe hören oder sehen. Ob es sich um ein Filmpublikum handelt, um Kinder in einem Klassenzimmer oder um Menschen, die miteinander reden: Die Gehirne von Menschen, die dem gleichen Reiz ausgesetzt sind, weisen eine ähnliche neuronale Aktivität oder „Synchronisierung“ auf.
 
Ein Team von Wissenschaftlern des Fachbereichs Psychologie der Universität Konstanz macht sich diese Erkenntnis zunutze, um die neuronalen Grundlagen von Gruppenprozessen zu erforschen – von der Aufnahme von Gesundheitsbotschaften bis zur Entstehung von komplexem Gruppenverhalten. „Indem wir Gehirnreaktionen von Menschen vergleichen, die dasselbe sehen, können wir messen, wie ähnlich sie die Welt sehen“, sagt Martin Imhof, Doktorand im Labor von Prof. Dr. Harald Schupp, Professor für Allgemeine und Biologische Psychologie an der Universität Konstanz.

„Wir können diese Technik in der realen Welt anwenden, um kollektive Prozesse in einer Gruppe zu erforschen.“


 

Konstanzer Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler nutzen die Messung der Gehirnsynchronisation mittels EEG, um Gesundheitskampagnen zu untersuchen. Überblicksschema des Forschungsansatzes und zukünftiger Studien. Diese Grafik: Gehirnaktivität eines Zielpublikums beim Ansehen von Gesundheitsvideos wird mittels EEG aufgezeichnet. Bild: Martin Imhof

Erfolgreichere Botschaften gegen riskanten Alkoholkonsum
 
Imhof ist Hauptautor einer neuen Studie im Journal NeuroImage, die die Gehirnsynchronisation über eine Gruppe hinweg untersucht, um den Erfolg von Alkoholrisiko-Kampagnen vorherzusagen. Dafür wurden junge Erwachsene – eine Hochrisikogruppe für riskanten Alkoholkonsum – an ein Elektroenzephalogramm (EEG) angeschlossen, während sie sich Präventionsvideos zum Thema ansahen. Ideal wäre, wenn alle Gesundheitsbotschaften wirksam wären, in der Realität wirken aber einige besser als andere. Das Konstanzer Forschungsteam, zu dem neben Imhof und Schupp aus dem Bereich der sozialen Neurowissenschaft auch die Gesundheitspsychologin Prof. Dr. Britta Renner gehört, fand heraus, dass effektive Gesundheitsbotschaften zu erhöhter Synchronisierung der Gehirnaktivität bei den Zuschauern führen.

„Wir erhalten sozusagen ein neuronales Maß für die Effektivität eines Videos in einem Publikum.“


 
Was im Gehirn passiert, wenn es starke, effektive und schwache, wenig effektive Anti-Alkohol-Botschaften zu sehen bekommt, wurde in der Studie noch genauer untersucht: Die Forscher fanden Hinweise darauf, dass sich beim Anschauen besonders effektiver Videos die Reaktionen in denjenigen Hirnregionen stärker synchronisieren, die mit Prozessen höherer Ordnung wie Aufmerksamkeit, Emotionen und persönlicher Relevanz verbunden sind. „Das zeigt, dass ein wichtiges Signal empfangen wird, das über das bloße Sehen und Hören hinausgeht. Wir nehmen an, dass das, was wir hier beobachten, eine Auseinandersetzung des Publikums mit der Botschaft der Videos ist“, so Imhof.
 
Aber lässt sich anhand der neuronalen Reaktion einer Gruppe automatisch auch eine Reaktion auf der Verhaltensebene vorhersagen? Mit anderen Worten: Führt eine effektive Gesundheitsbotschaft zu geringerem Alkoholkonsum? Um diese Frage zu beantworten, kombinierte Imhof die EEG-Messungen mit Folgebefragungen zum Trinkverhalten. Er fand heraus, dass die synchronisierte Gehirnaktivität während der starken, effektiven Videos mit einer Reduzierung des riskanten Trinkverhaltens einherging. Die Studie zeigt, dass neuronale Messungen dazu beitragen können, den Erfolg von Gesundheitsbotschaften vorherzusagen. Damit sind diese Maße auch für praktische Anwendungen vielversprechend.
 
