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News: Synchronität erweckt Aufmerksamkeit

Ein Tennisspieler, der einen herannahenden Ball vor einer vollbesetzten Tribüne ausmacht, ein Autofahrer, der in seiner Tasche nach Schlüsseln tastet, oder ein Student, welcher in der Mensa den Geruch eines genießbaren Gerichts zu erschnüffeln versucht, könnten eines gemeinsam haben: Einige ihrer Nervenzellen der Großhirnrinde feuern synchron. Dies könnte unser Gehirn dazu befähigen, sich in der Flut der hereinkommenden sensorischen Informationen auf eine bestimmte Einzelheit zu konzentrieren.
"Jede Sekunde erhalten wir Millionen Bits an Information von unseren Sinnesorganen", erklärt Ernst Nierbur vom Krieger Mind-Brain Institute der John Hopkins University. "Und wir müssen ständig entscheiden, welche wichtig sind und welche nicht." Wie stechen aber die entscheidenden Nachrichten aus der Menge der Signale hervor?

Um diese Frage zu klären, analysierten die Wissenschaftler vom Krieger Mind-Brain Institute Daten, die sie über mehrere Jahre durch das Messen der Gehirnaktivität von Affen erhalten hatten. Die Tiere waren mit leichten Konzentrationsaufgaben beschäftigt, bei denen sie ihre Aufmerksamkeit auf visuelle oder taktile Reize richteten, wenn sie zum Beispiel angeben mussten, welches von drei hellen Kästchen auf einem Bildschirm langsam dunkler wurde. Die Forscher zeichneten dabei die Aktivität von bestimmten Nervenzellen der Primaten mit Hilfe von mehreren Elektroden auf.

Die Resultate der Datenanalyse lassen nach Ansicht von Niebur vermuten, dass "die Menge an synchronen Signalen bei den Nervenzellen, die an der Aufgabe beteiligt sind, deutlich zunahm", wenn sich die Affen auf einen Stimulus konzentrierten (Nature vom 16. März 2000). Niebur sowie andere Neurowissenschaftler vermuteten schon seit längerem, dass das Gehirn die übermittelten Information nicht nur durch das Übertragen von Signalen zwischen den einzelnen Nervenzellen sondern auch durch deren zeitliche Regulierung codiert.

Bei Versuchstieren stieg die Feuerrate von bestimmten Neuronen um das Zwei- oder Dreifache an, wenn sie sich auf einen Reiz konzentrierten. "Aber es könnte passieren, dass ein Durcheinander entsteht, wenn zwei Informationen – der Reiz selbst und der Grad der Wichtigkeit – mit einem einzigen Signal codiert werden", gibt Niebur zu bedenken. "Es scheint daher eine gute Idee zu sein, die beiden Faktoren mit zwei verschiedenen, aber zusammenhängenden Signalen auszudrücken." Eine Zunahme der Anzahl an Neuronen, die gleichzeitig feuern, könnte so ein unabhängiges zweites Signal sein.

Auch der Neurowissenschaftler Peter Steinmetz ist der Ansicht, dass "synchrone Impulse – wie bei Sängern in einem Chor – eine Möglichkeit sind, sich in dem Gewirr der Unmengen an Informationen Gehör zu verschaffen."

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