Wie Gehirn-Rhythmen organisieren unsere visuelle Wahrnehmung

Um zu untersuchen, wie Informationen von verschiedenen visuellen Funktionen im Gehirn verarbeitet wird, die Neurowissenschaftler vom deutschen Primaten-Zentrum-Leibniz-Institut für primatenforschung in Göttingen, Deutschland, der Iran University of Science and Technology und des Institute for Research in Fundamental Sciences in Teheran, Iran Maßen die Aktivität einzelner Nervenzellen im Gehirn von Rhesusaffen, während die Tiere durchgeführt, die eine visuelle Wahrnehmung Aufgabe. Die Affen, die ausgebildet wurden, um änderungen zu melden, die in bewegte Muster auf einem computer-Bildschirm. Mit Haar-dünne mikroelektroden, die sind schmerzlos für die Tiere, die die Forscher Maßen die elektrische Aktivität von Gruppen von Nervenzellen. Diese Signale kontinuierlich schwingen, über einen breiten Frequenz-Spektrum.

Die Wissenschaftler erfassten die Aktivität im Gehirn Bereich besonders spezialisiert für die Verarbeitung visueller Bewegung Informationen. Mit advanced signal processing Techniken, die Sie fanden, dass die Aktivität jener Nervenzellen oszilliert mit hoher Frequenz (etwa 200 Zyklen pro Sekunde), und dass diese Schwingungen sind verbunden mit der Wahrnehmung. „Wir haben beobachtet, dass eine schnellere Reaktion der Tiere aufgetreten sind, Wann immer die Nerven-Zellen zeigten eine stärkere oszillatorischer Aktivität bei hohen Frequenzen, was darauf hindeutet, dass diese Schwingungen beeinflussen Wahrnehmung und Handlung“, erklärt Stefan Treue, Leiter der Cognitive Neuroscience Laboratory, German Primate Center, und einer der leitenden Autoren der Studie.

Frühere Studien hatten gezeigt, dass verschiedene visuelle Aspekte, wie die Farbe und die Bewegungsrichtung von visuellen Objekten, die analysiert werden, in hoch spezialisierten, anatomisch getrennte Hirnregionen. Diese Bereiche dann übertragen Ihre Informationen zu high-level-Hirn-Bereiche, in denen einzelne Funktionen miteinander kombiniert werden, um die einheitliche Wahrnehmung von visuellen Objekten. Es stellt sich heraus, dass die Hirnregion, die Verarbeitung von Farbinformationen überträgt Informationen über eine niedrigere Frequenz (etwa 70 Zyklen pro Sekunde) als die Hochfrequenz-übertragung der Gehirn region, die Verarbeitung der Bewegungs-Signale. „Unsere computergestützte Analyse zeigt, dass high-level-Regionen konnte verwenden Sie diese verschiedenen Frequenzen zu unterscheiden, die Quelle der neuronalen Aktivität, die die verschiedenen Funktionen“, erklärt Mohammad Bagher Khamechian, Wissenschaftler an der Iran University of Science and Technology in Teheran und ersten Autor von der Studie.

Die detaillierte Kenntnis darüber, wie das Gehirn von Rhesusaffen ermöglicht die Wahrnehmung sowie andere komplexe kognitive Funktionen bietet Einblicke in die gleichen Prozesse im menschlichen Gehirn. „Der oszillatorischen Aktivität von Neuronen spielt eine entscheidende Rolle für die visuelle Wahrnehmung beim Menschen und anderen Primaten“, fasst Stefan Treue. „Das Verständnis, wie genau diese Aktivitätsmuster werden kontrolliert und kombiniert, hilft uns nicht nur besser zu verstehen, die zugrunde liegenden neuronalen Korrelate der bewussten Wahrnehmung, aber auch kann es uns ermöglichen, zu gewinnen ein besseres Verständnis von physiologischen Defizite zugrunde liegenden Erkrankungen, die Einbeziehung der Wahrnehmungs-Fehler, wie bei der Schizophrenie und anderen neurologischen und neuropsychiatrischen Erkrankungen.“