„Das EEG ermöglicht uns, genau zu untersuchen, wie sich die Kopplung der Gehirne im Laufe der Zeit über das Publikum verändert. Damit könnten wir beispielsweise Schlüsselszenen in einem Video identifizieren, die zu einer besonders hohen Synchronisation führen“, sagt Imhof. Wie die Studie zeigt, ist es möglich, dass diese Spitzen diejenigen Momente aufzeigen, in denen sich das Publikum tiefer mit den Sachverhalten beschäftigt.

„Die Wirksamkeit von Kampagnen auf diese Art und Weise zu messen könnte dazu dienen, zu verstehen, was die vielversprechendsten Botschaften ausmacht und dann diese Botschaften auszuwählen, was letztlich Zeit und Geld sparen kann."

Synchronisierte Gehirne
 
Imhofs Studie basiert auf einer Entdeckung, die der Wissenschaftler Uri Hasson von der Universität Princeton vor 15 Jahren gemacht hat. Hasson wollte verstehen, was Filme unterhaltsam macht. Also untersuchte er die neuronale Aktivität von Menschen, die sich den Hollywood-Blockbuster „The good, the bad and the ugly“ ansahen. Hier entdeckte er das Phänomen der Gehirnsynchronisation: Gehirne zeigen ähnliche neurale Aktivität, wenn sie denselben Medien ausgesetzt sind.
 
Hassons Studie war aus mehreren Gründen bahnbrechend, vor allem aber, weil er die neurale Aktivität von Menschen unter so genannten „naturalistischen“ Bedingungen untersuchte. Zuvor hatten funktionell bildgebende Studien in der Regel wiederholt diskrete Stimuli verwendet, die wenig mit der tatsächlichen Erfahrung zu tun haben. Hasson hingegen schuf eine Methode, um längere, dynamische Stimuli zu untersuchen und öffnete so die Tür für die Untersuchung von Gehirnen unter natürlicheren Bedingungen und in einem sozialen Umfeld, in dem sich der Mensch auch entwickelt hat.
 
Dies gab den Ausschlag für vermehrte Forschung, die die Methode der sogenannten Inter-Subjekt-Korrelation benutzt, zu der auch die Arbeiten der Gruppe von Professor Schupp an der Universität Konstanz zählt. Ralf Schmälzle, damals Postdoktorand in der AG Allgemeine und Biologische Psychologie, schloss sich mit Prof. Dr. Renner von der AG Gesundheitspsychologie zusammen, um die neuen neurowissenschaftlichen Erkenntnisse auf seine Arbeit zur Dynamik der Risikowahrnehmung im Bereich der Gesundheitspsychologie anzuwenden.
 
Gesundheitskampagnen in den Medien sind Schlüsselinstrumente im Bereich der öffentlichen Gesundheit und stellen perfekte „naturalistische“ Stimuli dar, die sich mittels der Inter-Subjekt-Korrelation erforschen lassen.

„Man kann diese Videos nicht als diskrete, statische Reize analysieren, man muss sie so untersuchen, wie sie vom Publikum wahrgenommen werden,"


sagt Schupp, Principal Investigator in der von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderten Forschungsgruppe „RiskDynamics“ (FOR 2374) und am Exzellenzcluster „Centre for the Advanced Study of Collective Behaviour“ (EXC 2117) der Universität Konstanz.

