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Experiment

Die längsten zweieinhalb Sekunden

von Reto U. Schneider / 04.01.2016

Vergeht die Zeit wirklich langsamer, wenn wir uns fürchten? Der amerikanische Neurowissenschafter David Eagleman wollte es auf einem fünfzig Meter hohen Turm herausfinden.

Als David Eagleman acht Jahre alt war, hatte er ein Erlebnis, das ihn nie mehr loslassen sollte. In seiner Wohnsiedlung in Albuquerque, New Mexico, wurden neue Häuser gebaut, und sein Vater hatte ihm verboten, dort zu klettern. „Aber ich war ein Junge und tat es trotzdem“, sagt Eagleman 30 Jahre später. So kam es, wie es kommen musste: Was er für die Kante des Daches hielt, war nur ein Stück Pappe, und als er darauftrat, fiel er dreieinhalb Meter in die Tiefe. Was ihm davon geblieben ist, sind weniger die Erinnerungen an die Schürfungen und Prellungen, die er davontrug, als der Eindruck, der Fall habe ewig gedauert. „Ich dachte an ‚Alice im Wunderland‘, dass sie sich so gefühlt haben muss, als sie im Kaninchenbau verschwand.“ Später rechnete er aus, wie lange er wirklich gefallen war: 0,86 Sekunden.

Es ist ein bekanntes Phänomen, dass Erinnerungen an Situationen, in denen es um Leben und Tod geht, in Zeitlupe abzulaufen scheinen. Doch wie kommt dieser Effekt zustande? Warum gibt es ihn? Eagleman nahm sich vor, es eines Tages herauszufinden.

Dieser Tag schien in greifbarer Nähe, als er 2003 an der University of Texas in Houston sein erstes eigenes Forschungsprogramm zusammenstellte. Eaglemans späterer Doktorand Chess Stetson erinnert sich gut an ihr erstes Treffen. „Er sprach gleich über dieses Zeitlupenphänomen, und das war ein Grund, weshalb ich bei ihm arbeiten wollte.“ Stetson ging hin und wieder klettern und wusste genau, worüber Eagleman sprach. „Beim Bergsteigen stürzte ein Freund von einem Fels, und das Seil riss einen Sicherungshaken aus der Wand. Erst knapp über dem Boden hielt ihn die nächste Sicherung. Damals hatte ich auch den Eindruck, dass sich alles in Zeitlupe ab­spiele.“

Doch kann man diesem Phänomen überhaupt mit einem Experiment auf die Schliche kommen? Schließlich konnten die Forscher nicht einfach Leute von Dach­kanten und Felsvorsprüngen stoßen. Sie mussten vielmehr eine Situation finden, die einerseits ungefährlich, andererseits aber so angsteinflößend war, dass der Zeitlupeneffekt eintreten würde. Und dafür gab es in Houston keinen geeigneteren Ort als den Vergnügungspark „AstroWorld“.

Mit einer Stoppuhr in der Hand bestiegen Stetson und Eagleman Achterbahnen und Freifallmaschinen und riefen sich nach der Fahrt die furchterregendsten Passagen in Erinnerung. Doch weder im Ultra Twister noch auf dem Mindbender dauerten die schlimmsten Momente in ihrer Vorstellung länger als in Wirklichkeit. Da erinnerte sich Stetson an eine Attraktion aus seiner Heimatstadt Dallas: den hohen Turm im Vergnügungspark „Zero Gravity“. „Kein Bungee-Seil, kein Fallschirm. Nur du und die Luft“, wird das „Nothin’ But Net“-Erlebnis auf der Website beschrieben, nicht ohne Grund folgt der Hinweis: „Natürlich hat die Sicherheit oberste Priorität.“ Wie Stetson und Eagleman nämlich herausfanden, waren „Türme mit hängender Freifallfangvorrichtung“, wie die Attraktion in Dallas in der Fachsprache heißt, in Houston – der Stadt der Astronauten – verboten.

