Was macht Achterbahnfahren mit uns? : Hirn auf Speed

Im Rausch der Geschwindigkeit: Unterschiedlichste Sinnesreize stürzen bei einer Achterbahnfahrt auf uns ein. Was macht das Gehirn daraus?

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Der Kopf steht Kopf. Achterbahn im Europapark Rust.
Der Kopf steht Kopf. Achterbahn im Europapark Rust.Foto: mauritius images

Beim ersten Mal schreit jeder. Der Körper wird in den Sitz gepresst. Das Hirn bereut, seinen Träger in diese Höllenmaschine manövriert zu haben, während es innerhalb von 2,5 Sekunden auf 100 Stundenkilometer beschleunigt wird. Den gleich darauf folgenden Looping bekommt das gestresste Organ gar nicht recht mit, hat es doch jeglichen Sinn für oben und unten verloren. Erst in der ersten Schraube hat es sich so weit erholt, dass es mit allen verfügbaren Warnsignalen reagiert – Adrenalin, Kortisol, Endorphin, das ganze Hormonregister. Doch anstatt mit Angst und Panik und Wimmern zu reagieren, kreischt das Doppel-Dutzend Passagiere im Zug der Achterbahn „BlueFire Megacoaster“ vor Freude.

Steilkurven, 100 Meter tiefe Abgründe

Freizeitparks sind Publikumsmagneten, Achterbahnen beliebte Attraktionen jedes Oktoberfests. Fünf Millionen Menschen besuchten 2014 allein den Europapark in Rust, den mit zwölf Achterbahnen größten Freizeitpark Europas, nach Disneyworld Paris. Kein Rummel mehr ohne Fahrgeschäfte für spaßige Nahtoderfahrungen. Bereitwillig zahlen die vergnügungssüchtigen Besucher saftige Eintrittspreise und warten oft stundenlang in endlosen Schlangen, um sich für selten mehr als ein oder zwei Minuten durchschütteln, in 100 Meter tiefe Abgründe stürzen und durch Steilkurven jagen zu lassen.

Während den Zahlen nach immer mehr Menschen den „Thrill“ genießen, wird anderen schon beim Zuschauen schlecht. Einen Achterbahn-Ritt würden sie genauso wenig wagen wie einen Bungeejump ohne Seil. Vernünftig, zweifelsohne. Doch was passiert im Gehirn, wenn der Mensch vom höchsten Punkt einer Achterbahn stürzt und extremen Beschleunigungen ausgesetzt wird? Und warum ist es für das eine Hirn ein Spaß, fürs andere aber eine Qual?

Das Hirn misst mit "Speed"-Zellen

Erst seit Kurzem wissen Forscher, wie das Gehirn Geschwindigkeit misst: mit „Speed“-Zellen, wie die norwegischen Hirnforscher und Medizinnobelpreisträger des letzten Jahres, May-Britt und Edvard Moser, mithilfe von Experimenten an Ratten entdeckt haben. Diese spezialisierten Nervenzellen gehören zu einem System im Hippocampus, das Orientierung im Raum ermöglicht. Sobald eine Ratte (oder ein Mensch) einen Raum betritt, legt das Gehirn eine Art Karte von der Umgebung an, die dann als Navigationshilfe benutzt wird, um von einem Ort zum anderen laufen zu können. Je nachdem, wo im Raum man sich befindet, senden andere Gruppen von Nervenzellen, die Gitternetzzellen – in der linken Ecke die einen, in der rechten andere. Außerdem gibt es Zellen, die das Gehirn über die Laufrichtung informieren. Sie messen die Ausrichtung des Kopfes, sodass dieser wie ein Kompass wirkt, sodass Norden immer der Nase nach liegt.

Doch ein Puzzleteil fehlte noch: Sobald sich Mensch oder Ratte von einem Ort zum anderen bewegen wollen, muss die Geschwindigkeit dieser Bewegung bekannt sein, um die aktuelle Position bestimmen zu können. Auf der Suche nach Zellen, die auf Beschleunigung reagieren, setzten die Forscher die Ratten in einen Laufwagen ohne Boden, dessen Geschwindigkeit und Beschleunigung sie kontrollieren konnten. Während das Tier im Wagen in verschiedenen Geschwindigkeiten spazierte, um am Ende mit Schokocornflakes belohnt zu werden, suchten die Forscher im Rattenhirn nach Zellen, deren Aktivität sich der Geschwindigkeit entsprechend ändert – und wurden fündig: 15 Prozent der Zellen in der Orientierung gebenden Hirnregion im Hippocampus sind demnach „Speed“-Zellen.