Konstanzer Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler nutzen die Messung der Gehirnsynchronisation mittels EEG, um Gesundheitskampagnen zu untersuchen. Überblicksschema des Forschungsansatzes und zukünftiger Studien. Diese Grafik: Zeitlich hoch aufgelöste Messung der Hirnkopplung. Zukünftig könnten Höhepunkte in der Kopplung genutzt werden, um Szenen im Video zu identifizieren, die die Zuschauer besonders ansprechen und so verstärkte Synchronisation erzeugen. Die Effektivität einzelner Szenen ist farblich auf einem Spektrum von blau bis rot dargestellt. Bild: Martin Imhof

Gesundheitspsychologie im Fokus

Im Jahr 2013 untersuchten Schmälzle (jetzt an der Michigan State University), Schupp und Renner mit Hilfe der funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRT) die Gehirne von Menschen, die einen 30-minütigen Dokumentarfilm über den Ausbruch des H1N1-Schweinegrippevirus gezeigt bekamen. Die Studie verknüpfte die Stärke der Hirnsynchronisation in höheren Hirnarealen mit dem Grad der Risikowahrnehmung der Menschen bezüglich der Epidemie. Darauf folgte 2017 eine zweite Studie – diesmal unter der Leitung von Imhof –, die die Gehirnsynchronisation bei der Wahrnehmung starker und schwacher Gesundheitsbotschaften zum Alkoholrisiko ebenfalls mit Hilfe der fMRT untersuchte.
 
Die Forscher fanden heraus, dass sich die Reaktionen der für das Sehen und Hören verantwortlichen Hirnregionen synchronisieren, wenn ein Video angesehen wird, und zwar unabhängig davon, wie ansprechend es ist. „Genau das würde man auch erwarten“, sagt Imhof, „denn alle Zuschauer nehmen beim Anschauen von Videos unabhängig von der Qualität der Botschaft die gleichen visuellen und akustischen Informationen auf.“ Entscheidend ist jedoch, dass die Reaktionen der Zuschauer in den Hirnregionen, die mit Prozessen wie Aufmerksamkeit, Emotionen und persönlicher Relevanz in Verbindung gebracht werden, besonders bei starken, ansprechenden Botschaften eine erhöhte Synchronisation aufwiesen.

https://www.youtube.com/watch?v=Hc0XpYiwJFI&feature=youtu.be

Das Video illustriert die Gehirnsynchronisation bei Menschen, die sich denselben Film ansehen. In diesem Fall wird den Zuschauern ein Gesundheitsvideo zum Thema Alkoholkonsum gezeigt. Dabei wird die Gehirnaktivität mittels funktioneller Magnetresonanztomographie (fMRT) gescannt. Jedes der beiden dargestellten Gehirne steht für die Gehirnaktivität bei einer Hälfte des Publikums. Die blau und rot gefärbten Areale machen deutlich, wie die durchschnittliche Gehirnaktivität bei jeder Hälfte der Gruppe zunimmt (rot) oder abnimmt (blau). Dort, wo die Aktivität gleichermaßen in beiden Gruppenteilen zu- oder abnimmt, kann von einer Gehirnsynchronisation ausgegangen werden. Während das Video gezeigt wird, synchronisieren sich insbesondere die für die visuelle Wahrnehmung zuständigen Gehirnregionen und weisen hohe Übereinstimmungen auf.


 
Beide Studien waren wichtig, um das Potenzial der Inter-Subjekt-Korrelation für die Erforschung von Zuschauerreaktionen auf Gesundheitsbotschaften herauszustellen. Der Einsatz von fMRT brachte jedoch zwei Einschränkungen mit sich. Erstens hat die fMRT eine geringe zeitliche Auflösung, was bedeutet, dass nur etwa alle zwei Sekunden Daten zur Hirnaktivität gesammelt werden. Bei dynamischen Medien kann dies schon den Unterschied machen zwischen einer Liebes- und einer Gewaltszene. Zweitens handelt es sich bei MRT-Scannern um große Geräte, die ein starkes Magnetfeld erzeugen, so dass ihre Verwendung im Allgemeinen auf einzelne Teilnehmer und eine Laborumgebung beschränkt ist.
 
