Michael Hanke von der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg und Jörg Stadler vom LIN
Magdeburg haben sich der Idee von „Open Science“ verschrieben. Statt wie viele andere
Wissenschaftler ihre aufwändig und teuer erhobenen Forschungsdaten unter Verschluss zu
halten und allein auszuwerten, beleben sie mit ihrem weltweit einzigartigen Hirn-Datensatz für Alltagskognition, dem „studyforrest-Projekt“, die internationale Hirnforschung.

Echte Cineasten verbringen einen Filmabend natürlich lieber entspannt im Kino oder auf dem heimischen Sofa als in einem Magnetresonanztomographen (MRT). Die Magdeburger Forscher Michael Hanke und Jörg Stadler haben dennoch 15 junge Leute zu einem Filmbesuch „in der Röhre“ eingeladen, um mit diesem ungewöhnlichen Experiment während jeder einzelnen Filmszene komplexe Daten über die Hirnaktivität, Blickbewegungen, Puls und Atemfrequenz aufzuzeichnen. Anders als in üblichen psychologischen Experimenten, bei denen die Probanden zumeist nur sehr simple und oft abstrakte Reize präsentiert bekommen, muss das Gehirn hier gleichzeitig Gesehenes und Gehörtes, Gefühle und Affekte verarbeiten, Personen wiedererkennen und Filmschnitte verstehen – also eine komplexe Alltagsleistung. Der Clou dabei: die Wissenschaftler stellten den von ihnen in aufwändigen Messungen erhobenen
neurowissenschaftlichen Datensatz offen ins Netz.

Aus der Forschung kennen wir die Praxis des Teilens bisher kaum. Der Wissenschaftsbereich ist eher für Konkurrenz und „closed circles“ bekannt. Wissenschaftler müssen sich an der Zahl eigener Publikationen messen und vergleichen lassen. Das hielt Michael Hanke, Michael Hanke, Nachwuchswissenschaftler am Center for Behavioral Brain Sciences, und Jörg Stadler jedoch nicht davon ab, ihre Erhebungen einfach zu teilen. „Wir wissen, dass im Alltag viele Prozesse im Gehirn gleichzeitig ablaufen und sich dabei gegenseitig beeinflussen. Eine einzelne Arbeitsgruppe kann
einen solchen Datensatz kaum umfassend auswerten. Dafür ist die Bandbreite der
Fragestellungen einfach viel zu groß“ sagt Michael Hanke. Die Forscher setzen darauf,
internationale Kollegen für ihre Daten zu begeistern und so die wichtige Grundlagenforschung um das menschliche Gehirn schneller voranzubringen. Der komplexe Datensatz kann Antworten auf viele Fragen der Neurowissenschaften zur Funktionsweise des Hirns im Alltag geben. Arbeitsgruppen unterschiedlicher Disziplinen aus den USA, Großbritannien und Australien haben die Daten bereits erfolgreich für ihre Studien verwendet.

Kino im Kernspin: Jörg Stadler (r.) im MRT-Kontrollraum, während der Proband für die Messung vorbereitet wird.

Center for Behavioral Brain Sciences, OVGU Magdeburg, Foto: D. Mahler Speziallabor Nicht-Invasive Bildgebung im LIN Magdeburg.

Für eine Vorstudie, die aus einer vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Kooperation im Bernstein Netzwerk Computational Neuroscience entstand, begannen sie bereits 2013 mit den ersten Untersuchungen. Damals wurden 20 Probanden im Magnetresonanztomographen (MRT) untersucht. Während sie in dem Gerät lagen, spielten die Wissenschaftler ihnen die Tonspur des Filmklassikers „Forrest Gump“ in einer Version für Sehbehinderte vor und erfassten dabei über zwei Stunden lang die Hirnaktivitätsmuster der Probanden. Im Zentrum der neuen Datenerhebungen, an denen 15 Probanden beteiligt waren, stand diesmal die gleichzeitige Messung von Hirnaktivität und Augenbewegungen sowie weiterer physiologischer Parameter über die gesamte Dauer des Spielfilms, diesmal mit Bild und Ton. Dadurch können Aktivitätszustände des Gehirns zu einer großen Zahl paralleler kognitiver Prozesse erfasst werden. Der erhobene Datensatz spiegelt besser wider, wie das menschliche Gehirn im Alltag arbeitet und nicht, wie es sich in einer einzelnen künstlich-experimentellen Situation verhält. „Die gleichzeitige Messung der Blickbewegung im Tomographen erlaubt uns, nun auch zu untersuchen, welche Aspekte des Films für die einzelne Versuchsperson interessant sind, worauf sie ihr Augenmerk legt und welche Hirnprozesse den Gemeinsamkeiten und Unterschieden zwischen den Probanden zugrunde liegen“, erklärt Hanke. Die umfangreichen erweiterten Datensätze der „studyforrest“ Studie stellten Hanke und Stadler nun wiederum als Open Data der internationalen Forschergemeinde zur Verfügung.

Auch in Lehrveranstaltungen setzt Michael Hanke die Daten ein, um Magdeburger
Psychologiestudenten die Realität von Forschung und Veröffentlichung der Ergebnisse zu vermitteln. Studierende absolvierten Praktika zur wissenschaftlichen Beobachtung, in denen sie bestimmte Facetten des Films untersuchten. Eine Gruppe beschrieb beispielsweise Zeitpunkt und Art aller von den Filmfiguren dargestellten Emotionen und veröffentlichte diese Daten noch während des Semesters in einem eigenen Artikel.

Bis Open Science zur gängigen Praxis wird, braucht es noch die nötige technische Infrastruktur und die Bereitschaft der Wissenschaftler, ihre Daten miteinander zu teilen, um den Fortschritt zu beschleunigen und bessere Schlussfolgerungen aus der Forschung für die Anwendung ziehen zu können. Mittlerweile ist die ursprüngliche Publikation zum „studyforrest“ Projekt eines der meist zitierten Paper der Nature-Zeitschrift „Scientific Data“. Damit zeigen Hanke und Stadler auch: Das Teilen von Daten und wissenschaftlicher Erfolg schließen sich nicht aus.

Weitere Informationen finden Sie in den Originalpublikationen:
„A studyforrest extension, simultaneous fMRI and eye gaze recordings during prolonged
natural stimulation“ Scientific Data 3, Article number: 160093 (2016) und
„A studyforrest extension, retinotopic mapping and localization of higher visual areas“
Scientific Data 3, Article number: 160092 (2016)
Den frei verfügbaren Datensatz finden Sie online unter: http://studyforrest.org/

Das Leibniz-Institut für Neurobiologie (LIN) in Magdeburg ist ein Zentrum für Lern- und
Gedächtnisforschung.

Weitere Informationen:

http://studyforrest.org/