Studie gibt neue Einblicke in die Verarbeitung visueller Informationen durch das Gehirn

Ein menschliches Gehirn. (National Institutes of Health)
Ein menschliches Gehirn. (National Institutes of Health)

Haben Sie sich jemals gefragt, wie das menschliche Gehirn, das ständig von Millionen visueller Informationen bombardiert wird, herausfiltern kann, was unwichtig ist und sich darauf konzentrieren kann, was am wichtigsten ist?

Der Prozess ist als “selektive Aufmerksamkeit” bekannt und Wissenschaftler haben lange darüber diskutiert, wie er funktioniert. Aber jetzt haben Forscher vom Wake Forest Baptist Medical Center einen wichtigen Anhaltspunkt entdeckt. Belege aus einer Tierstudie, die am 22. Juli 2012 in der Onlineausgabe des Journals Nature Neuroscience veröffentlicht wurden, zeigen, dass der präfrontale Cortex in einer bislang unbekannten Weise beteiligt ist.

In dem Prozess der selektiven Aufmerksamkeit kommen zwei Arten der Aufmerksamkeit zum Einsatz: Bottom-Up und Top-Down. Bottom-Up-Aufmerksamkeit wird automatisch zu Bildern geführt, die sich durch Eigenschaften wie Farbe, Form oder Bewegung vor einem Hintergrund abheben, so wie eine Reklamewand an einer Autobahn. Top-Down-Aufmerksamkeit tritt auf, wenn jemand seine Aufmerksamkeit bewusst verändert, um in einer visuellen Szene nach einem bekannten Ziel zu suchen, beispielsweise bei der Suche nach einem Verwandten in einer Menschenmenge.

Klassischerweise haben Wissenschaftler geglaubt, dass separate Regionen des Gehirns diese zwei Prozesse kontrollieren, wobei die Bottom-Up-Aufmerksamkeit in der hinteren Parietalrinde (posterior parietal cortex) und die Top-Down-Aufmerksamkeit im präfrontalen Cortex auftritt.

“Unsere Ergebnisse liefern Einblicke in die neuronalen Mechanismen hinter der Steuerung der Aufmerksamkeit”, sagte Dr. Christos Constantinidis, außerordentlicher Professor für Neurobiologie und Anatomie am Wake Forest Baptist Medical Center und Senior-Autor der Studie. “Das hat Auswirkungen auf Zustände wie die Aufmerksamkeitsdefizit- / Hyperaktivitätsstörung (ADHS), die Millionen von Menschen weltweit betrifft. Menschen mit ADHS haben Schwierigkeiten, Informationen zu filtern und ihre Aufmerksamkeit zu konzentrieren. Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass sowohl die Fähigkeit, seine Aufmerksamkeit bewusst zu konzentrieren, als auch das Wenden der Aufmerksamkeit auf ins Auge fallende, aber manchmal unwichtige Reize vom präfrontalen Cortex abhängen.”

In der Studie des Wake Forest Baptist Medical Centers wurden zwei Affen darauf trainiert, Bilder auf einem Computerbildschirm wahrzunehmen, während die Aktivität in beiden Hirnregionen aufgezeichnet wurde. Das visuelle Display wurde eingestellt, um ein Bild aufgrund seiner Farbunterschiede aus dem Hintergrund “hervorstechen” zu lassen, wie ein roter Kreis, der von Grün umgeben ist. Um die Bottom-Up-Aufmerksamkeit auszulösen, konnten weder die Gleichheit noch die Position des hervorstechenden Bildes vorhergesagt werden, bevor es erschien. Die Affen betätigten einen Hebel, um zu zeigen, dass sie das auffällige Bild wahrgenommen hatten.

Die neurale Aktivität, die mit der Identifizierung des auffälligen Bildes verbunden war, trat im präfrontalen Cortex und in der hinteren Parietalrinde gleichzeitig auf. Diese unerwartete Entdeckung spricht – neben seiner bekannten Rolle bei der Top-Down-Aufmerksamkeit – für eine frühe Beteiligung des präfrontalen Cortex bei der Bottom-Up-Aufmerksamkeit und liefert neue Einblicke in die neuralen Mechanismen der Aufmerksamkeit. “Wir hoffen, dass unsere Ergebnisse zukünftige Arbeiten zum Thema Aufmerksamkeitdefizite anleiten werden”, sagte Constantinidis.

Die Forschungsarbeit wurde vom National Eye Institute contract ROI EY016773 und dem Tab Williams Family Endowment unterstützt. Dr. Fumi Katsuki, ein Postdoktorand am Wake Forest Baptist Medical Center, ist Co-Autor der Studie.

Quelle: http://www.wakehealth.edu/News-Releases/2012/Study_Offers_New_Clue_on_How_Brain_Processes_Visual_InformationProvides_Insight_into_Neural_Mechanisms_of_Attention.htm

(THK)

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