Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie das Gehirn Bewusstsein erzeugt

13.04.2016

Entsteht unser Bewusstsein aus kontinuierlich verarbeiteten Sinneseindrücken? Ein neuer Ansatz von Wissenschaftlern der Universitäten Zürich und Ulm sowie der EPFL zeigt nun, wie das Gehirn Sinneseindrücke zu einem grossen Teil unbewusst verarbeitet. Gemäss ihrem Modell ist das Bewusstsein lediglich in Zeitintervallen von bis zu 400 Millisekunden aktiv, während dazwischen Lücken unbewusster Reizverarbeitung liegen.

Das Fahrzeug vor Ihnen stoppt abrupt, und Sie bremsen, bevor Sie sich überhaupt bewusst machen, was vor sich geht. Was gemeinhin als Reflex bezeichnet wird, ist im Detail viel komplexer und Anlass einer langwährenden wissenschaftlichen Debatte: Ist das Bewusstsein ein konstanter, ununterbrochener Strom von Eindrücken oder eine Reihe einzelner Bilder, die das Gehirn zu einer sinnvollen Information zusammefügt – wie die 24 Bilder pro Sekunde einer Filmspule?


Gemäss dem zweistufigen Modell ist das Bewusstsein lediglich in Zeitintervallen von bis zu 400 Millisekunden aktiv.

Wissenschaftler der Universitäten Zürich und Ulm sowie der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne (EPFL) stellen nun ein neues Modell vor, das erklärt, wie das Gehirn unbewusste visuelle Informationen verarbeitet. Gemäss diesem Modell ist das Bewusstsein nur in Intervallen von bis zu 400 Millisekunden aktiv – dazwischen nehmen wir nichts bewusst wahr.

Ein Bild oder ein Ton, ein Geruch oder eine Berührung folgt der anderen und liefert uns ein kontinuierliches Bild der Welt um uns herum. Soweit wir es wahrnehmen können, werden unsere Sinnesinformationen kontinuierlich in bewusste Wahrnehmung umgewandelt: Wir sehen Gegenstände, die sich flüssig bewegen, hören pausenlos Töne oder riechen und fühlen ohne Unterbrechung.

Eine andere Lehrmeinung argumentiert hingegen, dass unser Gehirn die Sinnesinformationen nur in einzelnen Zeitpunkten erfasst, wie eine Kamera, die Schnappschüsse aufnimmt. Selbst angesichts der zunehmenden Belege, die gegen das «kontinuierliche» Bewusstsein sprechen, überzeugt auch die Theorie des unterbrochenen Bewusstseinsstroms nicht.

Ein zweistufiges Modell der Informationsverarbeitung

Frank Scharnowski von der Psychiatrischen Universitätsklinik der Universität Zürich hat gemeinsam mit Michael Herzog von der EPFL ein Modell bzw. ein «konzeptionelles» Rahmenwerk entwickelt, das erläutert, wie das Bewusstsein tatsächlich funktioniert. Die Wissenschaftler haben dazu Daten aus veröffentlichten psychologischen Experimenten und Verhaltensversuchen geprüft.

Das Modell der Wissenschaftler schlägt eine zweistufige Informationsverarbeitung vor, wobei zuerst die unbewusste Stufe kommt: Das Gehirn verarbeitet bestimmte Merkmale von Gegenständen, etwa Farbe oder Form, und analysiert diese quasi kontinuierlich und unbewusst mit einer sehr hohen Zeitauflösung.

Ein Tennisspieler könnte beispielsweise bereits beginnen, auf einen kommenden Ball zu reagieren, bevor er ihn überhaupt «bemerkt». Gemäss Modell gibt es während dieser unbewussten Verarbeitung keine echte zeitliche Wahrnehmung.

Stattdessen unterscheidet das Gehirn zwischen Merkmalen wie Dauer oder Farbveränderung, indem es ihnen «zeitliche» Markierungen zuordnet. Nachdem die unbewusste Verarbeitung abgeschlossen ist, verwandelt das Gehirn gleichzeitig alle Merkmale für einzelne Zeitpunkte in bewusste Wahrnehmung um. So wird das «finale» Bild erzeugt, welches das Gehirn unserem Bewusstsein präsentiert.

Nur die klarsten Informationen werden repräsentiert

Der gesamte Prozess, vom Reiz bis zur bewussten Wahrnehmung, kann bis zu 400 Millisekunden dauern, was aus physiologischer Sicht eine beträchtliche Verzögerung bedeutet. «Das Gehirn möchte uns die akkuratesten Informationen geben, was Zeit in Anspruch nimmt», erklärt Neurowissenschaftler Frank Scharnowski.

Es würde uns bloss verwirren, die unbewusste bzw. ungenaue Verarbeitung bewusst zu machen, so Frank Scharnowski. «Im Gegensatz zur langjährigen Debatte über den kontinuierlichen beziehungsweise unterbrochenen Bewusstsseinsstrom zeigt unser zweistufiges Modell umfassend, wie das Gehirn das Bewusstsein erzeugt. Ausserdem erklärt es, wie das Gehirn Zeit verarbeitet, und diese auf unsere Wahrnehmung der Welt abstimmt», so Frank Scharnowski.

