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Tor! Tor! Tor! – Neurowissenschaften im Fußball

Was passiert im Gehirn, wenn man ein Tor schießt und was hat Egoismus damit zu tun?

Psychologie
Einige Spieler der deutschen Nationalmannschaft freuen sich gemeinsam über ein geschossenes Tor.
    • Neurowissenschaftliche Methoden werden immer mobiler und anwendbarer. Das macht sie auch für eine zukünftige, feldbasierte Integration im Fußball attraktiv.
    • Das menschliche Belohnungssystem ist beim Erzielen von Toren sehr aktiv.
    • Das Persönlichkeitsmerkmal Egoismus hängt dabei scheinbar nicht mit der Belohnungsaktivierung zusammen.
    • Trainer könnten die Befunde zum Egoismus und zur Belohnungsaktivierung bei der Entwicklung von Trainingsformen mit einbeziehen.

Abstract

Anhand von neurowissenschaftlichen Methoden kann das Gehirn direkt analysiert werden. Durch die immer besser werdende Mobilität und Anwendbarkeit dieser Techniken wird es auch wahrscheinlicher, dass sie sich langfristig im Fußball etablieren könnten. Vorher müssen jedoch Mehrwert und Praxisrelevanz noch vollständig aufgezeigt werden. Als ersten Schritt konnte eine Untersuchung von Fußballern im Magnetresonanztomografen (MRT) nachweisen, dass belohnungsrelevante Hirnareale nach dem Torerfolg aktiv sind. Einen Zusammenhang zwischen Egoismus und der entscheidungsrelevanten Hirnaktivität wurde bei den getesteten 2-gegen-1 Situationen vor dem Tor nicht gefunden. Aufgrund der angewandten fußballspezifischen Fragestellungen sind beide Befunde von hoher Praxisrelevanz für Trainer und Spieler.

Was passiert im Gehirn, wenn man ein Tor erzielt?

Im Jahr 2009 hatten schottische Forscher die Hirnaktivierung bei Fans gemessen, während sie den Torerfolg des eigenen Lieblingsvereins beobachteten [1]. Die damals noch eher limitierte methodische Vorgehensweise (z. B. die Teilnahme von nur 9 Probanden) wollten die Studienautoren nun erweitern. Deshalb erforschten sie, was im Gehirn passiert, wenn man als Fußballspieler ein Tor erzielt [2]. Dafür untersuchten sie 33 aktive Fußballer in einem Magnetresonanztomografen (MRT), die sich bei einem präsentierten Videoszenario in einer 2-gegen-1 Situation vor dem Tor für einen Schuss oder ein Abspiel zum Mitspieler entscheiden sollten (Abb. 01). Nach der Entscheidung bekamen die Versuchsteilnehmer entweder das Feedback, dass der Torschussversuch erfolgreich war – (Tor!) – oder dass kein Tor erzielt wurde – (Daneben!).

Der Verlauf eines neurowissenschaftlichen Fußballexperiments wird skizziert. Hierbei werden Probanden in einem MRT gefragt, ob sie in einer 2-gegen-1-Situation an den Mitspieler passen oder selbst schießen würden.

Wie durch vorherige Studien erwartet [3–5], fanden die Forscher zum Zeitpunkt der Belohnungsausschüttung und während des Belohnungsfehlers Aktivität im zentral gelegenen ventralen Striatum (VS) und im frontal gelegenen ventromedialen präfrontalen Kortex (vmPFC; Abb. 02, grün und rot). Um einen Vergleich zu der in der Literatur bestätigten finanziellen Belohnungsaktivität zu ziehen [6,7], verglichen die Autoren die fußballrelevante Hirnaktivität mit der Belohnungsaktivität bei Geldgewinn (Abb. 02, grün und gelb). Hierbei fanden sie überlappende Aktivität in den beiden Belohnungszentren (Abb.02, nur grün). Die Studie zeigte somit erstmalig, dass beim Torerfolg die gleichen Hirnbereiche aktiv sind wie bei primären (z. B. Essen, Trinken und sexuelle Stimuli [8–10]) und anderen sekundären Belohnungen (z.B. finanzielle und soziale Belohnungen [11–13]).

