Unterschiedliche neuronale Mechanismen bestimmen visuelle Aufmerksamkeit

Donnerstag, 30. Oktober 2008

Göttingen – Verschiedene neuronale Mechanismen sind dafür verantwortlich, auf welche Weise visuelle Reize im Gehirn repräsentiert werden. Das berichtet eine Arbeitsgruppe um Stefan Treue, Laura Busse und Steffen Katzner vom Bernstein Zentrum für Computational Neuroscience und dem Deutschen Primatenzentrum in Göttingen in den Proceedings of the National Academy of Sciences (2008; 105:16380-16385).

Die Aufmerksamkeit bestimmt entscheidend mit, auf welche Weise visuelle Reize im Gehirn repräsentiert werden. „Suchen wir ein bestimmtes Objekt, so lenken wir unsere Aufmerksamkeit willentlich auf ein Ziel. Wir nehmen das Gesuchte schon in der Peripherie unseres Gesichtsfeldes wahr und ignorieren andere Objekte“, hieß es aus der Arbeitsgruppe.

Darüber hinaus könnten aber auch markante Ereignisse in der Umwelt unsere Aufmerksamkeit automatisch auf sich ziehen, zum Beispiel ein sich näherndes Fahrzeug. Diese reflexartige Aufmerksamkeitssteuerung stehe zu wesentlich geringeren Teilen unter willentlicher Kontrolle. Beiden Formen der Aufmerksamkeitszuwendung liegen offenbar unterschiedliche neuronale Mechanismen zugrunde.

In ihren Experimenten trainierten die Wissenschaftler Makaken, an einem Computerbildschirm visuelle Aufgaben auszuführen. Die Tiere lernten, ihre Aufmerksamkeit auf einen bestimmten Ausschnitt des Gesichtsfeldes zu lenken und Veränderungen in diesem Bereich per Knopfdruck anzuzeigen. Ein visuelles Signal außerhalb des Fokus signalisierte ihnen dann, ihre Aufmerksamkeit auf einen anderen Bildbereich zu richten.

Somit kamen in diesem Versuchsablauf beide Formen der Aufmerksamkeitssteuerung zum Tragen: Ein kurzes, markantes Signal zog die Aufmerksamkeit des Affen auf sich, die daraufhin erfolgende Lenkung der Aufmerksamkeit auf einen anderen Bereich des Gesichtsfeldes war hingegen willentlich gesteuert.

Während des Versuchs registrierten die Wissenschaftler die Aktivität einzelner Nervenzellen, die für die visuelle Reizverarbeitung zuständig sind, in der Hirnrinde des Tieres. Diejenigen Zellen, die den Bereich des Gesichtsfeldes verarbeiten, dem der Affe seine Aufmerksamkeit schenkt, sind aktiver als solche, die für die unbeachteten Regionen zuständig sind.

In diesen Versuchen war der Zeitverlauf der Aufmerksamkeitssteuerung auf den Bruchteil einer Sekunde genau messbar. Da das markante Signal, der Hinweisreiz, sowohl die reflexartige Aufmerksamkeitsänderung verursachte als auch das Zeichen zum willentlichen Wechsel der Aufmerksamkeit war, ließen sich die Reaktion einzelner Zellen auf beide Formen der Aufmerksamkeitssteuerung vergleichen.

Die willentliche Aufmerksamkeitssteuerung, so zeigten die Forscher, verläuft wesentlich langsamer als die reflexartige. Nachdem die Aufmerksamkeit kurz durch den Hinweisreiz abgelenkt wurde, kehrte sie zunächst zum Ausgangspunkt zurück. Erst mit einer Verzögerung von etwa 150 Millisekunden erfolgte die willentliche Fokussierung auf den neu signalisierten Bereich des Gesichtsfeldes.

Dieser Befund lässt nach Angaben der Forscher den Schluss zu, dass unterschiedliche neuronale Mechanismen für die beiden Formen der Aufmerksamkeitssteuerung verantwortlich sind. „Derartige Untersuchungen haben klinische Relevanz: Erst ein genaueres Verständnis der Wahrnehmungprozesse auf neuronaler Ebene ermöglicht eine adäquate Behandlung von physiologisch oder psychologisch bedingten Aufmerksamkeitsstörungen“, hieß es aus Göttingen. © hil/aerzteblatt.de