Im primären visuellen Kortex feuern Neuronen besonders stark, wenn Vorhersagefehler auftreten. Und, anders als bisher angenommen, sind bei korrekten Vorhersagen Hirnwellen im Gammabereich besonders ausgeprägt.
Jeder, der sich schon mal auf eine wichtige Aufgabe konzentrieren musste, weiß, wie schwierig dies ist, wenn sich dabei um einen herum Leute unterhalten. Ganz besonders, wenn sie unnötig viel reden. Vor einem ähnlichen Problem steht der primäre visuelle Kortex, auch V1 genannt, ebenfalls immer wieder: Dort setzt das Aufblitzen eines Bildes auf der Netzhaut Millionen von Neuronen in Gang. Ihre Aufgabe ist es, die visuellen Informationen zu segmentieren und zu filtern, um eine genaue und nützliche Darstellung dessen zu erzeugen, was das Auge sieht. Dafür sprechen benachbarte Neuronen miteinander. Das kann redundant sein, wenn sie ähnliche Dinge sehen.
Der Hirnabschnitt V1 kann nicht um Ruhe bitten, so wie wir. Er hat aber Mechanismen, mit denen diese unnötigen Gespräche vermieden werden können. Einer dieser Mechanismen ist die prädiktive Kodierung. Dabei werden die Vorhersagen im Gehirn mit den tatsächlichen sensorischen Eingaben verglichen und nur die Vorhersagefehler an den nächst höheren Bereich des visuellen Kortex weitergegeben. Die Nervenzellen in V1 können also vorhersagen oder ergänzen, was ihre Nachbarn sagen wollen, weil sie die gleichen oder sehr ähnlichen Teile eines Bildes sehen. Somit müssen sich nicht alle gleichzeitig zu Wort melden. Und das Gehirn kann sich auf die wichtigen Dinge konzentrieren.
Tests mit natürlichen Objekten
Forschende des Ernst Strüngmann Institute (ESI) for Neuroscience haben nun gezeigt, dass in diesem Zusammenhang Synchronisation und Feuerungsrate von Nervenzellen wichtige, wenngleich unterschiedliche Rolle spielen. Ihre Ergebnisse haben sie jüngst in der renommierten Fachzeitschrift Neuron veröffentlicht.
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