News: Berauschtes Augenlicht
Um ein schwaches Licht besser wahrnehmen zu können, bedarf es eines weiteren Lichtsignals. Zu diesem widersprüchlichen Ergebnis kamen jetzt neuere Untersuchungen.
© T.Krome/wissenschaft-Oonline (Ausschnitt)
Der Verfolgte irrt keuchend bei absoluter Dunkelheit durch die Nacht. Er weiß, irgendwo wartet ein Fahrzeug auf ihn, das ihn in Sicherheit bringen soll. Alles hängt davon ab, ob er das schwache Lichtsignal, das ihm den Weg weisen soll, in der Finsternis auch erspähen kann.
So ähnlich könnte eine Szene aus einem Agententhriller aussehen. Aber während der Kinozuschauer Popcorn knabbernd mit dem Helden mitfiebern würde, wüssten Keiichi Kitajo von der University of Tokyo und seine Kollegen inzwischen genau, wie der Mann auf der Leinwand die Lichtempfindlichkeit seiner Augen ganz schnell verbessern könnte.
Die Wissenschaftler untersuchten das Sehvermögen von 19 Freiwilligen beiderlei Geschlechts im Alter zwischen 21 und 32 Jahren. Diese sollten nur mit dem rechten Auge auf einem Computermonitor ein schwaches graues Bild betrachten, das gerade an der Wahrnehmungsschwelle lag. Dabei signalisierten sie über einen Handgriff durch Zudrücken oder Nachlassen des Drucks, ob die zufällig variierte Helligkeit des Objekts zu- oder abnahm.
Dann boten die Forscher dem rechten und später dem linken Auge der Testpersonen einen zusätzlichen Reiz an: ein weißes Rauschen, ähnlich dem „Schneesturm“ auf einem Fernsehbildschirm, wenn das Gerät keinen Empfang hat. Die Personen sahen also einmal das Testbild mit dem gleichen Auge wie das Rauschen und ein anderes Mal beide Signale mit verschiedenen Augen. Doch anstatt die Freiwilligen zu stören, half das zusätzliche Signal paradoxerweise der Wahrnehmungsfähigkeit in beiden Fällen auf die Sprünge.
Dieses Phänomen ist als stochastische Resonanz bekannt. Demnach überlagert sich zufälliges Rauschen mit einem schwachen Signal, verstärkt es dabei und hebt es über die Wahrnehmungsgrenze hinaus. "Frühere Arbeiten haben untersucht, ob sich die Reaktion der Neuronen im Gehirn verbesserte", erklärt Jim Collins von der Boston University. "Hier gingen die Forscher weiter und untersuchten, ob die Testpersonen selbst eine bessere Reaktion zeigten."
Dabei bestätigten Kitajo und seine Kollegen, dass der Verstärkungsrozess im Gehirn stattfinden muss. Dafür spricht die Tatsache, dass Resonanz selbst dann auftrat, wenn das Rauschen und das Signal von den Testpersonen mit verschiedenen Augen wahrgenommen wurde. Das Rauschen trickst also bei der Verarbeitung des visuellen Inputs das Gehirn aus und spiegelt ihm ein stärkeres Signal vor, als eigentlich da ist.
Möglicherweise ließe sich der Effekt sogar praktisch nutzen. Kitajo und seine Kollegen denken dabei an Nachtsichtgeräte, die es seinem Träger erlauben, im Dunkeln etwas besser zu sehen. Sie ließen sich zum Beispiel bei Nachtfahrten einsetzen. Auch Menschen, die nur noch über ein geringes Restsehvermögen verfügen, würden eventuell von der neuen Technik profitieren.
So ähnlich könnte eine Szene aus einem Agententhriller aussehen. Aber während der Kinozuschauer Popcorn knabbernd mit dem Helden mitfiebern würde, wüssten Keiichi Kitajo von der University of Tokyo und seine Kollegen inzwischen genau, wie der Mann auf der Leinwand die Lichtempfindlichkeit seiner Augen ganz schnell verbessern könnte.
Die Wissenschaftler untersuchten das Sehvermögen von 19 Freiwilligen beiderlei Geschlechts im Alter zwischen 21 und 32 Jahren. Diese sollten nur mit dem rechten Auge auf einem Computermonitor ein schwaches graues Bild betrachten, das gerade an der Wahrnehmungsschwelle lag. Dabei signalisierten sie über einen Handgriff durch Zudrücken oder Nachlassen des Drucks, ob die zufällig variierte Helligkeit des Objekts zu- oder abnahm.
Dann boten die Forscher dem rechten und später dem linken Auge der Testpersonen einen zusätzlichen Reiz an: ein weißes Rauschen, ähnlich dem „Schneesturm“ auf einem Fernsehbildschirm, wenn das Gerät keinen Empfang hat. Die Personen sahen also einmal das Testbild mit dem gleichen Auge wie das Rauschen und ein anderes Mal beide Signale mit verschiedenen Augen. Doch anstatt die Freiwilligen zu stören, half das zusätzliche Signal paradoxerweise der Wahrnehmungsfähigkeit in beiden Fällen auf die Sprünge.
Dieses Phänomen ist als stochastische Resonanz bekannt. Demnach überlagert sich zufälliges Rauschen mit einem schwachen Signal, verstärkt es dabei und hebt es über die Wahrnehmungsgrenze hinaus. "Frühere Arbeiten haben untersucht, ob sich die Reaktion der Neuronen im Gehirn verbesserte", erklärt Jim Collins von der Boston University. "Hier gingen die Forscher weiter und untersuchten, ob die Testpersonen selbst eine bessere Reaktion zeigten."
Dabei bestätigten Kitajo und seine Kollegen, dass der Verstärkungsrozess im Gehirn stattfinden muss. Dafür spricht die Tatsache, dass Resonanz selbst dann auftrat, wenn das Rauschen und das Signal von den Testpersonen mit verschiedenen Augen wahrgenommen wurde. Das Rauschen trickst also bei der Verarbeitung des visuellen Inputs das Gehirn aus und spiegelt ihm ein stärkeres Signal vor, als eigentlich da ist.
Möglicherweise ließe sich der Effekt sogar praktisch nutzen. Kitajo und seine Kollegen denken dabei an Nachtsichtgeräte, die es seinem Träger erlauben, im Dunkeln etwas besser zu sehen. Sie ließen sich zum Beispiel bei Nachtfahrten einsetzen. Auch Menschen, die nur noch über ein geringes Restsehvermögen verfügen, würden eventuell von der neuen Technik profitieren.
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