Wahrnehmung im Gehirn

Pressemitteilung der Universität Magdeburg

Wahrnehmung und Handlung sind eng im Gehirn verknüpft

09.12.2019 Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg konnten mit modernsten Bildgebungsverfahren erstmals aufzeigen, dass die Areale für Wahrnehmung und Handlungssteuerung im Großhirn nicht so eindeutig voneinander zu unterscheiden sind, wie angenommen.

Bisher wurde davon ausgegangen, dass spezialisierte Wahrnehmungs- und Handlungsareale anatomisch klar voneinander getrennt existieren. Nun hat sich gezeigt, dass diese Areale miteinander lokal interagieren. Die neuen Erkenntnisse führen zu einem besseren Verständnis davon, wie Hirnfunktionen strukturiert sind und könnten für Patienten mit Störung der Gesichtswahrnehmung relevant sein.

Die Forschungsergebnisse der Arbeitsgruppe Allgemeine Psychologie am Institut für Psychologie der Universität Magdeburg unter Leitung von Prof. Dr. Stefan Pollmann wurde soeben in dem renommierten internationalen Fachjournal NATURE-Communications veröffentlicht.

In dem in zwei Phasen durchgeführten Projekt wurden zunächst die Bewegungen der Augen – also die Handlungen – von Probanden erfasst, während sie Gesichter und Häuser betrachteten. Daraus ließen sich sogenannte Blickbewegungsmuster ableiten, die jeweils für die betrachteten Gegenstände typische Strukturen aufweisen.

In der zweiten Phase wurden diese Blickbewegungsmuster den Probanden als Serie von schwarzen Punkten auf einem grauen Hintergrund vorgespielt. Diesen Punkten sollten die Probanden mit ihren Blicken folgen, ohne zu wissen, dass es sich um definierte Blickbewegungsmuster handelt und ohne Bilder von Gesichtern oder Häusern zu sehen. Die kombinierte Aufzeichnung von Blickbewegung und Hirnaktivität durch funktionelle Magnetresonanztomographie ermöglichte es, den Blickbewegungsmustern eine bestimmte Hirnaktivität zuzuordnen. Das heißt, ohne dass ein Gesicht oder ein Haus zu sehen war, wurden allein durch das Betrachten der Blickbewegungsmuster zwei Hirnareale aktiviert, die sonst bei der Wahrnehmung von Gesichtern und Häusern eine bedeutende Rolle spielen.

„Diese Befunde zeigen, dass neuronale Prozesse von Wahrnehmung und Handlung im Großhirn enger miteinander interagieren, als bisher angenommen“, schätzt Prof. Dr. Stefan Pollmann ein. Dies sei auch für sein Team ein recht überraschendes Ergebnis gewesen. „Es steht jedoch im Einklang mit psychologischen Verhaltensbefunden, die eine enge Interaktion von Wahrnehmung und Handlung gezeigt haben. Damit eröffnet sich jetzt ein weites Feld für weitere Forschung dazu, welche funktionelle Bedeutung dieser Befund für die gesunde wie pathologische visuelle Wahrnehmung hat“, gibt Professor Pollmann einen Ausblick auf weitere Forschungen.

Quellenangabe: Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg


Pressemitteilung der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf

Menschliche Wahrnehmung: Gehirn erstellt Vorhersagen auf Basis vergangener Reize

11.05.2021 Aktuelle neurowissenschaftliche Theorien interpretieren Wahrnehmung als einen konstruktiven Prozess, bei dem das Gehirn aktiv ein Abbild seiner Umwelt auf der Basis von eingehenden Sinneseindrücken erstellt. Hierbei extrapoliert das Gehirn Regelmäßigkeiten, um eine Vorhersage (Prädiktion) über zukünftige Reize zu erstellen. Damit diese Vorhersagen aktuell und präzise sind, müssen sie auf kürzlich zurückliegenden sensorischen Reizen beruhen.

Es ist unbekannt, wie das Gehirn effektive Prädiktionen erstellen kann, obwohl Reizinformationen in ganz unterschiedlicher Geschwindigkeit eintreffen. Über die Ergebnisse ihrer aktuell in „Nature Communications“ veröffentlichten Studie berichten nun Wissenschaftler/innen aus Düsseldorf und New York: Das Gehirn erstellt Prädiktionen auf der Basis einer konstanten Anzahl an Informationen und nicht auf der Grundlage einer fixen Zeitdauer.

Wie schafft es also unser Gehirn, z.B. die Melodie eines Liedes zu vervollständigen, obwohl dies in schnellem oder langsamem Tempo gespielt wird? Um diese Frage zu beantworten, haben Wissenschaftler/innen des UKD in Zusammenarbeit mit der New York University Tonfolgen generiert, deren zeitliche Regelmäßigkeiten stark denen natürlicher Reize wie Sprache oder Musik ähneln. Nach Präsentation dieser Tonfolgen sollten die Probanden im Rahmen einer Studie den letzten Ton jeder Tonfolge vorhersagen, während ihre Gehirnaktivität mittels Magnetoenzephalographie (MEG) gemessen wurde. Die Geschwindigkeit mit der die Tonfolgen präsentiert wurden, wurde dabei systematisch variiert.

So konnten die Wissenschaftler/innen zwei gegensätzliche Hypothesen testen: Stützt das Gehirn seine Vorhersage zukünftiger Reize auf eine fixe Zeitdauer, z.B. die letzten 30 Sekunden der Tonfolge, oder auf eine konstante Anzahl an Informationen, z.B. die letzten fünf Töne der Tonfolge?

Als Ergebnis konnten sie zeigen, dass unser Gehirn eher auf die Anzahl zurückliegender Reize achtet, als auf eine fixe Zeitdauer, um vorherzusagen, was als nächstes passieren wird. Unter Verwendung eines neuartigen und wirklichkeitsnahen Paradigmas zeigt diese Studie eine fundamentale Funktionsweise menschlicher Wahrnehmung auf und beleuchtet die zugrundeliegenden neuronalen Mechanismen.

Originalpublikation: Thomas J. Baumgarten, Brian Maniscalco, Jennifer F. Lee, Matthew W. Flounders, Patrice Abry, Biyu J. He: Neural integration underlying naturalistic prediction flexibly adapts to varying sensory input rate, DOI: 10.1038/s41467-021-22632-z

Quellenangabe: Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf

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