Hirnforscher entdecken Schlüssel zur menschlichen Wahrnehmung

Die Wissenschaftler Dr. Jörg F. Hipp und Prof. Andreas K. Engel vom Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf (UKE) und Dr. Markus Siegel vom Centrum für Integrative Neurowissenschaften der Universität Tübingen (CIN) haben herausgefunden, auf welche Weise die verschiedenen Areale des menschlichen Gehirns interagieren und wie sie unterschiedliche Wahrnehmungen beim Menschen hervorrufen. Die Ergebnisse werden am 27. Januar 2011 in der Fachzeitschrift Neuron (Hipp et al.; Volume 69) veröffentlicht.

Um die neuronalen Kommunikationsprozesse zu verstehen, zeichneten die Forscher die elektrischen Hirnsignale der Probanden mittels EEG an der Kopfoberfläche auf. Entscheidend war, dass die Daten mit Hilfe einer eigens für diese Studie entwickelten mathematischen Methode analysiert wurden. Resultat: Ändert sich die Kopplung zwischen verschiedenen Bereichen des Gehirns, verändert sich gleichzeitig auch die Wahrnehmung von ein und demselben Gegenstand – in etwa so, wie bei einer optischen Täuschung.

Inwiefern die Neuronen der Hirnareale miteinander koppeln, untersuchten die Wissenschaftler, indem sie 24 Probanden 500 Mal den physikalisch immer gleichbleibenden Ablauf von visuellen Reizen auf einem Monitor zeigten. Dabei bewegten sich zwei gleiche Balken aufeinander zu, trafen in der Mitte des Bildschirms aufeinander und bewegten sich dann wieder voneinander weg. Beim Aufeinandertreffen der Balken in der Mitte ertönte ein akustisches Signal. Nach jedem Ablauf mussten die Testpersonen angeben, was sie gesehen hatten. Mittels EEG-Messung wurden währenddessen ihre Gehirnaktivitäten aufgezeichnet.

Das Ergebnis: Obwohl sich der Stimulus physikalisch gesehen nie veränderte, interpretierten die Probanden die Bewegung der Balken bei mehrmaliger Wiederholung auf zweierlei Weise. Das Empfinden, die Balken würden in der Mitte kreuzen und sich zur gegenüberliegenden Seite weiterbewegen, wurde immer wieder durch die Wahrnehmung abgelöst, die Figuren würden in der Mitte voneinander abprallen und sich dann zum jeweiligen Ausgangspunkt zurückbewegen. Die Ergebnisse der Analyse zeigten, dass die Stärke der Synchronisation zwischen den Hirnarealen vorhersagt, welche der beiden Wahrnehmungen bei den Probanden entstehen.

Mit dieser Studie eröffnen die Forscher neue Wege zur Untersuchung psychiatrischer und neurologischer Krankheiten wie beispielsweise Schizophrenie, Autismus oder Multiple Sklerose. Obwohl die genauen Ursachen vieler dieser psychiatrischen und neurologischen Krankheiten unbekannt sind, geht man davon aus, dass es eine zentrale Rolle spielt, wenn die Interaktion der Hirnareale gestört ist. Es werden nicht nur bestimmte Areale in ihrer Funktion beeinträchtigt, sondern auch deren Kommunikation untereinander. Die Studie liefert somit wichtige Hinweise für ein besseres Verständnis solcher komplexer Krankheitsmuster.