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Hirnforschung: Wenn das Gehirn mehr sieht als da ist

Bewegungen zu sehen, wo eigentlich gar keine sind - das klingt eigentlich nach einem Geisterfilm. Tatsächlich passiert das jedem von uns alltäglich. Doch was führt zu diesem Phänomen?
Dass nicht alles, was wir wahrnehmen, auch real ist, kann man eindrücklich am Beispiel optischer Täuschungen zeigen. Sie entstehen häufig dadurch, dass die von den Augen kommenden Informationen von verschiedenen Regionen des visuellen Kortex komplex aufbereitet werden, bevor wir unsere Umgebung als Bild wahrnehmen. Diese Prozesse helfen dabei, die Informationen aus den Augen zu einem sinnvollen Ganzen zusammenzufügen.

Um eine optische Täuschung handelt es sich auch bei dem Phänomen der Scheinbewegung: Werden uns zwei visuelle Reize abwechselnd in bestimmten zeitlichen und räumlichen Abständen gezeigt, nehmen wir sie als ein bewegtes Objekt wahr. Typische Anwendung findet dieses Phänomen beim Daumenkino: Aus einer Folge von statischen Bildern entsteht beim Blättern der Eindruck einer kontinuierlichen Bewegung.

Die Frage, wo im Gehirn diese Illusion konstruiert wird, versuchte nun ein Forschungsteam am Max-Planck-Institut für Hirnforschung zu klären. Dazu zeigten die Versuchsleiter den Probanden zwei Quadrate, die abwechselnd in einigen Zentimetern Entfernung auf einem Bildschirm aufleuchteten und zeichneten ihre Gehirnaktivität durch einen Magnetresonanztomografen auf. Erwartungsgemäß aktivierte jedes der beiden Quadrate je eine bestimmte Region in dem Teil der Hirnrinde, in dem visuelle Informationen zuerst verarbeitet werden, dem primären visuellen Kortex (V1).

Wenn jedoch die Versuchspersonen die beiden Quadrate als ein wanderndes wahrnahmen, war zwischen diesen beiden Regionen überraschenderweise eine weitere aktiv. Bisher war angenommen worden, dass nur Informationen aus dem Auge Regionen in V1 aktivieren können. Anscheinend lösen aber die beiden nacheinander aufblitzenden Lichtreize im Gehirn ein Aktivitätsmuster aus, welches die Lücke zwischen den beiden Quadraten füllt und uns eine Bewegung wahrnehmen lässt.

Gehirnaktivität im visuellen KortexLaden...
Gehirnaktivität im visuellen Kortex | Ursprung visueller Illusionen im Gehirn: Die experimentellen Schritte, die notwendig sind um illusionsabhängige Aktivität im primären visuellen Kortex (V1) zu finden, sind in der Abbildung von links nach rechts veranschaulicht. Vor dem Hauptexperiment werden die Grenzen der visuellen Areale bestimmt (links). Die streifenartige Struktur früher visueller Areale lässt sich besser auf aufgeblasenen Ansichten der Großhirnrinde zeigen (Mitte). Innerhalb von V1 können drei Ortsrepräsentationen unterschieden werden: eine gelbe für ein blinkendes Objekt, welches rechts oben vom Probanden aus gezeigt wurde, eine mittlere (orange) und eine für Objekte im unteren Gesichtsfeld in Rot.
Welche Hirnregion ergänzt nun die fehlenden Daten, die zur Wahrnehmung einer Bewegung notwendig sind? In V1 konnte zwar eine zusätzlich aktivierte Region beobachtet werden; sie kann nach Ansicht der Wissenschaftler jedoch nicht dafür verantwortlich sein, da sie zu weit von den beiden die Quadrate repräsentierenden Arealen entfernt ist. Vielmehr vermuten sie, dass die fehlenden Daten von einem für die Wahrnehmung von Bewegung zustängigen Areal außerhalb von V1, das den Namen hMT/V5+ trägt, ergänzt werden. Bisher weiß man, dass Verbindungen zwischen hMT/V5+ zu dem primären visuellen Kortex existieren, und dass es dort Nervenzellen gibt, die visuelle Reize als Gesamtheit wahrnehmen.

Die Studie macht deutlich, dass sich das menschliche Gehirn in unserem Alltag als ein kreativer Brückenbauer bewährt und in der Lage ist, aus wenigen Bruchstücken einen kontinuierlichen Zusammenhang zu konstruieren. Überraschend ist, dass sich jene Hirnareale, von denen man bisher annahm, dass sie Informationen aus dem Auge ohne größere Veränderungen abbilden, auch als Helfershelfer bei der Konstruktion von Illusionen erweisen. Unsere Wahrnehmung ist dadurch oft trügerisch. Doch häufiger profitieren wir von dieser Synthese: Aus einzelnen Ansichten entsteht ein sinnhaftes Ganzes.
20.07.2005

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 20.07.2005

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