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Neuronale Netzwerke entscheiden was wir wahrnehmen

Über den Inhalt unserer bewussten Wahrnehmung wird nicht in einer einzigen Gehirnregion entschieden


Neuronen im lateralen präfrontalen Teil des Frontallappens spiegeln den Inhalt unseres Bewusstseins wieder. Die rote Linie zeigt einen Reiz, der für eine Minute wahrgenommen wird, während die grüne Linie die neuronale Aktivität zeigt, wenn ein Reiz unterdrückt wird. Bild: Max-Planck-Institut für biologische KybernetikTübingen, 13. Juni 2012. Unser Gehirn ist weit mehr Sinneseindrücken und Reizen ausgesetzt als uns bewusst ist. Vielfach gelangt visuelle Information in unser Gehirn und wird dort verarbeitet, ohne dass wir sie bewusst wahrnehmen. Wie und wo genau entschieden wird, welche Information unser Bewusstsein erreicht und welche nicht, ist bisher ungeklärt. Theofanis Panagiotaropoulos und seine Kollegen, Forscher am Max-Planck-Institut für Kybernetik in Tübingen und an der Universität Pompeu Fabra in Barcelona, haben nun herausgefunden, dass über den Inhalt unseres Bewusstseins nicht in einer einzigen Gehirnregion entschieden wird, sondern dass dafür ein Zusammenspiel zwischen Neuronen aus verschiedenen Gehirnregionen notwendig ist.

Warum nur ein gewisser Teil der vorhandenen sensorischen Information unser Bewusstsein erreicht, ist eine der wichtigsten Fragen der heutigen Neurobiologie. Frühere Experimente am Gehirn von Primaten zeigten, dass die Neuronen in der primären und sekundären Sehrinde ("visueller Cortex") nicht die tatsächliche Wahrnehmung wiederspiegeln. Im Schläfenlappen dagegen ist dies der Fall. Diese Forschungen beweisen, dass nicht alle Gehirnregionen eine Rolle bei der bewussten visuellen Wahrnehmung spielen. Fraglich ist jedoch, ob lediglich die Neuronen im Schläfenlappen beteiligt sind, oder, ob noch andere Regionen eine Rolle spielen.

Die Max-Planck-Wissenschaftler in Tübingen haben unter der Leitung von Nikos Logothetis mit Hilfe von elektrophysiologischen Methoden die neuronale Aktivität im Gehirn von Makaken während einer visuellen Stimulation gemessen. Die Forscher zeigten, dass die im lateralen präfrontalen Teil des Frontallappens gemessene elektrische Aktivität mit der tatsächlichen Wahrnehmung der Affen korreliert. Auch diese Gehirnregion scheint also eine Rolle dabei zu spielen, welche Eindrücke unser Bewusstsein erreichen. Die Resultate unterstützen die "Frontallappen Hypothese" zur bewussten visuellen Wahrnehmung, die 1995 von den Wissenschaftlern Crick und Koch aufgestellt wurde, nach der visuelle Wahrnehmung direkt mit neuronaler Aktivität in Verbindung steht, die Zugang zu den Planungs-und Entscheidungseinheiten des Gehirns hat.

Dies ist beim lateralen Teil des präfrontalen Frontallappens der Fall. Nimmt man die zuvor gewonnen Erkenntnisse hinzu, so spiegelt sich der Inhalt des Bewusstseins also zumindest in zwei verschiedenen Gehirnregionen wieder. Die Entscheidung welche Sinneseindrücke unser Bewusstsein erreichen wird also nicht in einer einzigen Gehirnregion getroffen. Vielmehr scheint ein Zusammenspiel von Neuronen in verschiedenen Gehirnregionen zuständig zu sein. "Unsere Erkenntnisse erweitern die Hypothese eher, als sie zu bestätigen und werfen neue Fragen über die Mechanismen des visuellen Bewusstseins auf", sagt Panagiotaropoulos.

In Zukunft wollen er und seine Kollegen die neuronale Aktivität in den beiden Gehirnregionen simultan aufnehmen und so herausfinden, welche Region nach einem Reiz zuerst aktiviert wird und inwiefern die beiden Bereiche zusammenarbeiten. Das könnte langfristig zu einem besseren Verständnis der Mechanismen führen, die für die bewusste Wahrnehmung von Sinneseindrücken entscheidend sind.


Originalpublikation:
Panagiotaropoulos TI, Deco G, Kapoor V, Logothetis NK (June-2012) Neuronal Discharges and Gamma Oscillations Explicitly Reflect Visual Consciousness in the Lateral Prefrontal Cortex Neuron 74(5) 924-935.


Ansprechpartner:
Dr. Theofanis Panagiotaropoulos
E-Mail: Opens window for sending emailtheofanis.panagiotaropoulos(at)tuebingen.mpg.de

Stephanie Bertenbreiter (Presse- & Öffentlichkeitsarbeit)
Tel.: 07071 601-1792
E-Mail: Opens window for sending emailpresse-kyb(at)tuebingen.mpg.de


Das Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik forscht an der Aufklärung von kognitiven Prozessen auf experimentellem, theoretischem und methodischem Gebiet. Es beschäftigt rund 300 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter aus über 40 Ländern und hat seinen Sitz auf dem Max-Planck-Campus in Tübingen. Das MPI für biologische Kybernetik ist eines der 80 Institute und Forschungseinrichtungen der Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V.


Neuronen im lateralen präfrontalen Teil des Frontallappens spiegeln den Inhalt unseres Bewusstseins wieder. Die rote Linie zeigt einen Reiz, der für eine Minute wahrgenommen wird, während die grüne Linie die neuronale Aktivität zeigt, wenn ein Reiz unterdrückt wird. Bild: Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik

Neuronen im lateralen präfrontalen Teil des Frontallappens spiegeln den Inhalt unseres Bewusstseins wieder. Die rote Linie zeigt einen Reiz, der für eine Minute wahrgenommen wird, während die grüne Linie die neuronale Aktivität zeigt, wenn ein Reiz unterdrückt wird. Bild: Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik