Die Auswirkungen der digitalen Revolution auf das menschliche Gehirn und Verhalten: Wo stehen wir? (2020)

Abstrakt

Einleitung

Vor einhundertelf Jahren veröffentlichte EM Forster eine Kurzgeschichte (The Machine Stops, 1909, Die Oxford und Cambridge Review ) über ein futuristisches Szenario, in dem eine mysteriöse Maschine alles kontrolliert, von der Lebensmittelversorgung bis hin zur Informationstechnologie. In einer Situation, die an heutige Internet- und digitale Medienereignisse erinnert, findet in dieser Dystopie die gesamte Kommunikation aus der Ferne statt und persönliche Treffen finden nicht mehr statt. Die Maschine kontrolliert die Denkweise, da sie jeden von ihr abhängig macht. In der Kurzgeschichte bricht die Gesellschaft zusammen, wenn die Maschine nicht mehr funktioniert.

Die Geschichte wirft viele Fragen über die Auswirkungen digitaler Medien und verwandter Technologien auf unser Gehirn auf, die auch heute noch relevant sind. Diese Ausgabe von Dialoge in der klinischen Neurowissenschaft untersucht auf vielfältige Weise, wie, mit welchen Mitteln und mit welchen möglichen Auswirkungen die Nutzung digitaler Medien die Gehirnfunktion beeinflusst – im Guten, im Schlechten und im Schlechten der menschlichen Existenz.

Insgesamt hat die Nutzung digitaler Medien, vom Online-Gaming über die Nutzung von Smartphones/Tablets bis hin zur Internetnutzung, die Gesellschaften weltweit revolutioniert. Allein im Vereinigten Königreich besitzen nach Angaben der Regulierungsbehörde für Kommunikation (Ofcom) 95 % der Menschen im Alter von 16 bis 24 Jahren ein Smartphone und überprüfen es im Durchschnitt alle 12 Minuten. Schätzungen gehen davon aus, dass 20 % aller Erwachsenen mehr als 40 Stunden pro Woche online sind. Es besteht kein Zweifel daran, dass digitale Medien, allen voran das Internet, zu wichtigen Aspekten unseres modernen Lebens werden. Laut Daten, die am 4.57. Dezember 31 auf der Webseite https://web.archive.org/web/2019/https://www.internetworldstats.com/stats.htm veröffentlicht wurden, haben weltweit fast 20220414030413 Milliarden Menschen Zugang zum Internet. Die Geschwindigkeit des Wandels ist erstaunlich, mit einem exponentiellen Anstieg im letzten Jahrzehnt. Wie und zu welchen möglichen Kosten und/oder Vorteilen können sich unser Gehirn und unser Geist anpassen?

Tatsächlich nehmen die Bedenken hinsichtlich der Auswirkungen der Nutzung digitaler Medien auf die Gehirnfunktion und -struktur sowie auf die körperliche und geistige Gesundheit, Bildung, soziale Interaktion und Politik zu. Im Jahr 2019 veröffentlichte die Weltgesundheitsorganisation (WHO) strenge Richtlinien zur Bildschirmzeit von Kindern. Und – kündigte ein Gesetz an (Assembly Bill 272), das es Schulen erlaubt, die Smartphone-Nutzung einzuschränken. Diese Maßnahmen wurden ergriffen, nachdem Ergebnisse veröffentlicht wurden, die darauf hindeuten, dass die intensive Nutzung digitaler Medien die Arbeitsgedächtniskapazität verringert^1-3 ; bei psychischen Problemen, von Depressionen bis hin zu Angst- und Schlafstörungen^4,5 ; und bei der Beeinflussung des Niveaus des Textverständnisses beim Lesen auf Bildschirmen.^6,7 Letzteres ist ein ziemlich überraschendes Beispiel, das zeigt, dass das Lesen komplexer Geschichten oder miteinander verbundener Fakten in einem gedruckten Buch dazu führt, dass man sich besser an die Geschichte, an Details und den Zusammenhang zwischen Fakten erinnert, als wenn man denselben Text auf dem Bildschirm liest.^7-9 Der Grund für die erstaunlichen Ergebnisse, wenn man bedenkt, dass die Wörter auf einem LED-Bildschirm oder in einem gedruckten Buch dieselben sind, scheint damit zu tun zu haben, wie wir Fakten mit räumlichen und anderen sensorischen Hinweisen assoziieren: dem Standort auf Eine Seite in einem Buch, auf der wir etwas lesen, und zum Beispiel die Tatsache, dass jedes Buch anders riecht, scheint die Erinnerung zu steigern.⁹ Darüber hinaus zitiert die Sprachwissenschaftlerin Naomi Baron in einem Artikel von Makin:¹⁰ argumentiert, dass Lesegewohnheiten so unterschiedlich sind, dass digitale Umgebungen zu einer oberflächlichen Auseinandersetzung mit der Textanalyse führen. Dies hängt möglicherweise mit der Tatsache zusammen, dass die meisten Nutzer digitaler Medien auf einen Gegenstand blicken und von einem zum nächsten wechseln – eine Angewohnheit, die die Aufmerksamkeitsspanne verringern und dazu beitragen könnte, dass die Diagnose einer Aufmerksamkeitsdefizit-Hyperaktivitätsstörung (ADHS) häufiger gestellt wird als zuvor vor 10 Jahren.¹ Ist das nur ein Zusammenhang oder deutet es darauf hin, dass Multitasking mit digitalen Medien zur höheren Inzidenz von ADHS beiträgt oder diese sogar verursacht? Zwei Argumente stützen die Hypothese, dass die intensive Nutzung digitaler Medien mit Beeinträchtigungen des Arbeitsgedächtnisses zusammenhängt: Allein der Anblick eines Smartphones (nicht einmal dessen Nutzung) verringert die Kapazität des Arbeitsgedächtnisses und führt zu einer verminderten Leistung bei kognitiven Aufgaben, da ein Teil des Arbeitsgedächtnisses beeinträchtigt wird Die Speicherressourcen sind damit beschäftigt, das Telefon zu ignorieren.¹¹ Darüber hinaus gilt: Je häufiger Menschen ihre Smartphones im Multitasking-Modus verwenden (also schnell zwischen verschiedenen geistigen Beschäftigungen wechseln), desto leichter reagieren sie auf Ablenkung und schneiden bei Aufgabenwechselprüfungen tatsächlich schlechter ab als Benutzer, die selten versuchen, Multitasking zu betreiben.¹¹ Die Ergebnisse sind umstritten (siehe Ref. 10), und diese Diskrepanz in den Ergebnissen könnte mit der Tatsache zusammenhängen, dass digitale Medien per se weder gut noch schlecht für unseren Geist sind; Es geht vielmehr darum, wie wir digitale Medien nutzen. Wofür wir Smartphones oder andere digitale Medien nutzen und wie oft sind die wichtigen Parameter, die es zu analysieren gilt, ein Punkt, der in dieser Diskussion oft ignoriert wird.

Plastizität des Gehirns im Zusammenhang mit der Nutzung digitaler Medien

Der direkteste und einfachste Ansatz, um herauszufinden, ob die Nutzung digitaler Medien tiefgreifende Auswirkungen auf das menschliche Gehirn hat, besteht darin, zu untersuchen, ob die Verwendung von Fingerspitzen auf Touchscreens die kortikale Aktivität im motorischen oder somatosensorischen Kortex verändert. Gindrat et al^12,13 habe diesen Ansatz genutzt. Es war bereits bekannt, dass der den taktilen Rezeptoren an den Fingerspitzen zugewiesene kortikale Raum davon abhängt, wie oft die Hand benutzt wird.¹⁴ Beispielsweise verfügen Spieler von Streichinstrumenten über mehr kortikale Neuronen des somatosensorischen Kortex, die den Fingern zugeordnet sind, die sie zum Spielen des Instruments verwenden.¹⁵ Diese sogenannte „kortikale Plastizität der Sinnesrepräsentation“ ist nicht auf Musiker beschränkt; Es kommt beispielsweise auch bei häufig wiederholten Griffbewegungen vor.¹⁶ Da bei der Verwendung von Touchscreen-Smartphones wiederholte Fingerbewegungen auftreten, haben Gindrat et al^12,13 verwendeten Elektroenzephalographie (EEG), um kortikale Potentiale zu messen, die aus der Berührung der Daumen-, Mittel- oder Zeigefingerspitzen von Touchscreen-Telefonbenutzern und Kontrollpersonen resultierten, die nur nicht berührungsempfindliche Mobiltelefone verwendeten. Tatsächlich waren die Ergebnisse bemerkenswert, da nur Touchscreen-Benutzer einen Anstieg der kortikalen Potenziale am Daumen und auch an den Zeigefingerspitzen zeigten. Diese Antworten korrelierten statistisch hochsignifikant mit der Nutzungsintensität. Beim Daumen korrelierte die Größe der kortikalen Darstellung sogar mit den täglichen Schwankungen bei der Touchscreen-Nutzung. Diese Ergebnisse zeigen deutlich, dass die wiederholte Nutzung von Touchscreens die somatosensorische Verarbeitung in den Fingerspitzen verändern kann, und sie weisen auch darauf hin, dass sich diese Darstellung im Daumen je nach Nutzung innerhalb kurzer Zeit (Tage) ändern kann.

Zusammengenommen zeigt dies, dass eine intensive Touchscreen-Nutzung den somatosensorischen Kortex neu organisieren kann. Daraus lässt sich schließen, dass die kortikale Verarbeitung kontinuierlich durch die Nutzung digitaler Medien geprägt wird. Was nicht untersucht wurde, aber in Zukunft untersucht werden sollte, ist, ob eine solche Erweiterung der kortikalen Repräsentation in den Fingerspitzen und im Daumen auf Kosten anderer motorischer Koordinationsfähigkeiten erfolgte. Diese Reaktion ist von enormer Bedeutung, wenn man bedenkt, dass motorische Fähigkeiten umgekehrt mit der Bildschirmzeit korrelieren, entweder aufgrund der Konkurrenz zwischen kortikalem Raum und motorischen Programmen oder aufgrund eines allgemeinen Bewegungsmangels (siehe z. B. Ref. 17).

