News: Den Wald vor lauter Bäumen sehen
Ist ein Buch ein Stapel einzelner Blätter, ein Gitter eine Ansammlung gekreuzter Linien und ein Wald das Nebeneinander vieler Bäume? Um die daraus resultierende Informationsflut zu begrenzen, beschränkt sich unser Gehirn auf die übergeordnete Gestalt - und bremst die Detaillieferanten in ihrem Eifer.
© Scott Murray (Ausschnitt)
Ein Wald besteht aus vielen einzelnen Bäumen. Unser Gehirn macht sich aber nicht die Mühe, jeden einzelnen davon genaustens zu registrieren und als Sammlung von Baumdaten zu verarbeiten. Schnell erkennen die höheren Beteiligten in der Verarbeitung visueller Eindrücke anhand der äußeren Form, dass man hier einen Wald vor Augen hat – und die interne Beschreibung dieser Struktur ist sehr viel einfacher und weitaus weniger aufwändig als die Summe der Einzeldaten der Bäume.
Was aber geschieht dann mit den Nervenzellen im primären visuellen Cortex (V1), die eifrig damit beschäftigt sind, jedes einzelne Objekt an die höheren Ebenen in der Sehbahn zu melden? Sie werden offenbar von oben in ihrer Aktivität gebremst, sobald eine übergeordnete Gestalt erkannt ist – denn die Detailinformation sind dann nur noch von geringerem Interesse.
Diese negative Rückkopplung deckten Scott Murray von der University of California in Davis und seine Kollegen auf, als sie mit funktioneller Kernspinresonanztomographie die Aktivität der Neuronen in verschiedenen Gehirnregionen verfolgten. Sie hatten zum einen V1 ausgewählt, der als Basisstation der Sehrinde die eintreffenden Signale aus der Netzhaut registriert und die Informationen weitergibt. Zum anderen beobachteten sie den lateralen okzipitalen Komplex (LOC), eine Region der Gehirnrinde im Hinterkopf, die im weiteren Verlauf des Verarbeitungsprozesses entscheidend daran mitwirkt, die Gestalt von Objekten zu erkennen.
Um die beiden Regionen zu beschäftigen, präsentierten sie Versuchspersonen unter anderem ein buntes Durcheinander von Strichen, daraus zusammengesetzten geometrischen Flächen oder sogar dreidimensionalen Formen. In einem weiteren Experiment bewegten sich Punkte entweder ungeordnet oder als säßen sie auf einer Würfeloberfläche – also mit oder ohne zugrunde liegender Gestalt.
Sobald sich eine Gestalt in den Objekten auf den Bildschirmen abzeichnete, nahm die Aktivität im LOC deutlich zu, wobei ein dreidimensionaler Eindruck sogar stärker wirkte als eine 2D-Gestalt. Das untermauert Ergebnisse aus anderen Studien, die ebenfalls eine verstärkte Aktivität in diesem Areal zeigten, wenn Versuchspersonen aus Teilen zusammengesetzte Bilder betrachteten – lagen die Ausschnitte zufällig durcheinander gemischt vor ihnen, blieb auch der LOC weitgehend unbeteiligt.
Gleichzeitig meldeten sich die Neuronen in V1 jedoch immer weniger zu Wort, je besser sich die Einzelobjekte zu einem Gesamtbild gruppieren ließen. Bisher gingen Wissenschaftler meist davon aus, dass eine verstärkte Aktivität in höheren Bereichen der Wahrnehmungsverarbeitung die grundlegenden Regionen eher anfeuern würde. Doch hier läuft es offenbar umgekehrt: Der LOC scheint V1 zu signalisieren, sich zu bremsen – eine negative Rückkopplung, um womöglich unnötig doppelte Arbeit zu vermeiden. Denn die Einzelinformation hat ja nun, ist die übergeordnete Gestalt erst einmal erkannt, nur noch geringe Bedeutung.
