ERC Advanced Grant: Was macht die Stadt mit unserem Gehirn?
Neues Forschungsprojekt an der TU Berlin: Wie urbane Umgebungen Stress, Wohlbefinden und langfristige Veränderungen im Gehirn beeinflussen
Prof. Dr. Klaus Gramann, Leiter des Fachgebiets „Biopsychologie und Neuroergonomie“ an der TU Berlin, erhält einen ERC Advanced Grant des Europäischen Forschungsrats (European Research Council, ERC). Mit 2,75 Millionen Euro fördert der ERC das Forschungsprojekt „URBRAIN“, das untersucht, wie städtische Umgebungen auf das menschliche Gehirn wirken. Dazu kombiniert das Team mobile Messungen der Hirnaktivität mit Elektroenzephalographie (EEG) in realen Stadträumen mit Magnetresonanztomographie (MRT) im Labor. Damit will man wissenschaftliche Grundlagen für gesündere und lebenswertere Städte schaffen.
Immer mehr Menschen leben in Städten. Gleichzeitig nehmen psychische Belastungen und stressbedingte Erkrankungen weltweit zu. Doch wie wirken Straßen, Plätze, Gebäude oder Grünflächen auf unser Gehirn? Welche Umgebungen fördern Erholung und Wohlbefinden, welche erhöhen Stress? Diesen Fragen widmet sich das Forschungsfeld des Neurourbanismus, das Erkenntnisse aus Neurowissenschaften, Psychologie, Stadtplanung und Gesundheitsforschung zusammenführt.
Klaus Gramann zählt zu den Pionieren der mobilen Bildgebung menschlicher Hirnaktivität und nutzt die Methoden für die Untersuchung menschlichen Stresserlebens in virtuellen und realen urbanen Kontexten. Seine Arbeitsgruppe untersucht bereits seit vielen Jahren, wie Menschen die gebaute Umwelt erleben. Dabei werden Hirnaktivität, Verhalten und körperliche Reaktionen nicht nur im Labor, sondern auch in der Stadt erfasst. „Wir wissen heute erstaunlich wenig darüber, wie die Umgebungen, in denen wir jeden Tag leben, unser Gehirn langfristig beeinflussen. Mit URBRAIN wollen wir diese Wissenslücke schließen und besser verstehen, wie Städte gestaltet werden können, um Gesundheit und Wohlbefinden zu fördern“, sagt Klaus Gramann.
Vom Stadterlebnis zur Gehirnforschung
Bislang beruhen viele Untersuchungen zu den Auswirkungen von Umgebungen auf den Menschen auf künstlichen Laborsituationen oder vereinfachten Darstellungen von Stadträumen in Virtual-Reality-Umgebungen. Gleichzeitig fehlt häufig ein tieferes Verständnis dafür, wie alltägliche Erfahrungen in der Stadt mit physischen Veränderungen im Gehirn zusammenhängen. URBRAIN entwickelt deshalb einen neuartigen Forschungsansatz, der reale Stadterfahrungen mit modernen neurowissenschaftlichen Methoden verbindet. Mobile EEG-Systeme werden mit Magnetresonanztomographie (MRT), Verhaltensdaten und Umgebungsinformationen kombiniert. Dadurch soll erstmals systematisch untersucht werden, wie urbane Umgebungen menschliches Erleben beeinflussen – von unmittelbaren Reaktionen bis hin zu kurz- und langfristigen strukturellen Veränderungen des Gehirns. „Wir möchten verstehen, wie sich alltägliche Erfahrungen in städtischen Räumen auf das Gehirn auswirken. Nicht nur im Moment des Erlebens, sondern auch langfristig. Dazu verbinden wir erstmals systematisch Daten aus realen Erfahrungen in urbanen Umgebungen und Grünräumen mit Informationen über Veränderungen im Gehirn“, sagt Gramann.