Einflüsse auf das sich entwickelnde Gehirn

Auswirkungen auf motorische Fähigkeiten sind ein Aspekt, der bei der Nutzung digitaler Medien berücksichtigt werden muss, andere Aspekte sind Auswirkungen auf Sprache, Kognition und Wahrnehmung visueller Objekte im sich entwickelnden Gehirn. In dieser Hinsicht ist es bemerkenswert, dass Gomez et al¹⁸ zeigte, dass Einzelheiten der Entwicklung des visuellen Systems durch den Inhalt digitaler Medien beeinflusst werden können. Um dies zu untersuchen, wurde mithilfe der funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRT) das Gehirn erwachsener Probanden gescannt, die als Kinder intensiv das Spiel Pokémon gespielt hatten. Es war bereits bekannt, dass die Objekt- und Gesichtserkennung in höheren visuellen Bereichen des ventralen Sehstroms, hauptsächlich im ventralen Temporallappen, erreicht wird.¹⁹ Typische Pokémon-Figuren sind eine Mischung aus tierähnlichen, humanisierten Charakteren und stellen einen einzigartigen Objekttyp dar, der sonst in menschlichen Umgebungen nicht sichtbar wäre. Nur Erwachsene mit intensiver Pokémon-Erfahrung in der Kindheit zeigten eine ausgeprägte verteilte kortikale Reaktion auf Pokémon-Figuren im ventralen Temporallappen in der Nähe von Gesichtserkennungsbereichen. Diese Daten weisen – als Grundsatzbeweis – darauf hin, dass die Nutzung digitaler Medien auch Jahrzehnte später zu einer einzigartigen funktionalen und langlebigen Darstellung digitaler Figuren und Objekte führen kann. Überraschenderweise zeigten alle Pokémon-Spieler die gleiche funktionelle Topographie

im ventralen visuellen Stream für Pokémon-Figuren. Auch hier ist nicht klar, ob diese Daten lediglich die enorme Plastizität des Gehirns zeigen, neue Darstellungen für neuartige Objektklassen in die höheren visuellen Bereiche einzufügen, oder ob die Objektdarstellung durch intensive Nutzung digitaler Medien negative Folgen für die Gesichtserkennung und -verarbeitung haben könnte als Folge der Konkurrenz um kortikalen Raum. In diesem Zusammenhang ist es bemerkenswert, dass in Empathiestudien bei jungen Erwachsenen ein Zusammenhang zwischen der mit digitalen Medien verbrachten Zeit und einer geringeren kognitiven Empathie gegenüber anderen Menschen berichtet wurde.^20,21 Ob es daran liegt, dass man keinen Einblick in das hat, was andere Menschen denken könnten (Theory of Mind), oder ob es an Problemen mit der Gesichtserkennung oder mangelndem Kontakt zu Gleichaltrigen (aufgrund übermäßiger Online-Zeit) liegt, ist derzeit nicht klar. Es sollte betont werden, dass in einigen Studien kein Zusammenhang zwischen Online-Zeit und Empathie festgestellt wurde (Übersichten siehe Lit. 22 und 23).

Von Interesse ist auch, ob die Entwicklung sprachbezogener Prozesse (Semantik und Grammatik) durch die intensive Nutzung digitaler Medien in irgendeiner Weise beeinflusst wird. In dieser Hinsicht ist es besorgniserregend, dass die frühe intensive Bildschirmnutzung bei Vorschulkindern dramatische Auswirkungen auf Sprachnetzwerke haben kann, wie eine hochentwickelte Diffusionstensor-MRT zeigt^24,25 (Figure 1). Diese Methode liefert Schätzungen der Integrität der weißen Substanz im Gehirn. Darüber hinaus wurden kognitive Aufgaben bei Vorschulkindern getestet. Dies wurde auf standardisierte Weise mithilfe eines 15-Punkte-Screening-Tools für Beobachter (ScreenQ) gemessen, das die screenbasierten Medienempfehlungen der American Academy of Pediatrics (AAP) widerspiegelt. Die ScreenQ-Ergebnisse wurden dann statistisch mit der Diffusionstensor-MRT-Messung und mit kognitiven Testergebnissen korreliert, wobei Alter, Geschlecht und Haushaltseinkommen kontrolliert wurden. Insgesamt wurde ein klarer Zusammenhang zwischen der intensiven Nutzung digitaler Medien in der frühen Kindheit und einer schlechteren mikrostrukturellen Integrität der Bahnen der weißen Substanz, insbesondere zwischen den Broca- und Wernicke-Bereichen im Gehirn, beobachtet ( Figure 1 ). Sprachverständnis und -kapazität stehen in engem Zusammenhang mit der Entwicklung dieser Faserbahnen, wie Grossee et al²⁶ und Skeide und Friederici.²⁷ Darüber hinaus wurden geringere exekutive Funktionen und geringere Lese- und Schreibfähigkeiten beobachtet, selbst wenn Alter und durchschnittliches Haushaltseinkommen übereinstimmen. Außerdem korrelierte die Nutzung digitaler Medien mit deutlich niedrigeren Werten bei Verhaltensmessungen für Führungsfunktionen. Die Autoren kommen zu dem Schluss²⁵ : „Angesichts der Tatsache, dass die bildschirmbasierte Mediennutzung bei Kindern zu Hause, in der Kinderbetreuung und in der Schule allgegenwärtig ist und zunimmt, legen diese Ergebnisse die Notwendigkeit weiterer Studien nahe, um die Auswirkungen auf das sich entwickelnde Gehirn zu ermitteln, insbesondere in Phasen dynamischen Gehirnwachstums im Frühstadium.“ Kindheit." Diese Studie weist darauf hin, dass die Lesekompetenz beeinträchtigt sein könnte, wenn die Verbindungsleitungen zwischen den Sprachgebieten nicht in vollem Umfang entwickelt sind. Angesichts der Tatsache, dass die Lesefähigkeit von Kindern ein hervorragender Indikator für den Schulerfolg ist, wäre es auch hilfreich zu untersuchen, ob die ScreenQ-Ergebnisse mit dem Schulerfolg korrelieren oder wie traditionelles Lesen in Büchern im Vergleich zum Lesen auf Bildschirmen, in E-Books und auf Webseiten abschneidet .

