Vorwissen beschleunigt die Gehirnerkennung
Neue Forschungsergebnisse zeigen, dass die Erkennung beschleunigt werden kann, wenn das Gehirn über einige vorherige Informationen verfügt - das heißt, wenn es bereits weiß, was es sehen wird. Die Forschung kippt um, was Neurowissenschaftler angenommen haben - dass die Prozesse, die zur bewussten Wahrnehmung führten, ziemlich starr waren und dass ihr Timing nicht variierte.
Auf dem Weg vom Auge werden visuelle Reize auf verschiedene Weise durch verschiedene Verarbeitungsstufen im Gehirn analysiert. Erst wenn sie mehrere Verarbeitungsschritte durchlaufen haben, erreichen die Reize eine bewusste Wahrnehmung. Diese unbewusste Verarbeitung vor der Wahrnehmung dauert normalerweise ungefähr 300 Millisekunden.
Forscher des Max-Planck-Instituts für Hirnforschung in Frankfurt konnten zeigen, dass der Zeitpunkt dieses Prozesses nicht starr, sondern tatsächlich variabel ist.In einem Experiment nahmen die Teilnehmer Reize effizienter und schneller wahr, wenn sie wussten, was sie zu erwarten hatten.
Um dies zu untersuchen, zeigten die Wissenschaftler den Teilnehmern Bilder mit einem Hintergrund zufällig verteilter Punkte auf einem Monitor. Während einer Bildsequenz änderte sich die Verteilung der Punkte systematisch, so dass allmählich ein Symbol erschien.
Nach jedem Bild gaben die Teilnehmer per Knopfdruck an, ob sie das Symbol sehen konnten.
Sobald das Symbol vollständig erschienen und klar erkennbar war, präsentierten die Wissenschaftler dieselbe Bildsequenz in umgekehrter Reihenfolge, so dass das Symbol allmählich wieder verblasste. Während des gesamten Experiments wurde die elektroenzephalographische Aktivität (EEG) der Teilnehmer gemessen.
Die Teilnehmer brauchten relativ lange, um das Symbol in der ersten Bildsequenz mit zunehmender Sichtbarkeit zu erkennen, aber die Bewusstseinsschwelle in der zweiten, umgekehrten Darstellung von Bildern war viel niedriger. Die Teilnehmer konnten die Buchstaben auch bei sehr schlechter Auflösung erkennen.
"Erwartungen, die auf zuvor erworbenen Informationen beruhen, helfen offenbar dabei, das Objekt bewusst wahrzunehmen", sagte Dr. Lucia Melloni, Erstautorin der Studie.
Sobald die Teilnehmer wussten, welches Symbol sich im zufälligen Geräuschfeld versteckte, konnten sie es besser wahrnehmen. Die Wissenschaftler haben damit frühere Studien bestätigt, wonach Menschen sich bewegende Objekte besser wahrnehmen, wenn sie bereits wissen, in welche Richtung sich die Objekte bewegen werden.
Darüber hinaus lieferten die Messungen der EEG-Aktivität erstaunliche Ergebnisse.
"Wir haben festgestellt, dass sich der Zeitpunkt der EEG-Aktivität für die bewusste Wahrnehmung in Abhängigkeit von den Erwartungen der Person geändert hat", sagte Melloni.
Wenn die Teilnehmer vorhersagen konnten, was sie sehen würden, fand das charakteristische EEG-Muster für die bewusste Wahrnehmung 100 Millisekunden früher statt als ohne vorherige Erwartungen. Die Wissenschaftler könnten somit eine schlüssige Erklärung für die widersprüchlichen Ergebnisse anderer neurowissenschaftlicher Forschungsgruppen gefunden haben.
Abhängig von der Studie hatten sie manchmal sehr frühe und manchmal sehr späte EEG-Aktivitäten gefunden, die mit der bewussten Wahrnehmung korrelierten.
„Unsere Forschung erklärt diese Variabilität im Timing. Anscheinend verarbeitet das Gehirn die Reize nicht starr und mit der gleichen Geschwindigkeit; Vielmehr ist es flexibel “, sagte Dr. Wolf Singer, Direktor der Abteilung für Neurophysiologie bei Max Planck.
Die Verarbeitung ist somit schneller, wenn das Gehirn nur die eingehenden visuellen Informationen mit einer zuvor festgelegten Erwartung vergleichen muss. Infolgedessen erfolgt die bewusste Wahrnehmung früher. Im Gegensatz dazu dauert die Verarbeitung länger, wenn das Gehirn einen Stimulus aufgrund fehlender vorheriger Informationen von Grund auf neu bewerten muss.
Diese Ergebnisse können zeigen, dass frühere EEG-Studien falsch interpretiert wurden.
"Da die Interpretation stark von der Abfolge der Ereignisse abhängt, wurde die EEG-Aktivität möglicherweise fälschlicherweise Bewusstseinsprozessen zugeordnet", sagte Singer. "Angesichts dieser Ergebnisse erscheint es notwendig, die neuronalen Korrelate des Bewusstseins erneut zu untersuchen."
Quelle: Max-Plank-Institut