Es werden Aufnahmen eines menschlichen Gehirns gezeigt und die entsprechenden Hirnareale bzw. die Hirnaktivität bei Belohnungsausschüttung.

Egoismus und Torabschluss

Zusätzlich wollten die Autoren herausfinden, ob die verbreitete Hypothese, dass ein Fußballspieler aus egoistischen Gründen selbst auf das Tor schießt (man hört es oft am Spielfeldrand: „Was für ein Ego!“), wissenschaftlich gestützt werden kann. Dafür füllten die Fußballspieler im Vorfeld einen aus der psychologischen Literatur anerkannten Fragebogen zur Einordnung auf der Egoismus-Skala [14] aus. Zusätzlich wurde bei den 2-gegen-1 Szenarien (Abb. 01) im MRT aufgezeichnet, ob ein Spieler eher selbst den Abschluss vor dem Tor suchte oder den Ball zu seinem Mitspieler passte. Anschließend wurden diese beiden Messungen mit der Hirnaktivität aus den 2-gegen-1 Situationen (Abb. 01) in Verbindung gebracht. Entgegen der Hypothese korrelierten weder die Werte aus der Egoismus-Skala [14], noch das als möglicherweise egoistisch zu sehende Verhalten vor dem Tor (also den Ball öfter selbst zu schießen als zum Mitspieler zu passen) mit der Belohnungsaktivierung nach einem Tor.

Praxisrelevanz

In der Praxis bedeuten die Befunde zum Egoismus, dass das Verhalten, den Ball selbst zu schießen, anstatt ihn zu passen, scheinbar nichts mit Egoismus zu tun hat. Dies hat für Trainer und Mitspieler eine hohe Relevanz, damit der Umgang mit den oft als „Ego“ bezeichneten Spieler richtig funktioniert und solche Spieler nicht unbegründet negativ behandelt werden.

Die Befunde zum Egoismus zeigen auf den ersten Blick, wie man mit neurowissenschaftlichen Methoden praxisrelevante Fragen im Fußball untersuchen kann. Bei näherer Betrachtung der belohnungsrelevanten Hirnaktivität nach einem Tor wird außerdem klar, dass sich hiermit mehrere fußballrelevante Themen aus der Praxis näher beleuchten lassen. Durch die gezeigte Belohnungsaktivierung beim Fußball wird klar, was bestimmte Trainingsformen für eine Bedeutung besitzen.

  • Man kann neurowissenschaftlich begründen, dass ein erfolgreicher Torabschluss die Belohnungsausschüttung erhöht und somit auch den Spaß an der Trainingsform steigert.
  • Trainer sollten sich diesem Effekt bewusst sein, um ausreichend Situationen für einen möglichen Torerfolg in Übungs- und Spielformen zu bieten.
  • Hier wird auch offensichtlich, warum Übungs- und Spielformen, welche den Torerfolg zu sehr erschweren, für den Spaß an der Trainingsform und für das belohnungsorientierte Lernen hinderlich sein können. In diesem Zusammenhang sind die Trainer gefragt, die eingesetzten Trainingsformen genau auszutarieren und auch den Torerfolg bewusst in das Training einzubauen. 

Zusätzlich sind die Resultate mit Blick auf die Spielphilosophie von Vereinen interessant. Ein Beispiel wäre hier das hohe Gegenpressing mit anschließendem direkten Weg zum Tor und einem daraus resultierenden Torerfolg. Dieser Ablauf mit den Schritten „Balleroberung –> Weg zum Tor –> Tor“ könnte durchaus zu einer Verknüpfung der Belohnungsaktivierung führen. Somit könnte eine belohnungsbasierte Motivation für das gesamte Team trainiert werden, da jede der erst kurz zuvor ausgeführten Aktionen mit dem Torerfolg verknüpft sein würde.