Neben der Entwicklung von Sprachräumen können sich auch Lesegewohnheiten durch die Nutzung elektronischer Medien verändern. Diese Änderung könnte Auswirkungen auf neue Leser und Menschen mit Lesebehinderungen haben. Tatsächlich wurde dies kürzlich untersucht.²⁸ Hier wurde fMRT verwendet, als Kinder drei ähnliche Geschichten in Audio-, Bild- oder Animationsformat hörten, gefolgt von einem Test der sachlichen Erinnerung. Die funktionale Konnektivität innerhalb und zwischen Netzwerken wurde in verschiedenen Formaten verglichen, die Folgendes umfassten: visuelle Wahrnehmung, visuelle Bilder, Sprache, Default Mode Network (DMN) und Kleinhirnassoziation. Zur Veranschaulichung im Vergleich zu Audio: Die funktionale Konnektivität war innerhalb des Sprachnetzwerks verringert und zwischen visuellen, DMN- und Kleinhirnnetzwerken erhöht, was auf eine geringere Belastung des Sprachnetzwerks durch Bilder und visuelle Bilder schließen lässt. Die Konnektivität zwischen den Netzwerken war bei allen Netzwerken für Animationen im Vergleich zu den anderen Formaten, insbesondere Illustration, verringert, was auf eine Tendenz zur visuellen Wahrnehmung auf Kosten der Netzwerkintegration hindeutet. Diese Ergebnisse deuten auf erhebliche Unterschiede in der funktionalen Netzwerkkonnektivität des Gehirns für animierte und eher traditionelle Erzählformate bei Kindern im Vorschulalter hin, was die Attraktivität illustrierter Bilderbücher in diesem Alter als effizientes Gerüst für die Sprache verstärkt. Darüber hinaus kann tiefes Lesen durch digitale Medien beeinflusst werden.²⁹ Diese Verschiebung im Lesemuster kann die Entwicklung tiefer Lesefähigkeiten bei jungen Erwachsenen gefährden.

Eine besonders wichtige Zeit für die Entwicklung des Gehirns ist die Adoleszenz, eine Zeit, in der Gehirnbereiche, die an emotionalen und sozialen Aspekten beteiligt sind, intensive Veränderungen erfahren. Soziale Medien können einen tiefgreifenden Einfluss auf das Gehirn von Heranwachsenden haben, da sie es Heranwachsenden ermöglichen, mit vielen Gleichaltrigen gleichzeitig zu interagieren, ohne sie direkt zu treffen. Und tatsächlich deuten veröffentlichte Daten auf eine unterschiedliche Art der Emotionsverarbeitung bei Jugendlichen hin, die stark mit der Intensität der Nutzung sozialer Medien korreliert. Dies wurde im Volumen der grauen Substanz der Amygdala gezeigt, die Emotionen verarbeitet ( Figure 2 ).^30,31 Dies deutet auf ein wichtiges Zusammenspiel zwischen tatsächlichen sozialen Erfahrungen in sozialen Online-Netzwerken und der Gehirnentwicklung hin.³² Emotionsvorrang, Konformität mit Gleichaltrigen oder Akzeptanzsensibilität können insbesondere Jugendliche anfällig für gefälschte oder schockierende Nachrichten sowie unwahrscheinliche Selbsterwartungen machen oder anfällig für die Regulierung von Emotionen aufgrund einer ungünstigen Nutzung digitaler Medien sein.³³ Was hier fehlt, sind Längsschnittstudien, die klären sollen, ob das jugendliche Gehirn durch die Größe sozialer Netzwerke im Internet anders geprägt wird als durch die direkte persönliche Interaktion.

Nebenbei bemerkt: Die Beweise dafür, dass gewalttätige Spiele einen tiefgreifenden Einfluss auf das menschliche Verhalten haben, sind besser definiert.³⁴ Eine Metaanalyse aktueller Arbeiten zeigt, dass die Exposition gegenüber gewalttätigen Videospielen ein hochsignifikanter Risikofaktor für verstärktes aggressives Verhalten sowie für eine Abnahme der Empathie und ein geringeres Maß an prosozialem Verhalten ist.³⁴

Synaptische Plastizität

Grundsätzlich stützt die oben beschriebene Studie die Annahme einer hohen Gehirnplastizität, die durch die intensive Nutzung digitaler Medien hervorgerufen wird. Im Detail sind die beobachteten Effekte erstaunlich, aber insgesamt konnte bisher gezeigt werden, dass das Gehirn seine funktionellen und strukturellen Zusammenhänge mit der Nutzung, also durch Lernen, Gewohnheiten und Erfahrungen, verändert.^35,36 Um diesen Effekt auf die Qualität der menschlichen Kognition und Gesundheit zu beurteilen, stellt sich eher die Frage, ob unser Gehirn – durch die umfassende Nutzung digitaler Medien – in einem bestimmten kognitiven Modus arbeitet, möglicherweise auf Kosten anderer wichtiger. Die Auswirkungen des Potenzials des Gehirns, seine funktionelle und strukturelle Konnektivität anzupassen, wurden in vielen Neuroimaging-Studien am Menschen nachgewiesen³⁷ ; Eine Übersicht finden Sie in Lit. 38. Weitere Studien, darunter eine von Maguire³⁹ in London Taxifahrer und Studium der Pianisten (wie oben erwähnt)¹⁴ und Jongleure⁴⁰ zeigen, dass eine intensive Nutzung das Wachstum neuer synaptischer Verbindungen stimulieren kann („use it“) und gleichzeitig seltener genutzte neuronale synaptische Verbindungen eliminiert („lose it“).^41,42