Bereits ein flüchtiger Blick auf die Anlage verriet Eagleman und Stetson: Wenn das Experiment irgendwo gelingen konnte, dann hier: Für 29 Dollar lassen sich die Besucher zwischen vier über 50 Meter hohen Krantürmen in die Höhe hieven und werden dann fallen gelassen. 31 Meter sind es bis zum Netz – das reicht, um auf fast 90 Kilometer pro Stunde zu beschleunigen.

Zweieinhalb Sekunden dauert der freie Fall, doch wie vermutet kam er den Teilnehmern viel länger vor, durchschnittlich um ein Drittel, wie spätere Messungen zeigten. Die beiden Forscher hatten gefunden, wonach sie gesucht hatten.

Wie aber konnten sie untersuchen, ob sich die Zeitwahrnehmung während des Falls tatsächlich verändert? Um das zu verstehen, hilft es, sich unsere visuelle Wahrnehmung wie eine Filmkamera vorzustellen. Das ist zwar stark vereinfacht, aber viel weist darauf hin, dass unser Gehirn die Welt tatsächlich als eine Folge einzelner Bilder sieht, die – wie bei einem Film – den Eindruck kontinuierlicher Bewegung entstehen lassen. Untersuchungen ergaben, dass unser Hirn etwa 13 Bilder in der Sekunde aufnimmt (diese Zahl kann allerdings je nach Person und Lichtverhältnissen stark variieren).

Sehen wie eine Filmkamera

Für Eagleman gab es zwei Momente, in denen der Zeitlupeneffekt seinen Ursprung haben konnte: beim „Aufzeichnen“ der Bilder oder beim „Abrufen“. Entweder registriert das Gehirn in brenzligen Situationen mehr Bilder pro Sekunde, wie bei einer Zeitlupenaufnahme im Film, die dann, in normaler Geschwindigkeit abgerufen, zu einer Verlangsamung der Zeit führen; oder aber der Zeitlupeneffekt ist eine Illusion, die erst beim Erinnern zustande kommt.

Eagleman und Stetson mussten also herausfinden, ob das Gehirn während der zweieinhalb angsterfüllten Sekunden des freien Falls mehr Bilder schießt als während zweieinhalb Sekunden mit sicherem Boden unter den Füßen. Doch wie ließ sich das messen? Nach langen Diskussionen und vielen Tests, die vor ­allem der dritte beteiligte Forscher, Matthew P. Fiesta, durchführte, fanden sie eine elegante Lösung. Die Forscher machten sich dabei die Tatsache zu­nutze, dass unser Hirn in einem Film einzelne Bilder erkennen kann, wenn ihm ­weniger als 13 Bilder pro Sekunde präsentiert werden; erst wenn es mehr sind, verschmelzen sie zu einem Kontinuum.

Sollten wir tatsächlich mehr Bilder registrieren, wenn wir uns fürchten, müssten wir in einem Film, der am Boden noch ruckelfrei war, im freien Fall einzelne Bilder erkennen. Die neue Aufgabe bestand also darin, einem fallenden Versuchsteilnehmer für zweieinhalb Sekunden einen Film zu zeigen. Die Forscher bauten eine programmierbare Anzeige, die aussah wie eine protzige digitale Armbanduhr. Anstelle eines Films war auf der Anzeige abwechslungsweise eine Zahl und ihr Negativbild zu sehen: Einmal leuchtete die Zahl selbst rot, und die Fläche um sie herum blieb dunkel, dann leuchtete die Fläche rot, und die Zahl blieb dunkel.

Auf diese Weise war die Zahl erkennbar, solange sie langsam blinkte, wenn die Zahl und ihr Negativbild aber schnell aufeinanderfolgten, verschmolzen sie zu einer diffusroten Fläche. Das Gerät nannten die Forscher Wahrnehmungschronometer, und der erste, der sich im Sommer 2006 im „Zero Gravity“-Vergnügungspark damit fallen ließ, war Stetson selbst.

