Nicht alle Menschen, die komplexe Zusammenhänge rasch durchschauen, können dieses Wissen ebenso schnell in Handlungen umsetzen. Diese scheinbar paradoxe Beobachtung lässt sich neurobiologisch erklären, wie eine Studie von Kim et al. (2025) aus der Hirnforschung zeigt, denn entscheidend ist dabei nicht allein, wie gut jemand denkt, sondern wie effizient unterschiedliche Bereiche des Gehirns miteinander kommunizieren.
Grundsätzlich beruhen kognitive Leistungen auf zwei unterschiedlichen, aber eng verknüpften Systemen. Das eigentliche Verarbeiten, Abwägen und Reflektieren von Informationen findet überwiegend in der grauen Substanz statt, die vor allem aus Nervenzellkörpern und Synapsen besteht. Diese Strukturen arbeiten vergleichsweise langsam, ermöglichen dafür aber komplexe, differenzierte Denkprozesse. Die schnelle Weiterleitung und Koordination dieser Informationen übernimmt hingegen die weiße Substanz. Sie besteht aus Nervenfaserbahnen, die verschiedene Hirnareale miteinander verbinden – sowohl innerhalb einer Gehirnhälfte als auch zwischen beiden Hemisphären sowie zwischen Gehirn und Körper. Man kann sie als eine Art neuronales Leitungssystem verstehen, das bestimmt, wie reibungslos Informationen von einem Ort zum anderen gelangen.
Man konnte zeigen, dass individuelle Unterschiede in der Struktur und Organisation dieser weißen Substanz maßgeblich dafür sind, wie gut Denken in schnelles Handeln übersetzt werden kann. Menschen unterscheiden sich darin, wie effizient ihre neuronalen Netzwerke Informationen über unterschiedliche Zeitskalen hinweg verarbeiten. Einige Gehirne sind besser darauf abgestimmt, langsame, reflektierende Prozesse mit schnellen, handlungsorientierten Reaktionen zu verknüpfen. Diese fein abgestimmte Balance geht mit einer insgesamt höheren kognitiven Leistungsfähigkeit einher.
Die Studie stützt sich auf Bildgebungsdaten von rund 960 untersuchten Personen. Dabei zeigte sich, dass die zeitliche Organisation neuronaler Aktivität in der Großhirnrinde – also wie lange einzelne Hirnregionen Informationen „festhalten“ und verarbeiten – eng mit der Konnektivität der weißen Substanz zusammenhängt. Diese sogenannten intrinsischen neuronalen Zeitskalen variieren von Mensch zu Mensch und beeinflussen, wie flexibel das Gehirn zwischen unterschiedlichen Aktivitätsmustern wechseln kann. Je besser diese zeitlichen Eigenschaften mit der zugrunde liegenden Netzwerkstruktur harmonieren, desto effizienter arbeitet das Gehirn insgesamt.
Die Ergebnisse verdeutlichen einen grundlegenden Zusammenhang zwischen der baulichen Vernetzung des Gehirns und seinen rechnerischen Eigenschaften. Intelligenz oder kognitive Leistungsfähigkeit lassen sich demnach nicht allein auf einzelne Hirnareale zurückführen, sondern ergeben sich aus dem Zusammenspiel von Struktur, Dynamik und Kommunikation. Darüber hinaus eröffnen die Befunde neue Perspektiven für das Verständnis psychischer Erkrankungen. Störungen der weißen Substanz und der neuronalen Konnektivität spielen auch bei Erkrankungen wie Schizophrenie, bipolaren Störungen oder Depressionen eine Rolle. Ein besseres Verständnis der zeitlichen und strukturellen Organisation des Gehirns könnte daher langfristig helfen, solche Erkrankungen präziser zu erklären und möglicherweise gezielter zu behandeln.
Literatur
Kim, J. Z., Betzel, R. F., Beyh, A., Howell, A., Kuceyeski, A., Larsen, B., Seguin, C., Zhang, X.-H., Holmes, A., & Parkes, L. (2025). Inferring intrinsic neural timescales using optimal control theory. Nature Communications, 16(1), doi:10.1038/s41467-025-66542-w
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