Default-Mode-Netzwerk (DMN): Tiefe Hirnstimulation zeigt die kausale Rolle bei Kreativität

Neurowissenschaftlerinnen und Neurowissenschaftler glauben, das grossräumige neuronale Netzwerk identifiziert zu haben, das die kreativen Gedankengänge im Gehirn in Gang hält.

Kreatives Denken lässt sich nicht auf eine einzelne Region der gefalteten Grosshirnrinde reduzieren. Ein Forschungsteam unter Beteiligung des Baylor College of Medicine geht jedoch davon aus, Schaltkreise gefunden zu haben, die für bestimmte Formen von Kreativität grundlegend sind.

Das Default-Mode-Netzwerk (DMN) als Motor für kreative Ideen

Als bei neun erwachsenen Teilnehmenden gezielt bestimmte Bereiche ihres Default-Mode-Netzwerks (DMN) mithilfe tiefer Hirnstimulation vorübergehend gedämpft wurden, fiel es ihnen deutlich schwerer, in gleichem Ausmass „um die Ecke“ zu denken.

Das DMN wird aktiv, wenn der Geist frei umherschweift und von einem Gedanken zum nächsten springt. Seine Vernetzung ist ideal dafür, unkonventionelle Verknüpfungen herzustellen – also Beziehungen zwischen „scheinbar weit entfernten Konzepten“ zu erkennen – und daraus spontane, frei fliessende Ideen oder Lösungen zu entwickeln.

Bildgebende Untersuchungen hatten die Aktivität des DMN schon zuvor mit kreativen Gedanken in Verbindung gebracht. 2022 fanden der Neurochirurg Ben Shofty von der Universität Tel Aviv und sein Team jedoch als Erste einen kausalen Zusammenhang zwischen beiden.

Während der Entfernung von Hirntumoren bei einwilligenden, wachen Patientinnen und Patienten stellten die Forschenden fest: Wird das DMN elektrisch gehemmt, versiegt der kreative Fluss. Die Freiwilligen konnten deutlich weniger neue Verwendungszwecke für Alltagsgegenstände wie einen Stuhl oder eine Tasse nennen.

Tiefe Hirnstimulation und invasive Epilepsieüberwachung: Methode und Messung

Gemeinsam mit der Universität Utah zeigte Shofty mit Kolleginnen und Kollegen nun einen vergleichbaren Effekt bei Teilnehmenden, die sich einer invasiven Epilepsieüberwachung unterzogen.

Das hochmoderne Vorgehen basiert auf implantierten Elektroden im Gehirn. Dadurch können Forschende bestimmte neuronale Netzwerke gezielt mittels „tiefer Hirnstimulation“ beeinflussen und unmittelbar beobachten, wie sich die elektrische Aktivität verändert.

Im Unterschied zu fMRT-Studien, die Hirnaktivität indirekt über Veränderungen des sauerstoffreichen Blutflusses ableiten, messen Elektroenzephalogramme die elektrische Aktivität von Nervenzellen direkt und in Echtzeit. Elektroden, die im Gehirn selbst liegen, sind dabei noch empfindlicher als solche, die lediglich auf der Kopfhaut angebracht werden.

In der aktuellen Studie sollten 13 Epilepsiepatientinnen und -patienten mit implantierten Elektroden innerhalb von einer Minute so viele neuartige Nutzungsmöglichkeiten für einen Alltagsgegenstand aufzählen, wie ihnen einfielen.

„Wir konnten innerhalb der ersten wenigen Millisekunden sehen, was passiert, wenn jemand versucht, kreatives Denken auszuführen“, sagt Shofty.

Zeitlicher Ablauf im Gehirn: Vom DMN zur Bewertung durch andere Areale

Als Erstes „leuchtete“ das DMN auf. Kurz darauf synchronisierte das Netzwerk seine Aktivität mit weiteren Hirnregionen, darunter Areale, die an Problemlösen sowie an Entscheidungsfindung beteiligt sind.

Shofty wertet das als Hinweis darauf, dass das DMN zunächst unterschiedliche Informationsarten abruft und sortiert, um neue Ideen zu erzeugen, bevor diese an Regionen weitergegeben werden, die sie im Sinne kritischen Denkens beurteilen. Diese „Top-down“-Kognition ermöglicht es dem Gehirn, „unangemessene Assoziationen auszusortieren und nützliche, neuartige Gedanken auszuwählen“, schreiben die Autorinnen und Autoren.

Die neuen Befunde liefern zugleich eine Erklärung dafür, weshalb es so hilfreich sein kann, unter der Dusche den Gedanken freien Lauf zu lassen: Wenn der Geist wandert, entstehen leichter originelle Einfälle und Lösungswege.

Über alle 13 Teilnehmenden hinweg identifizierte das Team zudem bestimmte Teile des DMN, die besonders eng mit lateralem Denken zusammenhingen, während andere Bereiche stärker mit dem Umherschweifen der Gedanken verknüpft waren.

Wurden jene DMN-Abschnitte, die mit lateralem Denken in Verbindung standen, durch implantierte Elektroden vorübergehend unterdrückt, fiel es den Patientinnen und Patienten schwerer, neue Verwendungszwecke für Alltagsgegenstände zu finden. Das reine Mind-Wandering blieb hingegen erhalten.

„Wir sind über korrelative Hinweise hinausgegangen, indem wir direkte Hirnstimulation eingesetzt haben“, sagt die Neurochirurgin Eleonora Bartoli vom Baylor College of Medicine.

„Unsere Ergebnisse unterstreichen die kausale Rolle des DMN beim kreativen Denken.“

Die Studie wurde in Brain veröffentlicht.