Dahinter könnte noch ein weiterer Vorteil stecken: Indem die Aktivität für gruppierte Objekte gedrosselt wird, lassen sich andere Bestandteile der Szenerie, die offensichtlich nicht dazu gehören, vielleicht leichter entdecken. Während also ein Bär sonst im Gewirr der Bäume untergehen könnte, sticht er dann als Fremdkörper am Waldrand deutlich hervor: Eine nicht unerhebliche Information für einen im Vergleich dazu schwachen Affenverwandten.
Was aber geschieht dann mit den Nervenzellen im primären visuellen Cortex (V1), die eifrig damit beschäftigt sind, jedes einzelne Objekt an die höheren Ebenen in der Sehbahn zu melden? Sie werden offenbar von oben in ihrer Aktivität gebremst, sobald eine übergeordnete Gestalt erkannt ist – denn die Detailinformation sind dann nur noch von geringerem Interesse.
Diese negative Rückkopplung deckten Scott Murray von der University of California in Davis und seine Kollegen auf, als sie mit funktioneller Kernspinresonanztomographie die Aktivität der Neuronen in verschiedenen Gehirnregionen verfolgten. Sie hatten zum einen V1 ausgewählt, der als Basisstation der Sehrinde die eintreffenden Signale aus der Netzhaut registriert und die Informationen weitergibt. Zum anderen beobachteten sie den lateralen okzipitalen Komplex (LOC), eine Region der Gehirnrinde im Hinterkopf, die im weiteren Verlauf des Verarbeitungsprozesses entscheidend daran mitwirkt, die Gestalt von Objekten zu erkennen.
Um die beiden Regionen zu beschäftigen, präsentierten sie Versuchspersonen unter anderem ein buntes Durcheinander von Strichen, daraus zusammengesetzten geometrischen Flächen oder sogar dreidimensionalen Formen. In einem weiteren Experiment bewegten sich Punkte entweder ungeordnet oder als säßen sie auf einer Würfeloberfläche – also mit oder ohne zugrunde liegender Gestalt.
Sobald sich eine Gestalt in den Objekten auf den Bildschirmen abzeichnete, nahm die Aktivität im LOC deutlich zu, wobei ein dreidimensionaler Eindruck sogar stärker wirkte als eine 2D-Gestalt. Das untermauert Ergebnisse aus anderen Studien, die ebenfalls eine verstärkte Aktivität in diesem Areal zeigten, wenn Versuchspersonen aus Teilen zusammengesetzte Bilder betrachteten – lagen die Ausschnitte zufällig durcheinander gemischt vor ihnen, blieb auch der LOC weitgehend unbeteiligt.
Gleichzeitig meldeten sich die Neuronen in V1 jedoch immer weniger zu Wort, je besser sich die Einzelobjekte zu einem Gesamtbild gruppieren ließen. Bisher gingen Wissenschaftler meist davon aus, dass eine verstärkte Aktivität in höheren Bereichen der Wahrnehmungsverarbeitung die grundlegenden Regionen eher anfeuern würde. Doch hier läuft es offenbar umgekehrt: Der LOC scheint V1 zu signalisieren, sich zu bremsen – eine negative Rückkopplung, um womöglich unnötig doppelte Arbeit zu vermeiden. Denn die Einzelinformation hat ja nun, ist die übergeordnete Gestalt erst einmal erkannt, nur noch geringe Bedeutung.
Dahinter könnte noch ein weiterer Vorteil stecken: Indem die Aktivität für gruppierte Objekte gedrosselt wird, lassen sich andere Bestandteile der Szenerie, die offensichtlich nicht dazu gehören, vielleicht leichter entdecken. Während also ein Bär sonst im Gewirr der Bäume untergehen könnte, sticht er dann als Fremdkörper am Waldrand deutlich hervor: Eine nicht unerhebliche Information für einen im Vergleich dazu schwachen Affenverwandten.
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