Auf zellulärer Ebene wurde dieses Phänomen als synaptische Plastizität bezeichnet und von Korte und Schmitz besprochen.³⁵ Es ist mittlerweile allgemein anerkannt, dass Neuronen im menschlichen Kortex und Hippocampus sowie in subkortikalen Bereichen sehr plastisch sind, was bedeutet, dass Veränderungen in neuronalen Aktivitätsmustern, die beispielsweise durch intensives Training hervorgerufen werden, sowohl die synaptische Funktion als auch die synaptische Struktur verändern. Aktivitätsabhängige synaptische Plastizität verändert die Wirksamkeit der synaptischen Übertragung (funktionale Plastizität) und modifiziert die Struktur und Anzahl synaptischer Verbindungen (strukturelle Plastizität).^35,43,44 Synaptische Plastizität bildet die Grundlage für die Anpassung des postnatalen Gehirns an Erfahrungen und ist die zelluläre Umsetzung für Lern- und Gedächtnisprozesse, wie 1949 von Donald O. Hebb vorgeschlagen. Er schlug vor, dass Veränderungen der neuronalen Aktivität aufgrund von Nutzung, Training, Gewohnheit oder Lernen in Neuronenverbänden und nicht in einzelnen Nervenzellen gespeichert werden.⁴¹ Auf diese Weise geschieht Plastizität auf Netzwerkebene durch Veränderung der Synapsen zwischen Neuronen und wird daher als aktivitätsabhängige synaptische Plastizität bezeichnet. Hebbs Postulat enthält auch eine wichtige Regel, die vorhersagt, dass sich die synaptische Stärke ändert, wenn die prä- und postsynaptischen Neuronen gleichzeitige Aktivität (Assoziativität) zeigen, und dass sich dadurch die Eingabe-/Ausgabeeigenschaften neuronaler Anordnungen ändern. Erst wenn diese wieder gemeinsam aktiviert werden, können sie erinnert werden. Wichtig ist, dass die synaptische Reaktion auf eine bestimmte Gehirnaktivität einer bestimmten Intensität verstärkt wird; Weitere Einzelheiten finden Sie bei Magee und Grienberger.⁴⁵ Dies impliziert, dass alle menschlichen Aktivitäten, die regelmäßig ausgeführt werden – einschließlich der Nutzung digitaler Medien, sozialer Netzwerke oder einfach des Internets – einen Eindruck im Gehirn hinterlassen, sei es zum Guten, zum Schlechten oder zur hässlichen Seite der menschlichen kognitiven Funktion hängt von der Aktivität selbst ab oder davon, ob sie auf Kosten anderer Aktivitäten erfolgt. In dieser Hinsicht verknüpften Sajikumar et al. den Multitasking-Modus mit der zellulären synaptischen Plastizität⁴⁶ zeigten, dass die Aktivierung von drei Eingaben, die innerhalb eines engen Zeitfensters auf dieselbe neuronale Population einwirken (wie es bei Menschen der Fall ist, die Multitasking betreiben), zu einer willkürlichen Verstärkung der Eingaben führt, und zwar nicht unbedingt der stärksten. Dies bedeutet, dass die Speicherung relevanter Fakten gefährdet sein kann, wenn die Eingabe in ein neuronales Netzwerk in einem bestimmten Gehirnbereich dessen Verarbeitungsleistungsgrenze überschreitet.

Auswirkungen digitaler Medien auf das alternde Gehirn

Die Auswirkungen und möglichen negativen oder positiven Aspekte der Nutzung, Kultur und Interaktion digitaler Medien hängen möglicherweise nicht nur von der Gesamtkonsumzeit und dem beteiligten kognitiven Bereich ab; es könnte auch vom Alter abhängen. Daher sind die negativen Auswirkungen auf Vorschulkinder, wie von Hutton et al. berichtet,²⁵ können sich stark von denen unterscheiden, die beim Konsum bei Erwachsenen beobachtet werden (z. B. Sucht), oder von den bei älteren Menschen beobachteten Wirkungen. Daher kann das Training des Gehirns älterer Menschen mit digitalen Medien andere Folgen haben als die Zeit vor dem Bildschirm bei Vorschulkindern oder die ständige Ablenkung bei Erwachsenen.

Altern ist nicht nur genetisch bedingt, sondern auch abhängig vom Lebensstil und davon, wie das Gehirn genutzt und trainiert wird; Siehe beispielsweise Ref. 47. Ein erfolgreicher Versuch mit digitalen Medien führte zu einer erhöhten Aufmerksamkeitsspanne bei älteren Probanden, indem die Reaktionshemmung durch Computerspiele trainiert wurde.⁴⁸ Hier wurde das Training nur 2 Monate lang auf einem Tablet durchgeführt und es wurden im Vergleich zu einer Kontrollgruppe signifikante kognitive Effekte auf die laterale Hemmung beobachtet. Diese Ergebnisse korrelierten mit Wachstumsprozessen, die sich in einer größeren kortikalen Dicke im rechten unteren Frontalgyrus (rIFG) triangularis zeigten, einem Gehirnbereich, der mit lateraler Hemmung verbunden ist.⁴⁹ Diese Effekte, die wahrscheinlich durch Prozesse struktureller Plastizität vermittelt werden, hängen von der Zeit ab, die für die Durchführung der Trainingsaufgabe aufgewendet wurde: Die Ergebnisse wurden in linearer Korrelation mit der Trainingszeit besser. Insgesamt lässt sich zusammenfassen, dass spielbasierte digitale Trainingsprogramme die Kognition bei älteren Menschen fördern könnten und steht im Einklang mit anderen Studien, die zeigen, dass Aufmerksamkeitstraining durch eine Steigerung der Aktivität im Frontallappen vermittelt wird.⁵⁰ Andere Studien haben diese Ergebnisse gestützt, indem sie zeigten, dass Computertraining eine mögliche Möglichkeit ist, das Gehirn älterer Menschen (> 65 Jahre) zu trainieren, und dass Gehirntrainingsprogramme zur Förderung eines gesunden kognitiven Alterns beitragen können^51,52 (siehe auch Ref. 53). Es wird spannend sein zu untersuchen, ob digitale Medien in Zukunft bei älteren Menschen genutzt werden können, um kognitive Fähigkeiten wie die Aufmerksamkeit, die nach intensiver digitaler Medien-/Multitasking-Nutzung in jüngeren Jahren leiden, zu erhalten oder sogar zu steigern.