Schon vor dem Fall, als er hoch über Grund im Gurtzeug hing, geriet Stetson in Panik, und als er auf die Anzeige blickte, auf der eben noch nichts zu erkennen war, konnte er die Zahl sehen. Hatte sein Hirn tatsächlich auf Zeitlupe umgeschaltet? Erst wenn auch die Versuchsteilnehmer ihre Zahl erkannten, konnte Stetson sicher sein.

Das Vorgehen war immer dasselbe. Eagleman stellte vor dem Fall bei jedem Versuchsteilnehmer seine persönliche Geschwindigkeit der Bildwahrnehmung fest. Dazu schraubte er die Blinkfrequenz des Wahrnehmungschronometers so hoch, bis die Person die Zahl gerade nicht mehr erkennen konnte. Dann verkürzte er die Blinkzeit noch einmal um sechs Millisekunden, stellte eine neue, der Versuchsperson unbekannte Zahl ein und schickte sie zur Plattform, auf der sie in die Höhe fuhr. Dort angekommen, gab es einen letzten Sicherheitscheck, dann wurde sie ausgeklinkt, und es folgten die längsten zweieinhalb Sekunden ihres Lebens. Im Netz gelandet, fragte sie Eagleman, ob sie eine Zahl gesehen hätten und, wenn ja, welche.

Versuche bei Nacht

Dabei tauchten zwei Probleme auf. Einerseits schien die Sonne oft so stark, dass die Anzeige bei Tag schlecht lesbar war; die Versuche mussten wenn immer möglich in der Nacht stattfinden. Andererseits gab es einen simplen Grund, weshalb einige Versuchsteilnehmer keine Zahl sehen konnten: Sie hatten während des Falls die Augen geschlossen. Und auch mit offenen Augen musste sich enorm konzentrieren, wer den Blick auf der Anzeige halten wollte, während er im freien Fall auf den Boden zuraste. Selbst Eagleman schaffte es bei seinem ersten Versuch nicht.

Zeitraffer durch Gehirnstörung

Das Resultat nach 20 Versuchspersonen enttäuschte Eagleman: Im Durchschnitt sahen sie die Zahlen im freien Fall nicht besser als vor dem Versuch. Ihr Gehirn schien also nicht mehr Bilder zu registrieren. Aber wie kommt der Verlangsamungseffekt dann zustande? Die Leute hatten doch den Eindruck, dass der Fall in ihrer Erinnerung länger dauerte.

Eagleman vermutet, dass die Zeitlupenillusion nicht entsteht, weil das Gehirn Bilder in schnellerer Folge aufzeichnet, sondern weil die einzelnen Bilder reicher an Details sind. Das Abrufen braucht dann mehr Zeit, was wir wie eine Zeitlupenaufnahme wahrnehmen.

Das letzte Wort ist allerdings noch nicht gesprochen. Es gibt nämlich tatsächlich Hirnstörungen, die den internen Taktgeber des Gehirns verlangsamen. Die betroffenen Patienten erleben die Welt nicht in Zeitlupe, sondern im Zeitraffer. Und wenn sich der Taktgeber bremsen lässt, denken einige Forscher, müsste er sich auch beschleunigen lassen – wenn vielleicht auch nicht mittels eines Sprungs aus 40 Metern Höhe.

Oder vielleicht doch? Eaglemans Vorgehen hatte eine Schwachstelle: Aus ethischen Gründen kamen für den Versuch nur Parkbesucher infrage, die sich ohnehin für „Nothin’ But Net“ entschieden hatten. Niemand durfte dazu überredet werden. Das bedeutete, dass nur mutige Leute an der Studie teilnahmen, bei denen vielleicht ein noch größerer Schreck nötig gewesen wäre, um den Zeitlupeneffekt zu verstärken.

Das würde auch erklären, warum Stetson selbst zu den wenigen gehörte, die die Zahl lesen konnten. „Ich erinnere mich extrem klar an den Fall. Selbst wenn ich jetzt darüber spreche, bekomme ich Angst. Ich hätte das niemals getan, wenn es nicht um das Experiment gegangen wäre.“