Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Selbst bei Konzentration auf einen Punkt überwachen die Augen mit winzigen Bewegungen die Umgebung

17.07.2015

Tübinger Neurowissenschaftler erforschen die Rolle dieser unbewussten Aktivitäten und ihre Bedeutung für die Kontrolle visueller Eindrücke im Gehirn

Ohne dass wir uns ihrer bewusst sind, führt unser Auge ständig winzige Korrekturen der Blickrichtung aus, deren Zweck bisher nur unvollständig verstanden wird. Eine Gruppe von Forschern der Universität Tübingen am Werner Reichardt Centrum für Integrative Neurowissenschaften (CIN) und am Hertie-Institut für klinische Hirnforschung (HIH) ging dieser Frage jetzt auf den Grund. Sie entdeckten einen engen Zusammenhang zwischen winzigen Augenbewegungen und der Konzentration von Aufmerksamkeit.

In jedem Augenblick nehmen unsere Sinnesorgane ungeheure Mengen von Eindrücken wahr. Unser Gehirn sortiert diesen Ansturm von Sinnesreizen fortlaufend – sei es, um ein Bild zu betrachten, einen Warnruf zu hören, einen Raum zu durchqueren oder ein Tongefäß zu formen. Besonders gut ist das beim Sehen zu erkennen, denn das Auge sieht nur in einem kleinen Teilbereich unseres Gesichtsfelds wirklich scharf.

Blitzschnelle Bewegungen der Augenmuskeln, die sogenannten Sakkaden, richten daher den Blick auf verschiedene Punkte, die interessant erscheinen. Das Gehirn setzt daraus ein geschlossenes Bild zusammen. Sakkaden treten drei- bis fünfmal in der Sekunde auf, viel schneller als unser Herzschlag. So richtet sich der Blick bei der Wahrnehmung eines Gesichts beispielsweise rasch hintereinander auf Augen, Nase, Mund, Kinn und Stirn, um die Puzzleteile zu liefern, aus denen das Gehirn das ganze Gesicht zusammenfügt.

Manchmal aber fokussieren wir uns ganz auf einen Punkt, z.B. beim Einfädeln einer Nähnadel. Dazu bedarf es äußerster Konzentration der Augen auf das Nadelöhr. Man sollte meinen, dass der Blick bei solchen Gelegenheiten fest auf einen sehr kleinen Punkt im Raum gerichtet ist. Doch Forscher aus der Arbeitsgruppe von Dr. Ziad Hafed (CIN) kamen aus der Analyse von Daten, die in Zusammenarbeit mit dem Team von Professor Peter Thier (HIH) erhoben worden waren, zu einem anderen Ergebnis.

Statt alle Augenbewegungen zu unterdrücken, macht das Gehirn starken Gebrauch von kaum wahrnehmbar winzigen Augenbewegungen, die nur Bruchteile eines Grades messen. Hafed und sein Team fanden heraus, dass diese sogenannten Mikrosakkaden die Aufmerksamkeit auf Sinnesreize in der Peripherie lenken – ohne bewusst wahrgenommen zu werden. Das Gehirn jedoch bleibt sich der Umgebung bewusst. Die Forscher gehen davon aus, dass wir über diesen Mechanismus auch bei konzentriertem Blick auf alles reagieren können, was in unserem erweiterten Gesichtsfeld geschieht.

Anders als bei den normalen Sakkaden wird der Blick bei den Mikrosakkaden nicht auf einen neuen Gegenstand oder Teile davon gerichtet. Die Blickrichtung wird lediglich leicht nachjustiert, sodass der Effekt beinahe vernachlässigbar erscheint. Unmittelbar vor dem Einsetzen einer jeden Mikrosakkade wiesen Ziad Hafed und sein Team jedoch einen Anstieg von Nervenaktivität nach – ein Hinweis auf gesteigerte Aufmerksamkeit.

Mikrosakkaden folgen einem erkennbaren, schnellen Rhythmus, und heben auch Punkte hervor, die vom Fokus des Blicks weit entfernt sind. Dieser Mechanismus erlaubt es unserem Gehirn, ein „Auge“ auf die Umgebung zu haben, selbst wenn die eigentlichen Augen beschäftigt sind. So behalten wir unsere Umwelt im Blick, werden vor Gefahren gewarnt und können unsere aktive Wahrnehmung schnell auf alles richten, was geschieht.

