Finde den Fehler – Wie das Gehirn Vorhersagen prüft

Beim Musikhören merken wir, sobald eine regelmäßige Tonfolge unterbrochen wird. Grafik: LIN/Robert Klank.

San Francisco, University of California: Fünf Patienten werden hier Elektroden implantiert und später an der Untersuchung teilnehmen. Sie liegen im Bett und sollen sich auf einen Bildschirm vor ihnen konzentrieren, auf dem eine Diashow läuft.

Den Wissenschaftlern geht es jedoch nicht um die Bilder, sondern um die Tonfolgen, die die Teilnehmer zeitgleich vorgespielt bekommen. Tonfolgen mit regelmäßigen, also vorhersagbaren Abweichungen, und Tonfolgen, deren Abweichungen ihr Gehirn nicht vorhersagen kann, weil sie keinem Rhythmus folgen.

Über die Elektroden direkt auf der Oberfläche des Gehirns können die Aktivitäten der Hirnregionen genau aufgezeichnet werden. Stefan Dürschmid aus der Abteilung Verhaltensneurologie am LIN und sein Team werteten diese Aufzeichnungen aus, um aufzuklären, wie Bereiche der Großhirnrinde zwischen vorhersagbaren und nicht vorhersagbaren Abweichungen unterscheiden können.

Die Großhirnrinde wird auch Kortex genannt. Stammesgeschichtlich gesehen handelt es sich um einen sehr jungen Teil des Gehirns, der für die höheren kognitiven Leistungen des Menschen verantwortlich ist. Anatomisch besteht der Kortex aus verschiedenen Arealen, zu denen auch der temporale und der frontale Kortex zählen. „Es gibt indirekte Annahmen, dass der Frontalkortex eine wichtige Rolle bei der Interpretation von unvorhersagbaren Ereignissen spielt“, erklärt Dürschmid. Doch wie genau können wir uns das vorstellen?

Die in den Neurowissenschaften herkömmliche verwendete Methode, die EEG‐Messung, ist für diese präzise Untersuchung nur bedingt geeignet. Der Grund: Sie lässt die nötige zeitliche und räumliche Auflösung der Messwerte nicht zu. Mit Hilfe der Elektrokortikographie können Dürschmid und sein Team die gesendeten Signale direkt von der Hirnoberfläche ablesen und wissen somit genau, wo sie generiert werden. „Man kann damit die Aktivierung des Kortex viel genauer bestimmen, weil die Daten nicht durch die Filterwirkung des Schädels verfälscht werden“, schildert Dürschmid.

„Der temporale Kortex reagiert auf jede kurzzeitige Veränderung, egal ob sie vorhersagbar ist oder nicht. Der Frontalcortex aber reagiert nur auf Unvorhersagbares. Daraus kann man schließen, dass dieser eine Vorhersage trifft und Erwartung und Ergebnis miteinander abgleicht“. Als Dürschmid und sein Team die Aktivität im Kopf der Versuchsteilnehmer beobachten, die über unterschiedlich hohe Frequenzen sichtbar werden, können sie feststellen, dass nicht die niedrigen Frequenzen eine Entscheidung zwischen vorhersagbaren und unvorhersagbaren Ereignissen treffen, sondern die sehr hohen Frequenzen.

Daraus ergibt sich für die Wissenschaftler eine neuronale Hierarchie der Vorhersagen, die das Gehirn für uns tagtäglich trifft, ohne dass wir uns ihrer immer bewusst sind. Da die Fähigkeit, Signale aus der Umwelt richtig einzuordnen und nicht vorhersagbare Ereignisse zu bewerten, bei Patienten mit Schizophrenie eingeschränkt ist, könnten die Ergebnisse der Studie eventuell dazu beitragen, die gestörte Wahrnehmung und Interpretation bei diesem Krankheitsbild besser zu verstehen.

http://www.pnas.org/content/113/24/6755.full Hier finden Sie die Ergebnisse der Studie.

Media Contact

Sarah Schüler idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Informationen:

http://www.lin-magdeburg.de/

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Studien Analysen

Hier bietet Ihnen der innovations report interessante Studien und Analysen u. a. aus den Bereichen Wirtschaft und Finanzen, Medizin und Pharma, Ökologie und Umwelt, Energie, Kommunikation und Medien, Verkehr, Arbeit, Familie und Freizeit.

Zurück zur Startseite

Kommentare (0)

Schreiben Sie einen Kommentar

Neueste Beiträge

Neues topologisches Metamaterial

… verstärkt Schallwellen exponentiell. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am niederländischen Forschungsinstitut AMOLF haben in einer internationalen Kollaboration ein neuartiges Metamaterial entwickelt, durch das sich Schallwellen auf völlig neue Art und Weise…

Astronomen entdecken starke Magnetfelder

… am Rand des zentralen schwarzen Lochs der Milchstraße. Ein neues Bild des Event Horizon Telescope (EHT) hat starke und geordnete Magnetfelder aufgespürt, die vom Rand des supermassereichen schwarzen Lochs…

Faktor für die Gehirnexpansion beim Menschen

Was unterscheidet uns Menschen von anderen Lebewesen? Der Schlüssel liegt im Neokortex, der äußeren Schicht des Gehirns. Diese Gehirnregion ermöglicht uns abstraktes Denken, Kunst und komplexe Sprache. Ein internationales Forschungsteam…

Partner & Förderer