Neue Entdeckung, wie das Gehirn visuelle Informationen filtert

Die neuen Erkenntnisse des Salk-Instituts brechen aus Jahrzehnten der Neurowissenschaften.

Quelle: Geralt / Pixabay

Das menschliche Gehirn kann auf erstaunliche Weise den sensorischen Input filtern. Wenn Sie beispielsweise das Mount Rushmore National Memorial von weitem betrachten, sehen Sie die Gesichter von George Washington, Thomas Jefferson, Theodore Roosevelt und Abraham Lincoln. Wenn Sie sich ihm nähern, bemerken Sie die einzelnen Körner im Granit, während die Gesichter des Präsidenten im Hintergrund schwächer werden. Wie schafft das Gehirn das? In einer kürzlich von The Salk Institute am 31. Dezember 2018 in Neuron veröffentlichten Studie haben Forscher eine überraschende Entdeckung gemacht, die der verbreiteten Ansicht unter Neurowissenschaftlern gegenüberstellt, wie die Neuronen des Gehirns filtern, was es sieht.

Das Forschungsteam von Ambarish S. Pawar, Sergei Gepshtein und Thomas D. Albright vom Salk Institute in La Jolla, Kalifornien, zusammen mit Sergey Savel’ev von der Loughborough University im Vereinigten Königreich, stellte fest, dass „die bisher übliche Beschreibung einzelner Neuronen als Filter war falsch. ”

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In den letzten Jahrzehnten glaubten die Wissenschaftler, dass Neuronen feine oder grobe Details wahrnahmen und dass jedes Neuron seine eigene Filterung durchführt. Stattdessen stellten die Wissenschaftler fest, dass sich die Präferenz von Neuronen aufgrund einer Veränderung des Gleichgewichts von positiven (erregenden) Signalen und negativen (hemmenden) Signalen, durch die Neuronen im Netzwerk kommunizieren, verschieben kann. Mit anderen Worten: neuronale Selektivität durch kortikale Neuronen ist flexibel und dynamisch und nicht stabil.

Das Team maß die Ortsfrequenzselektivität von Neuronen, die sich im visuellen Kortex von Alarmaffen befinden, indem sie optische Muster mit unterschiedlichem Kontrast zwischen dunklen und hellen Regionen zeigte. Sie stellten fest, dass einzelne Neuronen je nach Musterkontrast Details filtern konnten, unabhängig davon, ob sie fein oder rau waren.

Basierend auf der Entdeckung kam das Team zu dem Schluss, dass Wissenschaftler “umdenken müssen, was die Recheneinheiten des Gehirns sind” und dass “dieselbe flexible Qualität neuronaler Netze wahrscheinlich auch für andere Teile des Gehirns zutrifft”. Die Forscher planen zu untersuchen, wie Änderungen in anpassungsfähigen neuronalen Netzwerken das Verhalten beeinflussen, um ein besseres Verständnis der neuronalen Mechanismen des Gehirns zu erreichen.

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Verweise

Salk Institute. (2019, 1. Januar). Erfolg im Teamwork: Neue Forschungsergebnisse zeigen, wie Gehirnzellen Informationen in Gruppen filtern. ScienceDaily . Abgerufen am 24. Januar 2019 von www.sciencedaily.com/releases/2019/01/190101094507.htm