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News: Schnell geschaltet?

Wenn jemand ein Bild vor sich sieht, dauert es eine Viertelsekunde, bis er langsam begreift, was dort abgebildet ist. Noch einmal so lange braucht er, um das Objekt wirklich zu erkennen.
Ein Team von Wissenschaftlern der Johns Hopkins Medical Institutions unter Leitung des Neurologen John Hart entdeckte, daß ein Mensch ungefähr 250 bis 300 Millisekunden benötigt, bis er ein abgebildetes Objekt zu verstehen beginnt und weitere 250 bis 450 Millisekunden, bis er das Objekt vollständig begreift. Der Prozeß scheint aber schneller abzulaufen, wenn es sich um bekannte Objekte handelt (Proceedings of the National Academy of the Sciences vom 25. Mai 1998).

"Unsere Daten, die sich auf ein einzelnes Stadium und eine einzelne Stelle im Gehirn konzentrieren, sind ein weiterer Beweis dafür, daß sich Information im Gehirn allmählich aufbaut und nicht nach dem strengen 'Alles oder nichts'-Prinzip", sagt Hart. Er meint, daß eine genaue Kenntnisse von der zeitlichen Abfolge und der Geschwindigkeit von Sprachverarbeitung und anderen "kognitiven Funktionen" von "entscheidender Bedeutung für die Bildung von Theorien über höhere mentale Aktivität ist."

Selbst unter Einsatz verschiedener Techniken wie Verhaltenstests, Aufzeichnung elektrischer Ströme und bildgebender Verfahren sowie unterschiedlichen Kombinationen davon war es schwierig, entsprechende Daten zu bekommen. Die Aufgabe wurde erst leichter, als ein erwachsener Epilepsie-Patient seine Zustimmung gab, an den Experimenten teilzunehmen. Seit seinem achten Lebensjahr litt er an hartnäckigen epileptischen Anfällen, die nun mit einer Operation unter Kontrolle gebracht werden sollten. Dazu wurde dem Patienten vorübergehend ein Gitter aus 174 Elektroden auf die Oberfläche seines Gehirn implantiert, um die Quelle seiner Anfälle genau zu lokalisieren und sie später durch eine Operation eliminieren zu können. Der 22jährige Patient war einverstanden, an einer Reihe von Sprachexperimenten teilzunehmen, während die Elektroden noch implantiert waren.

Die Wissenschaftler baten ihn, eine Vielzahl von Bildern und Worten zu benennen und zu kategorisieren. Während dieser Tests überwachten sie mit dem Elektrodengitter die Gehirnaktivität. In anderen Versuchsreihen legten sie eine schwache elektrische Spannung zwischen zwei der Elektroden an. "Der Strom depolarisiert die Nervenzellen in der Umgebung der Elektroden vorübergehend", erklärt Hart. "Wir haben früher gezeigt, daß dadurch die betreffende Region des Gehirns vorübergehend abgeschaltet wird, der Effekt sich aber nicht auf benachbarte Gebiete ausbreitet. Außerdem ist die Beeinflussung vollständig reversibel." Dadurch läßt sich recht einfach feststellen, ob einzelne Bereiche des Gehirns für eine Aufgabe vonnöten sind oder nicht.

"Wir konnten zeigen, daß der sogenannte linke Okzipitotemporal-Gyrus bei unserem Patienten an vielen der Aktivitäten zur Worterkennung die wir überprüft haben, beteiligt ist", sagt Hart. "Wird hier Spannung angelegt, während der Patient einen neuen Test beginnt, so könnte dies Probleme beim Erkennen des Objektes verursachen. Es gäbe Fehlinterpretationen von Verben, Farben oder Formen und Schwierigkeiten beim Erkennen von Wörtern im spontanen Gespräch."

Nach Ansicht von Hart deuten die Erkenntnis darauf hin, daß es im Verlaufe der Sprachverarbeitung ein Stadium gibt, in dem unterschiedliche Aktivitäten, die alle in verschiedenen Teilen des Gehirns loaklisiert sind, in einem Gehirnbereich zusammenkommen, um so einen gemeinsamen Schritt zu vervollständigen.

Um die Hirnaktivität zeitlich zu unterteilen, legten die Forscher die Spannung zwischen den Elektroden zu unterschiedlichen Zeiten an, während die Testperson ein Bild betrachtete. Sie beobachteten, wann der Strom seine Fähigkeit beeinträchtigte, das Objekt zu benennen. Hart nennt diese Technik "timeslicing."

"Legte man die Spannung weniger als 400 Millisekunden an, nachdem das Bild gezeigt wurde, so störte dies seine Fähigkeit, es zu identifizieren", erzählt Hart. "Diese Störung begann sich bei bekannten Objekten bei 450 Millisekunden abzuschwächen und bei weniger bekannten Objekten nach 750 Millisekunden."

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