Drei Bausteine für ein neues Forschungsfeld
Das Projekt gliedert sich in drei eng miteinander verknüpfte Arbeitsbereiche:
Im ersten Arbeitspaket entsteht eine frei zugängliche Datenbank urbaner Umgebungen. Die Forschenden erfassen und kategorisieren reale Stadträume mit Hilfe moderner Verfahren des maschinellen Lernens und räumlicher Analysen. Die Datenbank soll als wissenschaftliche Grundlage für zukünftige Untersuchungen dienen und die internationale Forschung auf diesem Gebiet unterstützen. Die Datenbank wird 360-Grad-Videos von Berliner Plätzen mit ihren Geräuschen sammeln und in Hinsicht auf die Anteile bebauter Flächen, Grünelemente, Fahrzeuge und Menschen quantifizieren. Langfristig sind weitere Aufnahmen internationaler Metropolen geplant, die zur Datenbank hinzugefügt und der Forschung zugänglich gemacht werden sollen.
Das zweite Arbeitspaket untersucht, wie Menschen auf urbane Umgebungen reagieren – von klassischen Laborexperimenten über virtuelle Realitäten bis hin zu realen Stadterkundungen. Der systematische Vergleich von Labor und realen Stadtmessungen erlaubt damit auch zum ersten Mal Aussagen darüber, wie repräsentativ Messungen im Labor für das reale Erleben von Menschen in Städten sind. Um dies zu ermöglichen, werden Messungen an realen Plätzen in Berlin und deren virtuelle Repräsentation im Labor verglichen. Darüber hinaus werden mobile EEG-Messungen der Hirnaktivität mit MRT-Aufnahmen vor und nach den Erlebnissen der Proband*innen im Stadt- oder Grünraum kombiniert. Ziel ist es, die biologischen Mechanismen besser zu verstehen, über die städtische oder natürliche Umgebungen menschliches Erleben und das Gehirn beeinflussen. Die Kombination von EEG-Messungen der Hirnaktivität während des Erlebens mit der Messung struktureller Veränderungen nach dem Erleben mit Hilfe der MRT, kombiniert mit EEG, erlaubt zum ersten Mal Aussagen zu den genauen Ursachen der Veränderungen von Hirnstrukturen.
Im dritten Arbeitspaket entwickelt das Team neue Verfahren zur Zusammenführung unterschiedlicher Datentypen. Hirnaktivität, Verhalten und Merkmale der jeweiligen Umgebung werden gemeinsam ausgewertet, um ein umfassenderes Bild der Wechselwirkungen zwischen Mensch und Stadtraum zu erhalten. Auf dieser Grundlage sollen neue Werkzeuge entstehen, mit denen sich Belastungs- und Erholungsprozesse in urbanen Umgebungen präziser erfassen lassen. Langfristig sollen diese Erkenntnisse als wissenschaftliche Grundlage für die Bewertung bestehender urbaner Räume und als Richtlinie für zukünftige Gestaltung dienen.
Wissenschaft für gesündere Städte
Ein zentrales Merkmal von URBRAIN ist sein Open-Science-Ansatz. Daten, Methoden und Werkzeuge werden der internationalen Forschungsgemeinschaft zugänglich gemacht. Dadurch will das Projekt die Vergleichbarkeit wissenschaftlicher Ergebnisse verbessern und neue Kooperationen ermöglichen. Langfristig sollen die Erkenntnisse nicht nur der Forschung dienen, sondern auch wichtige Impulse für Stadtplanung, Gesundheitswesen und politische Entscheidungen liefern. Das Projekt trägt dazu bei, besser zu verstehen, wie alltägliche Erfahrungen in Städten das menschliche Gehirn prägen – und wie urbane Räume gestaltet werden können, die Gesundheit, Wohlbefinden und Lebensqualität fördern.
Wissenschaftlicher Ansprechpartner:
Prof. Dr. Klaus Gramann
Leiter des Fachgebiets „Biopsychologie und Neuroergonomie“
Fakultät V - Verkehrs- und Maschinensysteme
Technische Universität Berlin
Tel.: +49 (0)30 314-79508
E-Mail: klaus.gramann@tu-berlin.de
Weitere Informationen:
https://www.tu.berlin/go53155/ Prof. Dr. Klaus Gramann
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