Expertenwissen: Was ist Belohnungsaktivierung im Gehirn und wertorientiertes Lernen?

Erst im Laufe der 1990er Jahre entstanden, nutzt das Forschungsfeld der Neuroökonomie Methoden aus den Neurowissenschaften (Hirnforschung), der Psychologie und der Ökonomie (Wirtschaftswissenschaften), um Fragen über das menschliche Verhalten zu beantworten. Durch bahnbrechende Untersuchungen fanden Forscher Ende der 1990er heraus, welche belohnungsrelevanten Aktivierungen im Gehirn den Lernprozessen von Entscheidungen zugrunde liegen [3,4]. Hierbei sind besonders zwei Hirnregionen hervorzuheben: Das zentral im Hirn gelegene ventrale Striatum (VS, Abb. 03 A) und der vorne zu findende ventromediale präfrontale Kortex (vmPFC, Abb. 03 B).

Die belohnungsrelevanten Hirnregionen: das zentral gelegene Striatum (VS) und der vorne gelegene ventromediale präfrontale Kortex (vmPFC).

Es kristallisierte sich heraus, dass besonders durch die Ausschüttung des Neurotransmitters Dopamin (populärwissenschaftlich als „Glückshormon“ bezeichnet) in diesen beiden Hirnregionen ein Zyklus entsteht, bei welchem Menschen wertorientiert lernen [5]. Wertorientiertes Lernen bedeutet, dass sich Menschen – basierend auf den subjektiven Werten verschiedener Aktionsmöglichkeiten – für eine Aktion entscheiden. Das anschließende Ergebnis der Entscheidung fließt in die darauffolgende Bewertung zukünftiger Aktionsmöglichkeiten ein (Abb. 04). Dieser Lernzyklus wurde mittels vieler wissenschaftlicher Befunde schließlich in einem wertorientierten Entscheidungsmodell zusammengefasst (Abb. 04). Als Teil dieses Modells kann man neurowissenschaftlich gesehen drei Phasen einer Entscheidung hervorheben:

1. Belohnungserwartung (engl. Reward Predicition (RP))

  • Wie hoch sehe ich die Wahrscheinlichkeit, dass mein Mitspieler in dieser Situation ein Tor erzielt?
  • Diese Erwartung liegt beispielsweise bei 0,8 (also 80%).

2. Belohnung (Reward (R)) oder keine Belohnung (no Reward)

  • Wenn das Tor nach einem erfolgreichen Torabschluss erzielt wird, liegt dieser Wert bei 1.
  • Wenn kein Tor erzielt wird, liegt er bei 0.

3. Belohnungserwartungsfehler (Reward Prediction Error (RPE))

  • Der Belohnungserwartungsfehler wird durch den Unterschied zwischen der Belohnung und der Belohnungserwartung errechnet.
  • Bei einem erfolgreichen Torabschluss nach einer Belohnungserwartung von 80 % ist der RPE = R - RP = 1 - 0,8 = 0,2.
  • Der Belohnungserwartungsfehler stellt somit den Unterschied zwischen der Erwartung und dem letztlichen Resultat dar und fließt dann in die zukünftige Belohnungserwartung mit ein.
  • Hierdurch entsteht das wertorientierte Lernen.
Das Modell zeigt die 3 Schritte Belohnungserwartung, Belohnung oder keine Belohnung und Belohnungsfehler auf.

