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Brains visuelles System verarbeitet auch Geräusche
Neue Forschungsergebnisse zeigen, dass der visuelle Kortex - ein Teil des Gehirns, der Informationen von den Augen empfängt und verarbeitet - auch Klanginformationen verarbeitet, die visuelle Bilder erzeugen können.
Unter der Leitung von Lars Muckli, Professor am Institut für Neurowissenschaften und Psychologie an der Universität von Glasgow in Großbritannien, berichtet das Team seine Ergebnisse in der Zeitschrift Aktuelle Biologie.
Die Autoren schlagen vor, dass die Verarbeitung auditiver Informationen es dem menschlichen visuellen System ermöglicht, eingehende Informationen vorherzusagen, was uns einen Überlebensvorteil verschafft, wie Prof. Muckli erklärt:
"Klänge schaffen visuelle Bilder, mentale Bilder und automatische Projektionen. Wenn Sie zum Beispiel in einer Straße sind und das Geräusch eines herannahenden Motorrads hören, erwarten Sie, dass ein Motorrad um die Ecke kommt. Wenn es sich herausstellt." sei ein Pferd, du wärest sehr überrascht. "
In ihrem Studienbericht erklärt das Team, dass der frühe visuelle Kortex beim Menschen traditionell einfache visuelle Informationen wie Orientierung, Kontrast und räumliche Frequenz - die von der Netzhaut weitergeleitet werden - verarbeitet. Sie leitet diese Informationen dann an Prozesse entlang des visuellen Systems weiter.
Die Idee, dass der frühe visuelle Kortex auch "nicht-retinale" Informationen erhält, wurde jedoch nicht ausreichend untersucht, sagen die Autoren, obwohl Feedbackverbindungen von anderen Teilen des Gehirns "den Feedforward-Verbindungen weit überlegen sind".
Für ihre Studie führten sie fünf Experimente mit funktioneller Magnetresonanztomographie durch, um die frühe visuelle Kortexaktivität bei 10 Probanden zu beobachten.
In einem Experiment beobachteten sie, was passierte, als Freiwillige mit verbundenen Augen drei natürlichen Geräuschen lauschten: Vogelgezwitscher, Verkehrslärm und eine Menge Leute, die miteinander sprachen.
Sie verwendeten einen speziellen Algorithmus, der verschiedene Muster der Gehirnaktivität interpretiert, um zu zeigen, dass verschiedene Kategorien von Lauten im frühen visuellen Kortex verarbeitet wurden, ähnlich wie bei Bildkategorien.
Besseres Verständnis dafür, wie vernetzt unsere Gehirnsysteme sind
"Wir zeigen, dass kategoriespezifische Informationen sowohl von komplexen natürlichen Klängen als auch von Bildern aus der frühen visuellen Kortexaktivität bei Teilnehmern mit verbundenen Augen ausgelesen werden können", stellen sie fest.
Die Forscher fanden heraus, dass der frühe visuelle Kortex auch Informationen in Bezug auf die auditorische Wahrnehmung sowie den visuellen Input erhält.
In einem anderen Experiment zeigten sie, wie selbst imaginierte Bilder - ohne Sicht- und Toneingabe - zu einer frühen visuellen Kortexaktivität führten.
Die Autoren schlussfolgern, dass ihre Experimente zeigen, dass der frühe visuelle Kortex nicht-retinalen Input von anderen Gehirnbereichen erhält, wenn er durch auditive Wahrnehmung und / oder Bilder erzeugt wird, und dieser Input trägt gemeinsame abstrakte Informationen.
Prof. Muckli sagt, dass die Ergebnisse helfen, besser zu verstehen, wie miteinander verbundene Regionen des Gehirns verbunden sind.
"Der frühe visuelle Kortex war bisher nicht dafür bekannt, auditive Informationen zu verarbeiten, und obwohl es bei Affen anatomische Beweise für die Vernetzung gibt, ist unsere Studie die erste, die eindeutig eine Beziehung beim Menschen zeigt", fügt er hinzu.
Während sie es jetzt beweisen müssen, vermutet das Team, dass die auditorischen Informationen Vorhersagen liefern, die dem visuellen System helfen, sich auf unerwartete oder überraschende Ereignisse zu konzentrieren. Eine solche Fähigkeit bietet einen klaren Überlebensvorteil.
"Dies könnte Einblicke in psychische Erkrankungen wie Schizophrenie oder Autismus liefern und uns dabei helfen zu verstehen, wie sich die sensorischen Wahrnehmungen bei diesen Menschen unterscheiden", sagt Prof. Muckli.
Das Team möchte herausfinden, wie präzise prädiktive Kodierung im Gehirn sein kann, indem es mit einer größeren Bandbreite verschiedener Geräusche experimentiert.
Mittel aus dem Europäischen Forschungsrat und dem Forschungsrat für Biotechnologie und Biowissenschaften trugen zur Finanzierung der Studie bei.
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