Das EEG bietet hier eine gute Lösung. Damit können Forschende die elektrische Aktivität des Gehirns nicht-invasiv über eine auf der Kopfhaut angebrachte Sensorkappe erfassen. Im Laufe der letzten Jahrzehnte sind EEG-Aufzeichnungsgeräte immer leichter geworden und sind jetzt sogar in einer tragbaren Version erhältlich. Als Messtechnik für die Inter-Subjekt-Korrelation gewinnt das EEG bei den Forschenden zunehmend an Bedeutung, erlaubt es ihnen doch nachzuvollziehen, wie eine Gruppe dynamisch auf Stimuli reagiert – von Werbung während des Superbowls – bis hin zu den Interaktionen zwischen Schülern und Lehrern während des Unterrichts.
 
In ihrer aktuellen Studie haben Imhof, Schmälzle, Schupp und Renner gezeigt, dass das EEG ebenso zuverlässig wie die fMRT verwendet werden kann, um Gehirnsynchronisation zu erfassen. Solche zuschauerübergreifenden Reaktionen sind entscheidend für eine erfolgreiche Massenkommunikation. „Der Vorteil des EEGs ist, dass es außerhalb des Labors eingesetzt werden kann und wir eine ganze Gruppe von Menschen gleichzeitig untersuchen können,“ sagt Imhof. „Wenn die Wirksamkeit eines Videos gegen riskanten Alkoholkonsum eingeschätzt werden soll, könnte diese Technik beispielsweise bei einer ‚neuralen Fokusgruppe‘ zum Einsatz kommen, bevor das Video dann einem breiten Publikum gezeigt wird.“
 
Während sie weiter am Thema der Wahrnehmung von Gesundheitsmedien arbeiten, möchten Schupp und sein Labor nun die nächste Herausforderung angehen: Die Synchronisation menschlicher Gehirne zu untersuchen, die gemeinsam an einer Aufgabe arbeiten.

Die Neurowissenschaft der Kooperation

Am Exzellenzcluster „Centre for the Advanced Study of Collective Behaviour“ ist Schupp Teil eines Forschungsvorhabens zur Bewertung der neuronalen Grundlagen von kollektiven Misserfolgen und Erfolgen. Aufbauend auf dem erfolgreichen Einsatz des EEGs bei der subjektübergreifenden Korrelation wird Schupp mobile EEG-Technologie nutzen, um festzustellen, ob sich anhand neuraler Messungen effektive Gruppenkoordination erkennen lässt.
 
In Zusammenarbeit mit den Doktoranden Karl-Phillip Flösch und Imhof entwickeln die Forschenden Methoden zur Messung der Hirnströme von Menschen, die gemeinsam spielen. Sie erhalten dabei auch Hilfe von Informatikern wie Prof. Dr. Daniel Keim, einem Experten für Datenvisualisierung am „Centre for the Advanced Study of Collective Behaviour“, um die riesigen Datenmengen analysieren zu können, die durch die gleichzeitige Messung von Gruppen generiert werden.
 
Schlussendlich hofft Schupp, dass dieser Ansatz die Vorhersage erfolgreicher oder gescheiterter kollektiver Entscheidungen auf der Grundlage eines mechanistischen Verständnisses von Gruppenentscheidungen ermöglichen wird. „Die Inter-Subjekt-Korrelation mit dem EEG zu untersuchen eröffnet uns einen Weg, Gruppenprozesse auf der neuralen Ebene zu erforschen,“ sagt Schupp. „Kann unser Gehirn uns zeigen, wann wir zusammenarbeiten und wann wir im Wettbewerb miteinander stehen? Diese Frage zu beantworten ist unsere Aufgabe der kommenden Jahre.“

Über die Studie
Der Artikel “Strong health messages increase audience brain coupling” von Martin Imhof, Ralf Schmälzle, Britta Renner und Harald Schupp ist in NeuroImage erschienen unter der DOI 10.1016/j.neuroimage.2020.116527.
 
Das Projekt wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) im Rahmen von FOR 2374 (http://gepris.dfg.de/gepris/projekt/273711585) gefördert (Britta Renner und Harald Schupp), sowie von der DFG im Rahmen der deutschen Exzellenzstrategie (EXC 2117 – 422037984)
 

Carla Avolio

Von Carla Avolio - 19.02.2020