Suchtmechanismus und Nutzung digitaler Medien

Neben den klassischen Substanzstörungen zählen auch Verhaltenssüchte zum Suchtverhalten.⁵⁴ Die WHO zählt nun auch die Internetnutzungsstörung (IUP) oder die Internetspielstörung/Internetsucht (IGD) in die Liste Internationale Klassifikation von Krankheiten 11. Revision (ICD-11) , was in Zukunft auch die „Smartphone-Nutzungsstörung“ als Verhaltenssucht umfassen könnte (https://icd.who.int/browse11/lm/en). Sucht wird als chronisch rezidivierende Störung charakterisiert, die sich durch den Zwang äußert, entweder eine Substanz oder ein Verhalten zu suchen und zu konsumieren, wie z. B. Glücksspiel. Darüber hinaus beinhaltet es einen Kontrollverlust bei der Einschränkung bestimmter Verhaltensweisen oder des Drogenkonsums und ist meist mit dem Auftreten negativer Emotionen (z. B. Angst, Reizbarkeit oder Dysphorie) in Situationen verbunden, in denen das Medikament oder Verhalten nicht erreichbar ist. Neurologisch ist Sucht durch allgemeine Netzwerkveränderungen in den frontostriatalen und frontozingulären Schaltkreisen gekennzeichnet. Dies sind auch die Kennzeichen einer IGD/IUP-Sucht.⁵⁴ Insbesondere Jugendliche könnten gefährdet sein.⁵⁵ Eine systematische und detailliertere Metaanalyse funktioneller und struktureller Gehirnveränderungen im Zusammenhang mit IGD finden Sie in den folgenden Übersichten von Yao et al⁵⁶ und D'Hondt et al.⁵⁷

Bemerkenswert ist auch, dass einige Studien einen Zusammenhang zwischen Veränderungen der Gehirnanatomie und der Sucht nach sozialen Netzwerken (SNS) fanden.⁵⁸ Es zeigt insbesondere, dass intensive Interaktionen mit sozialen Medien mit einer Veränderung der grauen Substanz in Gehirnregionen zusammenhängen können, die an Suchtverhalten beteiligt sind. Auch andere Studien berichteten, dass eine intensive Nutzung sozialer Medien zu tiefgreifenden Auswirkungen auf neuronale Strukturen im menschlichen Gehirn führen kann, wie in Lit. 32 besprochen. Insgesamt bedeuten diese Daten, dass die neurowissenschaftliche und psychologische Forschung mehr Aufmerksamkeit darauf richten sollte Verständnis und Prävention von Online-Suchtstörungen oder anderen Fehlanpassungsverhaltensweisen im Zusammenhang mit Spielen und der Nutzung sozialer Netzwerke.

Neuroenhancement mit elektronischen Geräten

Bisher haben wir über digitale Medien gesprochen, aber auch elektronische Geräte im Allgemeinen können zur direkten Stimulation des menschlichen Gehirns eingesetzt werden. Die Schwierigkeit besteht darin, dass das menschliche Gehirn keine einfache Turing-Maschine ist, sondern⁵⁹ und der verwendete Algorithmus ist weniger klar. Aus diesem Grund ist es unwahrscheinlich, dass unser Gehirn durch digitale Technologien umprogrammiert werden kann und dass eine einfache Stimulation bestimmter Gehirnbereiche zu einer Steigerung der kognitiven Fähigkeiten führt. Allerdings ist die Tiefenhirnstimulation als Behandlungsoption bei Parkinson, Depression oder Sucht eine andere Sache.^60-62 Darüber hinaus hat die Forschung an sogenannten Brain/Machine Interfaces (BMIs) gezeigt, dass im Hinblick auf motorische Funktionen und die Aneignung künstlicher Werkzeuge, z. B. Roboter-/Avatar-Extremitäten, eine Einbindung in die somatosensorische Darstellung des Gehirns möglich ist.⁶³ Dies funktioniert teilweise, weil Neuronen lernen, künstliche Geräte durch Prozesse aktivitätsabhängiger synaptischer Plastizität darzustellen.⁶³ Dies zeigt, dass unser Selbstwertgefühl tatsächlich durch elektronische Technologien verändert werden kann, um externe Geräte zu integrieren. Nicolelis und Kollegen haben kürzlich gezeigt, dass eine solche Erweiterung des Körpergefühls bei gelähmten Patienten, die im Umgang mit BMI-Geräten geschult wurden, es ihnen ermöglichen könnte, die Bewegungen künstlicher Avatar-Körper zu steuern, was zu einer klinisch relevanten Genesung führen könnte.⁶⁴

