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Visuelles System: Gehirn verarbeitet Informationen in "Päckchen"

Der Weg des Bildes
Bisher dachten Neurologen, dass das Gehirn Sinneseindrücke wie am Fließband, also linear nacheinander verarbeitet. Eine Studie widerlegt nun diese Auffassung und bestätigt die neue Theorie des "Liquid Computing": Visuelle Reize werden schon in frühen Verarbeitungsstadien zu Paketen von mehreren 100 Millisekunden Dauer zusammengefasst. Das fanden Forscher um Danko Nikolić vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main heraus. Sie untersuchten, wie Katzen Bilder verarbeiten.

Der Weg des Bildes | Die schematische Anordnung des Experiments: das Gehirn überlagert nacheinander gezeigte Buchstaben auf eine Weise, dass ein Neuron (rechts) die einzelnen Buchstaben aus der Hirnaktivität herauslesen kann.
Dazu zeigten die Wissenschaftler den Tieren 100 Millisekunden lang verschiedene Buchstaben  (A bis E). Währenddessen zeichneten Elektroden die Aktivität von etwa 100 Nervenzellen der primären Sehrinde auf. Durch das Aktivitätsmuster konnten die Forscher erkennen, welchen Buchstaben die Katzen gerade gesehen hatten. Bereits zu diesem Zeitpunkt stellten sie fest, dass das Muster auch noch erhalten blieb, wenn der Buchstabe schon verschwunden war. Daraufhin zeigte das Team den Katzen Reihen von meist drei Buchstaben, veränderten die Anzeigedauer oder auch die Länge der Pausen zwischen einzelnen Bildern.

Sie fanden heraus, dass neben den Informationen über das gerade gesehene Bild die Nervenzellen auch Informationen über das vorangegangene Bild übertrugen – die Eindrücke überlagerten sich. Das geschieht auf eine Weise, dass Neuronen einzelne Buchstaben noch herauslesen können. Nikolić vergleicht das mit einem Wasserkrug, in den Steine geworfen werden: "Die Wellen überlagern sich zwar. Aber trotzdem bleibt in den Aktivitätsmustern der Flüssigkeit die Information präsent, wie viele und wie große Steine zu welchem Zeitpunkt ins Becken geworfen wurden." (je)

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