Wie unterscheidet Ihr Gehirn Erinnerungen von Wahrnehmungen?

Erinnerung und Wahrnehmung Sie scheinen völlig unterschiedliche Erfahrungen zu sein, und Neurowissenschaftler waren sich früher sicher, dass das Gehirn sie auch anders produziert. Aber in den 1990er Jahren zeigten Neuroimaging-Studien, dass Teile des Gehirns, von denen angenommen wurde, dass sie nur während der sensorischen Wahrnehmung aktiv sind, auch während des Gedächtnisabrufs aktiv sind.

„Es begann die Frage aufzuwerfen, ob sich die Erinnerungsrepräsentation wirklich von der Wahrnehmungsrepräsentation unterscheidet“, sagte er. Sam LingAußerordentlicher Professor für Neurowissenschaften und Direktor des Visual Neuroscience Lab an der Boston University. Könnte unsere Erinnerung beispielsweise an einen schönen Wald einfach eine Neuschöpfung der neuralen Aktivität sein, die es uns zuvor ermöglichte, ihn zu sehen?

„Die Debatte hat sich von dieser Debatte darüber, ob der sensorische Kortex beteiligt ist, zu einer Art ‚Oh, Moment mal, gibt es einen Unterschied?’“ entwickelt. “ Christoph Bäcker, ein Forscher am National Institute of Mental Health, der die Abteilung für Lernen und Plastizität leitet. „Das Pendel schwingt hin und her, aber es schwingt viel.“

Auch wenn es eine sehr starke neuronale Ähnlichkeit zwischen Erinnerungen und Erfahrungen gibt, wissen wir, dass sie niemals genau gleich sein können. „Die Leute lassen sich nicht verwirren“, sagte er. Sierra FavelaPostdoktorand an der Columbia University und Hauptautor eines kürzlich erschienenen Buches Naturkommunikation lernen. Die Arbeit ihres Teams hat mindestens einen Weg identifiziert, auf dem Erinnerungen und Wahrnehmungen von Bildern auf neuronaler Ebene unterschiedlich gruppiert werden.

Verschwommene Flecken

Wenn wir die Welt betrachten, fließen visuelle Informationen darüber durch die Fotorezeptoren der Netzhaut und in den visuellen Kortex, wo sie nacheinander in verschiedenen Gruppen von Neuronen verarbeitet werden. Jede Gruppe fügt dem Bild neue Ebenen der Komplexität hinzu: Einfache Lichtpunkte werden zu Linien und Kanten, dann zu Konturen, dann zu Formen und schließlich zu ganzen Szenen, die das verkörpern, was wir sehen.

In der neuen Studie konzentrierten sich die Forscher auf eine Funktion der Bildverarbeitung, die in frühen Gruppen von Neuronen so wichtig ist: wo sich Objekte im Raum befinden. Die Pixel und Linien, aus denen das Bild besteht, müssen sich an den richtigen Stellen befinden, sonst erzeugt das Gehirn eine zufällige, nicht unterscheidbare Verzerrung dessen, was wir sehen.

Die Forscher trainierten die Teilnehmer, sich die Positionen von vier verschiedenen Mustern auf einem Dartscheiben-ähnlichen Hintergrund zu merken. Jedes Muster wird an einer ganz bestimmten Stelle auf dem Brett platziert und mit einer Farbe in der Mitte des Bretts verknüpft. Jeder Teilnehmer wurde getestet, um sicherzustellen, dass er sich diese Informationen richtig eingeprägt hatte – wenn er zum Beispiel einen grünen Punkt sah, wusste er, dass sich die Sternform ganz links befand. Als die Teilnehmer dann die Orte der Muster erkannten und sich daran erinnerten, zeichneten die Forscher ihre Gehirnaktivität auf.

Die Gehirnscans ermöglichten den Forschern zu bestimmen, wie Neuronen registrieren, wo sich etwas befand, und wie sie sich später daran erinnerten. Jedes Neuron interessiert sich für einen einzelnen Bereich oder ein „rezeptives Feld“ in der Weite Ihres Blickfelds, z. B. die untere linke Ecke. Das Neuron wird „nur ausgelöst, wenn Sie etwas in diese kleine Stelle stecken“, sagte Favela. Neuronen, die auf einen bestimmten Punkt im Raum abgestimmt sind, neigen dazu, sich zusammenzuballen, was es einfacher macht, ihre Aktivität bei Gehirnscans zu erkennen.

Frühere Studien zur visuellen Wahrnehmung haben gezeigt, dass Neuronen in den frühen und unteren Verarbeitungsebenen kleine rezeptive Felder haben und Neuronen in höheren Ebenen größere. Dies ist sinnvoll, da Neuronen höherer Ebenen Signale von vielen Neuronen niedrigerer Ebene synthetisieren und Informationen über einen breiteren Bereich des Gesichtsfelds abbilden. Aber das größere Empfangsfeld bedeutet auch eine geringere räumliche Auflösung, was einen Effekt erzeugt, als würde man auf einer Karte einen großen Tintenklecks über Nordamerika platzieren, um New Jersey anzuzeigen. In Wirklichkeit handelt es sich bei der visuellen Verarbeitung während der Wahrnehmung um kleine, klare Punkte, die sich zu größeren, verschwommeneren, aber bedeutungsvolleren entwickeln.