Das neue Modell konzentriert sich auf die visuelle Wahrnehmung. Laut den Studienautoren könnte sich die Zeitverzögerung bei anderen Sinnesinformationen, etwa akustischen oder olfaktorischen, unterscheiden.


Hintergrund:

Die Studie wurde in Zusammenarbeit zwischen dem Brain Mind Institute der EPFL, der Universität Zürich und der Universität Ulm entwickelt und vom Schweizerischen Nationalfonds gefördert.


Literatur:

Michael Herzog, Thomas Kammer, Frank Scharnowski. Time Slices: What Is the Duration of a Percept? PLoS Biology. April 12, 2016. doi: 10.1371/journal.pbio.1002433


Kontakt:

Prof. Frank Scharnowski

Psychiatrische Universitätsklinik Zürich

Universität Zürich

Tel. +41 78 767 67 49

E-Mail: frank.scharnowski@uzh.ch

Weitere Informationen:

http://www.media.uzh.ch

Nathalie Huber | Universität Zürich

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Forscher der Universität Hamburg entdecken Mechanismus zur Verdopplung von Pflanzengenomen
24.10.2017 | Universität Hamburg

nachricht Fettstoffwechsel beeinflusst Genaktivität
24.10.2017 | Helmholtz Zentrum München - Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: 65 neue genetische Risikomarker für Brustkrebs entdeckt

Manche Familien sind häufiger von Brustkrebs betroffen als andere. Dies kann bislang nur teilweise durch genetische Risikomarker erklärt werden. In einem weltweiten Verbund haben Forscher nun 65 weitere Erbgutvarianten identifiziert, die zum Brustkrebsrisiko beitragen. Die Studie, an der auch Wissenschaftler vom Deutschen Krebsforschungszentrum und dem Universitätsklinikum Heidelberg beteiligt waren, wurde in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht. Die Forscher erwarten, dass die Ergebnisse dazu beitragen, Screeningprogramme und die Früherkennung von Brustkrebs zu verbessern.

Seit Angelina Jolies medienwirksamer Entscheidung, sich vorbeugend die Brüste entfernen zu lassen, ist der genetische Hintergrund von Brustkrebs auch einer...

Im Focus: Salmonellen als Medikament gegen Tumore

HZI-Forscher entwickeln Bakterienstamm, der in der Krebstherapie eingesetzt werden kann

Salmonellen sind gefährliche Krankheitserreger, die über verdorbene Lebensmittel in den Körper gelangen und schwere Infektionen verursachen können. Jedoch ist...

Im Focus: Salmonella as a tumour medication

HZI researchers developed a bacterial strain that can be used in cancer therapy

Salmonellae are dangerous pathogens that enter the body via contaminated food and can cause severe infections. But these bacteria are also known to target...

Im Focus: Hochfeldmagnet am BER II: Einblick in eine versteckte Ordnung

Seit dreißig Jahren gibt eine bestimmte Uranverbindung der Forschung Rätsel auf. Obwohl die Kristallstruktur einfach ist, versteht niemand, was beim Abkühlen unter eine bestimmte Temperatur genau passiert. Offenbar entsteht eine so genannte „versteckte Ordnung“, deren Natur völlig unklar ist. Nun haben Physiker erstmals diese versteckte Ordnung näher charakterisiert und auf mikroskopischer Skala untersucht. Dazu nutzten sie den Hochfeldmagneten am HZB, der Neutronenexperimente unter extrem hohen magnetischen Feldern ermöglicht.

Kristalle aus den Elementen Uran, Ruthenium, Rhodium und Silizium haben eine geometrisch einfache Struktur und sollten keine Geheimnisse mehr bergen. Doch das...

Im Focus: Schmetterlingsflügel inspiriert Photovoltaik: Absorption lässt sich um bis zu 200 Prozent steigern

Sonnenlicht, das von Solarzellen reflektiert wird, geht als ungenutzte Energie verloren. Die Flügel des Schmetterlings „Gewöhnliche Rose“ (Pachliopta aristolochiae) zeichnen sich durch Nanostrukturen aus, kleinste Löcher, die Licht über ein breites Spektrum deutlich besser absorbieren als glatte Oberflächen. Forschern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es nun gelungen, diese Nanostrukturen auf Solarzellen zu übertragen und deren Licht-Absorptionsrate so um bis zu 200 Prozent zu steigern. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler nun im Fachmagazin Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.1700232

„Der von uns untersuchte Schmetterling hat eine augenscheinliche Besonderheit: Er ist extrem dunkelschwarz. Das liegt daran, dass er für eine optimale...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Konferenz IT-Security Community Xchange (IT-SECX) am 10. November 2017

23.10.2017 | Veranstaltungen

Die Zukunft der Luftfracht

23.10.2017 | Veranstaltungen

Ehrung des Autors Herbert W. Franke mit dem Kurd-Laßwitz-Sonderpreis 2017

23.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fettstoffwechsel beeinflusst Genaktivität

24.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Forscher der Universität Hamburg entdecken Mechanismus zur Verdopplung von Pflanzengenomen

24.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Bakterielle Toxine im Darm

24.10.2017 | Biowissenschaften Chemie