Die Gehirnfunktion, die automatisch Objekte verknüpft

Objektrepräsentationen im menschlichen Gehirn spiegeln die Koinzidenzstatistiken von Sehen und Sprache wider

09.07.2021 Wenn Menschen eine Zahnbürste, ein Auto, einen Baum – irgendein individuelles Objekt – sehen, verbindet ihr Gehirn es automatisch mit anderen Dingen, mit denen es natürlicherweise vorkommt, wodurch Menschen einen Kontext für ihre Umgebung aufbauen und Erwartungen an die Welt stellen können.

Koinzidenz-Phänomen

Mit Hilfe von maschinellem Lernen und bildgebenden Verfahren des Gehirns haben die Forscher das Ausmaß des „Co-Occurrence“ (Koinzidenz: gemeinsames Auftreten) -Phänomens gemessen und die beteiligten Gehirnregionen identifiziert. Die Ergebnisse erscheinen in Nature Communications.

Wenn wir einen Kühlschrank sehen, denken wir, dass wir nur einen Kühlschrank sehen, aber in unserem Kopf rufen wir auch all die anderen Dinge in einer Küche auf, die wir mit einem Kühlschrank assoziieren, sagt Studienautor Mick Bonner von der Johns Hopkins University. Dies ist das erste Mal, dass jemand dies quantifiziert und die Gehirnregion identifiziert hat, in der dies geschieht, sagt er.

Häufigkeit des gemeinsamen Auftretens von Objekten

In einer zweiteiligen Studie verwendeten Bonner und Co-Autor Russell Epstein, ein Psychologieprofessor an der University of Pennsylvania, eine Datenbank mit Tausenden von Landschaftsfotos, auf denen jedes Objekt beschriftet war. Es gab Bilder von Haushaltsszenen, Stadtleben, Natur – und die Bilder hatten Beschriftungen für jede Tasse, jedes Auto, jeden Baum, etc.

Um die Häufigkeit des gemeinsamen Auftretens von Objekten zu quantifizieren, oder wie oft bestimmte Objekte zusammen mit anderen auftauchten, erstellten sie ein statistisches Modell und einen Algorithmus, der die Wahrscheinlichkeit zeigte, einen Stift zu sehen, wenn man eine Tastatur sah, oder ein Boot zu sehen, wenn man eine Spülmaschine sah.

Kartierung der betreffenden Gehirnregion

Nachdem diese kontextuellen Verknüpfungen quantifiziert worden waren, versuchten die Forscher als Nächstes, die Gehirnregion zu kartieren, die diese Verknüpfungen verarbeitet.

Während die Gehirnaktivität der Probanden mit funktioneller Magnetresonanztomographie (fMRI) überwacht wurde, zeigte das Team ihnen Bilder einzelner Objekte und suchte nach Hinweisen auf eine Region, deren Antworten diese Koinzidenzinformation verfolgten. Die Stelle, die sie identifizierten, war eine Region im visuellen Kortex, die üblicherweise mit der Verarbeitung von räumlichen Szenen in Verbindung gebracht wird.

Diese Region des Gehirns, von der man lange dachte, dass sie die räumliche Umgebung verarbeitet, kodiert auch Informationen darüber, welche Dinge in der Welt zusammengehören.

Forscher wissen seit langem, dass Menschen langsamer sind, Objekte aus dem Kontext heraus zu erkennen. Das Team glaubt, dass dies das erste groß angelegte Experiment ist, das die Verknüpfungen zwischen Objekten in der visuellen Umgebung quantifiziert und auch den ersten Einblick gibt, wie dieser visuelle Kontext im Gehirn repräsentiert wird.

Wir zeigen auf feinkörnige Weise, dass das Gehirn diese reichhaltigen statistischen Informationen tatsächlich zu repräsentieren scheint, schließt Bonner.

© psylex.de – Quellenangabe: Nature Communications (2021). DOI: 10.1038/s41467-021-24368-2




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