Die Ergebnisse von Hafed und seinem Team könnten eine Tür zu künftigen technischen Anwendungen aufstoßen. Wenn zum Beispiel das Benutzerinterface eines Computers die Mikrosakkaden eines Anwenders per Kamera verfolgen könnte, wäre der Computer in der Lage vorherzuberechnen, wann das Gehirn für neue Reize besonders empfänglich ist. Ein solch „smartes“ Benutzerinterface könnte daher auf die Millisekunde genau optimieren, wann und wo visuelle Informationen eingeblendet werden sollten, um Benutzerfreundlichkeit und Arbeitseffizienz zu steigern.

Publikation:
Chih-Yang Chen, Alla Ignashchenkova, Peter Thier und Ziad Hafed: “Neuronal Response Gain Enhancement Prior to Microsaccades.” Current Biology (2015), 16. Juli 2015 (Online-Publikation)

Pressekontakt CIN:
Dr. Paul Töbelmann
Universität Tübingen
Wissenschaftskommunikation
Werner Reichardt Centrum für Integrative Neurowissenschaften (CIN)
Otfried-Müller-Str. 25 ∙ 72076 Tübingen
Telefon +49 7071 29-89108
paul.toebelmann[at]cin.uni-tuebingen.de
www.cin.uni-tuebingen.de

Antje Karbe | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.uni-tuebingen.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizin Gesundheit:

nachricht Aktuelle Therapiepfade und Studienübersicht zur CLL
20.10.2017 | Kompetenznetz Maligne Lymphome e.V.

nachricht Neue Möglichkeiten für die Immuntherapie beim Lungenkrebs entdeckt
18.10.2017 | Universität Bern

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizin Gesundheit >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

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...

Im Focus: Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

Im Blut zirkulierende Biomoleküle und Zellen sind Träger diagnostischer Information, deren Analyse hochwirksame, individuelle Therapien ermöglichen. Um diese Information zu erschließen, haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT ein Mikrochip-basiertes Diagnosegerät entwickelt: Der »AnaLighter« analysiert und sortiert klinisch relevante Biomoleküle und Zellen in einer Blutprobe mit Licht. Dadurch können Frühdiagnosen beispielsweise von Tumor- sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen gestellt und patientenindividuelle Therapien eingeleitet werden. Experten des Fraunhofer ILT stellen diese Technologie vom 13.–16. November auf der COMPAMED 2017 in Düsseldorf vor.

Der »AnaLighter« ist ein kompaktes Diagnosegerät zum Sortieren von Zellen und Biomolekülen. Sein technologischer Kern basiert auf einem optisch schaltbaren...

Im Focus: Neue Möglichkeiten für die Immuntherapie beim Lungenkrebs entdeckt

Eine gemeinsame Studie der Universität Bern und des Inselspitals Bern zeigt, dass spezielle Bindegewebszellen, die in normalen Blutgefässen die Wände abdichten, bei Lungenkrebs nicht mehr richtig funktionieren. Zusätzlich unterdrücken sie die immunologische Bekämpfung des Tumors. Die Resultate legen nahe, dass diese Zellen ein neues Ziel für die Immuntherapie gegen Lungenkarzinome sein könnten.

Lungenkarzinome sind die häufigste Krebsform weltweit. Jährlich werden 1.8 Millionen Neudiagnosen gestellt; und 2016 starben 1.6 Millionen Menschen an der...

Im Focus: Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

Ob als Smartphone-App für die Fahrkarte im Nahverkehr, als Geldwertkarten für das Schwimmbad oder in Form einer Bonuskarte für den Supermarkt: Für viele gehören „elektronische Geldbörsen“ längst zum Alltag. Doch vielen Kunden ist nicht klar, dass sie mit der Nutzung dieser Angebote weitestgehend auf ihre Privatsphäre verzichten. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entsteht ein sicheres und anonymes System, das gleichzeitig Alltagstauglichkeit verspricht. Es wird nun auf der Konferenz ACM CCS 2017 in den USA vorgestellt.

Es ist vor allem das fehlende Problembewusstsein, das den Informatiker Andy Rupp von der Arbeitsgruppe „Kryptographie und Sicherheit“ am KIT immer wieder...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Das Immunsystem in Extremsituationen

19.10.2017 | Veranstaltungen

Die jungen forschungsstarken Unis Europas tagen in Ulm - YERUN Tagung in Ulm

19.10.2017 | Veranstaltungen

Bauphysiktagung der TU Kaiserslautern befasst sich mit energieeffizienten Gebäuden

19.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Forscher finden Hinweise auf verknotete Chromosomen im Erbgut

20.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Saugmaschinen machen Waschwässer von Binnenschiffen sauberer

20.10.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Strukturbiologieforschung in Berlin: DFG bewilligt Mittel für neue Hochleistungsmikroskope

20.10.2017 | Förderungen Preise