Das bedeutet nicht, dass das menschliche Gehirn die binäre Logik oder sogar den Algorithmus digitaler Geräte nachahmen kann, aber es zeigt, wie digitale Maschinen und digitale Medien einen enormen Einfluss auf unsere geistigen Fähigkeiten und unser Verhalten haben können (ausführlich diskutiert von Carr⁶⁵ ). Dieser Einfluss wird auch durch die Auswirkungen von Online-Cloud-Speicher und Suchmaschinen auf die menschliche Gedächtnisleistung verdeutlicht. Ein paradigmatisches Beispiel ist eine Studie, in der Digital Natives davon überzeugt wurden, dass Fakten, die sie sich merken sollten, im Online-Cloud-Speicher gespeichert würden.⁶⁶ Unter dieser Annahme schnitten sie schlechter ab als Probanden, die davon ausgingen, dass sie sich nur auf ihre eigene Gehirngedächtnisfunktion (hauptsächlich im Temporallappen) verlassen müssten, wie z. B. fMRT
Analyse beleuchtet.⁶⁶ Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Untervergabe einiger einfacher mentaler Suchen an einen Internet-Cloud-Speicher und die Verwendung von Suchmaschinen anstelle von Speichersystemen in unserem eigenen Gehirn unsere Fähigkeit zum Auswendiglernen und Erinnern verringert
Fakten auf zuverlässige Weise.

Menschliches Wohlbefinden und Multitasking

Sucht und Neuroenhancement sind besondere Auswirkungen digitaler Medien und elektronischer Geräte. Häufiger sind die Auswirkungen von Multitasking auf die Aufmerksamkeitsspanne, die Konzentration und die Kapazität des Arbeitsgedächtnisses.¹¹ Die Verarbeitung mehrerer und kontinuierlich eingehender Informationsströme ist sicherlich eine Herausforderung für unser Gehirn. In einer Reihe von Experimenten wurde untersucht, ob es systematische Unterschiede in den Informationsverarbeitungsstilen zwischen chronisch schweren und leichten Medien-Multitaskern (MMTs) gibt.^6,67 Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass schwere MMTs anfälliger für Störungen durch als irrelevant angesehene äußere Reize oder Darstellungen in ihrem Gedächtnissystem sind. Dies führte zu dem überraschenden Ergebnis, dass schwere MMTs bei einem Test zur Fähigkeit zum Aufgabenwechsel schlechter abschnitten, wahrscheinlich aufgrund der verringerten Fähigkeit, Störungen durch irrelevante Reize herauszufiltern.⁶ Dies zeigt, dass Multitasking, ein schnell wachsender Verhaltenstrend, mit einer besonderen Herangehensweise an die grundlegende Informationsverarbeitung verbunden ist. Uncapher et al⁶ fassen die Folgen einer intensiven Multimedia-Nutzung wie folgt zusammen: „Amerikanische Jugendliche verbringen mehr Zeit mit Medien als mit jeder anderen Aktivität im Wachzustand: durchschnittlich 7.5 Stunden pro Tag, jeden Tag.“ Im Durchschnitt werden 29 % dieser Zeit damit verbracht, mehrere Medienströme gleichzeitig zu jonglieren (also Medien-Multitasking). Angesichts der Tatsache, dass es sich bei vielen MMTs um Kinder und junge Erwachsene handelt, deren Gehirne sich noch in der Entwicklung befinden, besteht große Dringlichkeit, die neurokognitiven Profile von MMTs zu verstehen.“

Andererseits wird es natürlich wichtig sein zu verstehen, welche Informationsverarbeitung für effektives Lernen im Umfeld der 21 notwendig ist ^st Jahrhundert. Es gibt immer mehr Beweise dafür, dass schwere digitale MMTs eine schlechtere Gedächtnisfunktion, eine erhöhte Impulsivität, weniger Empathie und ein höheres Maß an Angst aufweisen.⁵ Auf neurologischer Seite zeigen sie eine Volumenreduzierung im anterioren cingulären Kortex. Darüber hinaus deuten aktuelle Daten darauf hin, dass sich der schnelle Wechsel zwischen verschiedenen Aufgaben (Multitasking) bei der Nutzung digitaler Medien negativ auf die Studienergebnisse auswirken kann.⁶ Allerdings muss man bei der Interpretation dieser Ergebnisse vorsichtig sein, denn da die Richtung der Kausalität nicht klar ist, könnte das Medien-Multitasking-Verhalten auch bei Menschen mit reduzierter präfrontaler Aktivität und zunächst kürzerer Aufmerksamkeitsspanne stärker ausgeprägt sein. Hier sind Längsschnittstudien erforderlich. Der Gesamteinfluss sozialer Online-Medien auf unsere natürlichen sozialen Fähigkeiten (von Empathie bis hin zur Theorie über den Geist anderer Menschen) ist ein weiterer Bereich, in dem wir erleben können, wie und in welchem ​​Ausmaß digitale Medien unser Denken und unsere sensorische Verarbeitung sozialer Signale beeinflussen. Von vielen Studien eine von Turkle⁵ sollten hier hervorgehoben werden. Turkle nutzte Interviews mit Teenagern oder Erwachsenen, die häufig soziale Medien und andere Arten virtueller Umgebungen nutzten. Eines der Ergebnisse dieser Studie war, dass die extreme Nutzung sozialer Medien und Virtual-Reality-Umgebungen zu einem erhöhten Angstrisiko, weniger realen sozialen Interaktionen, einem Mangel an sozialen Fähigkeiten und menschlichem Einfühlungsvermögen sowie zu Schwierigkeiten beim Umgang mit der Einsamkeit führen kann. Darüber hinaus berichteten die befragten Personen über Symptome im Zusammenhang mit einer Sucht nach Internetnutzung und digitalen sozialen Medien. Diese mentale Routine, mit Hunderten oder sogar Tausenden von Menschen „immer verbunden“ zu sein, könnte tatsächlich unsere Gehirnbereiche, die mit sozialer Interaktion zu tun haben, überlasten, indem sie die Zahl der Menschen, mit denen wir eng kommunizieren können, dramatisch erhöht. Die evolutionäre Einschränkung könnte eine Gruppengrößenbeschränkung von etwa 150 Individuen sein.⁶⁸ Dies mag der Grund für unsere Zunahme des kortikalen Volumens sein (Schimpansen interagieren beispielsweise regelmäßig mit 50 Individuen), aber es könnte auch die Grenze dessen sein, was unser Gehirn leisten kann. Im Gegensatz zu diesem evolutionären Zwang stehen wir durch soziale Medien mehr oder weniger in ständigem Kontakt mit einer Gruppe von Menschen, die unsere neurobiologischen Grenzen bei weitem überschreitet. Welche Folgen hat diese kortikale Überforderung? Angst und Defizite in der Aufmerksamkeit, der Wahrnehmung und sogar im Gedächtnis? Oder können wir uns anpassen? Bisher haben wir mehr Fragen als Antworten.