Die Explosion beginnt kurz vor dem Abgrund

„Wir haben mit den Ratten zwar keine Achterbahnexperimente gemacht“, sagt Emilio Kropff, der an dem Projekt in der Moser-Gruppe der Universität Oslo mitgearbeitet hat. Aber dennoch lasse sich aus den Ergebnissen einiges darüber sagen, was dabei im Hirn vor sich gehen dürfte. „Wenn die Geschwindigkeit plötzlich steigt, dann zeigen die Speed-Zellen einen dementsprechenden plötzlichen Anstieg der elektrischen Aktivität“, sagt Kropff. Diese Reaktion erfolgt genauso schnell und augenblicklich wie die Beschleunigung in der realen Welt – eher sogar noch schneller: „Wir haben beobachtet, dass die Speed-Zellen eine kommende Beschleunigung sogar um 100 Millisekunden vorausahnen“, sagt Kropff. „Das bedeutet, dass die Explosion neuronaler Aktivität bereits beginnt, kurz bevor man in den Abgrund stürzt.“

Für den Achterbahnfahrer fühlt es sich allerdings eher so an, also ob die Nervenzellen schon mehrere Minuten statt Millisekunden vor dem Sturz in den Abgrund verrückt spielen. Dieser Moment, wo sich der Waggon nach einer nervenaufreibend langsamen Bergfahrt gen Tal neigt, wo noch nichts passiert, aber die Erwartung des freien Falls die Zeit dehnt und aus Sekunden Minuten werden lässt. Dieser Moment, wo sich die Lunge mit Luft für den gleich folgenden Schrei aufpumpt, das Herz rast, die Muskeln sich anspannen und die steigenden Pegel von Adrenalin und Endorphin im Blut nutzlos verpuffen, weil der Fluchtimpuls hier oben, festgeschnallt im Sitz, eh keinen Sinn macht.

Angstreaktion entsteht im Mandelkern

Der Bereich im Hirn, in dem diese Angstreaktion entsteht, ist die Amygdala, der Mandelkern. Gleich daneben liegt der Hippocampus, wo die Reize für räumliche Orientierung und Beschleunigung verarbeitet werden. Beide sind miteinander verknüpft. „Wir wissen aber noch nicht, wie stark diese Verbindung ist“, sagt Kropff. Die meisten Orientierungsleistungen finden im oberen (dorsalen) Teil des Hippocampus und des Entorhinalen Cortex statt, während die Amygdala eher mit dem unteren Teil des Hippocampus verbunden ist.

Außer den Speed-Zellen gibt es noch drei andere Informationsquellen, mit denen Säugetiere ihre Geschwindigkeit bestimmen können. Das Gleichgewichtsorgan im Ohr hilft nicht nur, die Balance zu halten, sondern kann auch in gewissem Maße erkennen, wie schnell sich der Körper im Raum bewegt. Sensoren in den Muskeln senden Signale nicht nur in die Zentren zur Bewegungskontrolle im Hirnstamm, sondern auch in Kopie ans Navigationssystem – „wie das CC einer E-Mail“, sagt Kropff.

Außerdem wird die eigene Geschwindigkeit auch durch das, was die Augen sehen, abgeschätzt. „Dabei wird weniger darauf geachtet, was man sieht, als wie schnell sich das Gesehene relativ zu einem selbst bewegt“, sagt Kropff. Wie sehr das verwirren kann, lässt sich auf Bahnhöfen spüren. Im Zug sitzend kann das GPS-System im Kopf manchmal nicht gleich bestimmen, ob es nun die eigene Bahn ist, die losfährt, oder der Zug am Gleis gegenüber. Ähnlich verwirrende Signale erhält das Navigationssystem bei einer Achterbahnfahrt, bei der die Muskeln melden, dass der Körper sitzt, die Augen aber eindeutige Signale eines Höllenritts senden.

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