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Kognition: Rauschen mit tieferem Sinn

Die Nervenzellen im Gehirn sind so gut wie niemals still. Ein Großteil der elektrischen Impulse gilt allerdings als belangloses Rauschen. Haben sie womöglich doch eine wichtige Bedeutung?

Seitdem Neuroforscher vor rund 60 Jahren erstmals die Spannungsänderungen an den Membranen einzelner Nervenzellen maßen, wissen wir, dass die Hirnaktivität ständig schwankt. Selbst auf ein und denselben Sinnesreiz, zu unterschiedlichen Zeiten präsentiert, reagiert eine sensorische Nervenzelle selten mit exakt der gleichen Impulsrate. Sogar ohne jegliche Stimulation entlädt sie sich immer wieder. Doch nur ein kleiner Teil dieser Aktivität scheint für unser Verhalten oder unsere Wahrnehmung tatsächlich von Bedeutung zu sein. Das übrige Auf und Ab der Hirnaktivität gilt gemeinhin als Rauschen ohne Informationswert.

Neue Erkenntnisse aus Tierexperimenten zeigen, dass mehr hinter dem neuronalen Rauschen steckt als bislang angenommen. Im gesamten Gehirn, selbst auf den ersten Verarbeitungsstufen der Sehrinde, codieren die Nervenzellen Informationen, die nichts mit ihrer traditionellen Aufgabe zu tun haben – etwa Sehreize zu verarbeiten. Sie reagieren auf alle möglichen Verhaltensweisen, die das Tier zufällig zeigt, sogar auf das Zittern der Schnurrhaare oder das Zucken eines Hinterbeins.

Der Grund, warum diese Erkenntnis so neu ist: Bis vor etwa zehn Jahren ...

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  • Quellen

Quellen

Drew, P. J. et al.: Twitches, blinks, and fidgets: Important generators of ongoing neural activity. The Neuroscientist 25, 2019

Kumar, N. et al.: Somatosensory cortex participates in the consolidation of human motor memory. PLOS Biology 10.1371/journal.pbio.3000469, 2019

Musall, S. et al.: Single­trial neural dynamics are dominated by richly varied movements. Nature Neuroscience 22, 2019

Stringer, C. et al.: Spontaneous behaviors drive multidimensional, brainwide activity. Science 364, 2019

Vinck, M. et al.: Arousal and locomotion make distinct contributions to cortical activity patterns and visual encoding. Neuron 86, 2015