Zusammenfassung

Das Gehirn wird durch die Art und Weise beeinflusst, wie wir es nutzen. Es ist kaum zu erwarten, dass die intensive Nutzung digitaler Medien das menschliche Gehirn aufgrund von Prozessen neuronaler Plastizität verändern wird. Es ist jedoch weniger klar, wie diese neuen Technologien die menschliche Wahrnehmung (Sprachkenntnisse, IQ, Kapazität des Arbeitsgedächtnisses) und die emotionale Verarbeitung im sozialen Kontext verändern werden. Eine Einschränkung besteht darin, dass viele Studien bisher nicht berücksichtigt haben, was Menschen tun, wenn sie online sind, was sie sehen und welche Art von kognitiver Interaktion während der Bildschirmzeit erforderlich ist. Klar ist, dass digitale Medien einen Einfluss auf das psychische Wohlbefinden und die kognitive Leistungsfähigkeit des Menschen haben. Dies hängt von der gesamten Bildschirmzeit und davon ab, was die Menschen tatsächlich in der digitalen Umgebung tun.⁶⁹ Im letzten Jahrzehnt wurden mehr als 250 Studien veröffentlicht, die versuchen, die Auswirkungen der Nutzung digitaler Medien zu untersuchen; Bei den meisten dieser Umfragen wurden Selbstauskunftsfragebögen verwendet, die die sehr unterschiedlichen Aktivitäten, die die Menschen online erlebten, größtenteils nicht berücksichtigten. Allerdings haben das Nutzungsmuster und die insgesamt online verbrachte Zeit unterschiedliche Auswirkungen auf die Gesundheit und das Verhalten einer Person.⁶⁹ Forscher benötigen eine detailliertere mehrdimensionale Karte der Nutzung digitaler Medien. Mit anderen Worten: Wünschenswert ist eine genauere Messung dessen, was Menschen tun, wenn sie online sind oder auf einen digitalen Bildschirm schauen. Insgesamt kann die aktuelle Situation in den meisten Fällen nicht zwischen kausalen Wirkungen und reiner Korrelation unterscheiden. Wichtige Studien wurden begonnen,^70,71 und die Adolescent Brain Cognitive Development Study (ABCD-Studie) sollten erwähnt werden. Es wird von den National Institutes of Health (NIH) orchestriert und zielt darauf ab, die Auswirkungen umweltbedingter, sozialer, genetischer und anderer biologischer Faktoren auf die Gehirn- und kognitive Entwicklung zu untersuchen. Für die ABCD-Studie werden 10 gesunde Kinder im Alter von 000 bis 9 Jahren in den gesamten Vereinigten Staaten rekrutiert und sie bis ins frühe Erwachsenenalter begleitet; Einzelheiten finden Sie auf der Website https://abcdstudy.org/. Die Studie wird eine erweiterte Bildgebung des Gehirns umfassen, um die Gehirnentwicklung zu visualisieren. Es wird erläutert, wie Natur und Erziehung interagieren und wie sich dies auf Entwicklungsergebnisse wie körperliche oder geistige Gesundheit, kognitive Fähigkeiten und Bildungserfolg auswirkt. Die Größe und der Umfang der Studie werden es den Wissenschaftlern ermöglichen, individuelle Entwicklungsverläufe (z. B. Gehirn, kognitive, emotionale und akademische Entwicklung) und die Faktoren zu identifizieren, die sie beeinflussen können, beispielsweise die Auswirkungen, die die Nutzung digitaler Medien auf das sich entwickelnde Gehirn haben wird.

Es bleibt zu klären, ob die zunehmende Häufigkeit, mit der alle Benutzer selbst Wissensvermittler werden, zu einer großen Bedrohung für den Erwerb soliden Wissens und das Bedürfnis jedes Einzelnen werden könnte, seine eigenen Gedanken zu entwickeln und kreativ zu sein. Oder werden diese neuen Technologien die perfekte Brücke zu immer ausgefeilteren Formen der Erkenntnis und Vorstellungskraft schlagen und es uns ermöglichen, neue Wissensgrenzen zu erkunden, die wir uns derzeit noch nicht einmal vorstellen können? Werden wir völlig andere Schaltkreise im Gehirn entwickeln, wie wir es taten, als die Menschen anfingen, lesen zu lernen? Auch wenn noch viel Forschung erforderlich ist, um mögliche Auswirkungen digitaler Medien auf das menschliche Wohlbefinden zu beurteilen und zu bewerten, können die Neurowissenschaften insgesamt eine enorme Hilfe sein, um kausale Effekte von bloßen Korrelationen zu unterscheiden.

Anerkennungen