Die mögliche Zukunft der Neurowissenschaften im Fußball

Die in diesem Beitrag aufgeführten Methoden zeigen, dass man praxisrelevanten Fragestellungen im Fußball mit modernen neurowissenschaftlichen Methoden auf den Grund gehen kann. Dabei ist die Magnetresonanztomografie (MRT) allerdings als immobil und dadurch vorerst eher als limitiert anzusehen. Es ist jedoch zu erwarten, dass durch die immer mobileren und anwendbareren Techniken (z. B. Elektroenzephalografie (EEG) und funktionelle Nahinfrarotsprektroskopie (fNIRS)) die Neurowissenschaften einer positiven Zukunft entgegensehen. Hierbei werden sehr wahrscheinlich feldbasierte Anwendungen praxisrelevante Fragen beantworten können. Der Schlüssel wird sein, die in der Forschung entwickelten neurowissenschaftlichen Techniken „auf den Platz“ zu bekommen, um ein tatsächliches direktes Hirntraining zu entwickeln. Wenn der Mehrwert dieses Hirntrainings aufgezeigt wird, dann könnte die Neurowissenschaft ihren Platz im Fußball finden und sich auch langfristig neben anderen Trainingsbereichen (z. B. der Athletik, Sportpsychologie oder Medizin) etablieren.

Autor des Textes ist Dr. Alexander Niklas Häusler von der Rheinischen Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn / neuro11 GmbH. Die Inhalte basieren auf der Originalstudie "Overlapping reward processes in soccer players upon scoring and winning money", die 2015 im "PLOS ONE" veröffentlicht wurde.

Literatur

  1. Häusler, A. N., Becker, B., Bartling, M., & Weber, B. (2015). Goal or gold: overlapping reward processes in soccer players upon scoring and winning money. PloS one, 10(4), e0122798.

    Studie lesen
    1. McLean J, Brennan D, Wyper D, Condon B, Hadley D, Cavanagh J. Localisation of regions of intense pleasure response evoked by soccer goals. Psychiatry Res. Elsevier Ireland Ltd; 2009 Jan 30;171(1):33–43.

    2. Häusler AN, Becker B, Bartling M, Weber B. Goal or gold: Overlapping reward processes in soccer players upon scoring and winning money. PLoS One. 2015;e0122798:1–16.

    3. Schultz W, Dayan P, Montague PR. A neural substrate of prediction and reward. Science. 1997 Mar 14;275(5306):1593–9.

    4. Schultz W, Dickinson A. Neuronal coding of prediction errors. Annu Rev Neurosci. 2000;23:473–500.

    5. Rangel A, Camerer C, Montague PR. A framework for studying the neurobiology of value-based decision making. Nat Rev Neurosci. 2008 Jul;9(7):545–56.

    6. Fliessbach K, Rohe T, Linder NS, Trautner P, Elger CE, Weber B. Retest reliability of reward-related BOLD signals. Neuroimage. Elsevier Inc.; 2010 Apr 15;50(3):1168–76.

    7. Rohe T, Weber B, Fliessbach K. Dissociation of BOLD responses to reward prediction errors and reward receipt by a model comparison. Eur J Neurosci. 2012 Aug;36(3):2376–82.

    8. Berns GS, McClure SM, Pagnoni G, Montague PR. Predictability modulates human brain response to reward. J Neurosci. 2001 Apr 15;21(8):2793–8.

    9. Arnow B a, Desmond JE, Banner LL, Glover GH, Solomon A, Polan ML, et al. Brain activation and sexual arousal in healthy, heterosexual males. Brain. 2002 May;125(Pt 5):1014–23.

    10. McClure SM, Berns GS, Montague PR. Temporal prediction errors in a passive learning task activate human striatum. Neuron. 2003 Apr 24;38(2):339–46.

    11. Fliessbach K, Weber B, Trautner P, Dohmen T, Sunde U, Elger CE, et al. Social comparison affects reward-related brain activity in the human ventral striatum. Science. 2007 Nov 23;318(5854):1305–8.

    12. Harris LT, McClure SM, van den Bos W, Cohen JD, Fiske ST. Regions of the MPFC differentially tuned to social and nonsocial affective evaluation. Cogn Affect Behav Neurosci. 2007 Dec;7(4):309–16.

    13. Korn CW, Prehn K, Park SQ, Walter H, Heekeren HR. Positively biased processing of self-relevant social feedback. J Neurosci. 2012 Nov 21;32(47):16832–44.

    14. Ashton MC, Lee K. Honesty-Humility, the Big Five, and the Five-Factor Model. J Pers. 2005;73(5):1321–54.