Wie das Gehirn Ruhe in rasende Bilder bringt

Beim Lesen dieser Nachricht bewegen sich Ihre Augen ruckartig von einem Punkt zum anderen. Während dieser Augenbewegungen, Sakkaden genannt, bewegt sich das Bild des ruhenden Textes mit fast 1000° pro Sekunde über Ihre Netzhaut.

Würde man die heimische Videokamera so schnell durch eine Szene bewegen, würde man nur noch graue Streifen auf dem Display sehen. Dass wir trotzdem eine stabile Umwelt sehen, verdanken wir der Vorbereitung dieser Blicksprünge in unserem Gehirn.

In bestimmten Regionen wird schon vor Beginn der Augenbewegung die Nervenzellaktivität systematisch reduziert – allerdings in unterschiedlichem Maße. Das hat eine deutsch-amerikanische Arbeitsgruppe unter Beteiligung von Bochumer Neurowissenschaftlern herausgefunden. Die Studie ist im Journal of Neuroscience veröffentlicht. Die Studie rangiert unter den 'Most read articles of the month'.

Blicksprünge erlauben scharfes Bild

„Dass wir trotz der schnellen Blickrichtungswechsel den Eindruck haben, dass die Umwelt stabil ist und wir alles klar erkennen können, ist eines der größten Rätsel der visuellen Neurowissenschaften“, sagt Prof. Dr. Frank Bremmer, Leiter der AG Neurophysik an der Philipps-Universität Marburg und Erstautor der Studie, die er an der Ruhr-Universität Bochum zusammen mit Prof. Dr. Klaus-Peter Hoffmann und Dr. Michael Kubischik und Prof. Dr. Bart Krekelberg (Rutgers-Universität, USA) durchgeführt hat. Alle Tiere mit einem Bereich des schärfsten Sehens innerhalb der Netzhaut (Fovea) sind gezwungen, die Augen zu bewegen, um ein hochauflösendes Bild der Umwelt zu erhalten. Zu diesen Tieren gehört auch der Mensch.

Aktivität wird nur teilweise herunter geregelt

In Ihrer Studie konnten die Wissenschaftler nun mittels Einzelzellableitungen an wachen, trainierten Affen nachweisen, dass in bestimmten Regionen des Gehirns schon vor Beginn der Augenbewegung die Nervenzellaktivität systematisch reduziert wird. „Allerdings, und dies war überraschend, war die Modulation der neuronalen Aktivität in jedem der untersuchten Hirngebiete unterschiedlich“, erläutern die Forscher. Dieses Resultat widerspricht der bisher gültigen Hypothese, dass schon zu Beginn der visuellen Verarbeitung an allen Stationen nach dem Auge die Aktivität reduziert wird und somit Sehinformation global nicht mehr zur Verfügung steht. Die von den Forschern vorgefundene Modulation der Nervenzellaktivität entsprach zeitlich genau derjenigen, die zuvor in psychophysischen Experimenten am Menschen beschrieben worden war. Die Forscher konnten somit erstmals das neuronale Korrelat dieser Verhaltensdaten nachweisen.

Titelaufnahme

Frank Bremmer, Michael Kubischik, Klaus-Peter Hoffmann, Bart Krekelberg: Neural Dynamics of Saccadic Suppression. In: The Journal of Neuroscience, October 7, 2009, 29(40):12374-12383; doi:10.1523/JNEUROSCI.2908-09.2009

Weitere Informationen

Prof. Dr. Frank Bremmer, AG Neurophysik, Philipps-Universität Marburg, E-Mail: frank.bremmer@physik.uni-marburg.de

Prof. Dr. Klaus-Peter Hoffmann, Fakultät für Biologie der Ruhr-Universität Bochum, 447780 Bochum, Tel. 0234/32-24363, E-Mail: kph@neurobiologie.rub.de

Redaktion: Meike Drießen