"Science" berichtet: RUB-Hirnforscher entdecken neue visuelle Zellgruppe

SPERRFRIST DONNERSTAG, 28. MÄRZ, 20.00 UHR

Bochum, 28.03.2002
Nr. 89


Blind für den Bruchteil einer Sekunde
Nervenzellen kehren ihre Funktion einfach um
„Science“ berichtet: Neue visuelle Zellgruppe entdeckt


Die schnellsten Bewegungen, die unser Körper machen kann,
sind die der Augen – die so genannten Sakkaden. Bochumer
Hirnforscher haben nun herausgefunden, warum wir während der
Sakkaden nichts sehen können. Professor Dr. Klaus-Peter
Hoffmann, Dr. Alexander Thiele, Michael Kubischik und Dr.
Peter Henning (Allgemeine Zoologie und Neurobiologie,
Fakultät für Biologie der RUB) haben Nervenzellen entdeckt,
die langsame Bewegungen sehen können, bei Sakkaden aber ihre
Funktion umkehren und die Wahrnehmung unterdrücken: Wir sind
für den Bruchteil einer Sekunde blind, um flimmerfrei sehen
zu können. Das Wissenschaftsmagazin „Science“ berichtet in
seiner aktuellen Ausgabe vom 29. März über die
bahnbrechenden Entdeckungen der RUB-Forscher. Sie leisten
damit einen entscheidenden Beitrag zu verstehen, wie das
Gehirn Informationen dynamisch verarbeitet.

Abbildung im Internet

Eine Abbildung steht am Ende dieser Presseinformation zum
Herunterladen bereit, s. u.
Bildunterzeile: Vergleich einer Sakkade (links) und der
Simulation einer Sakkade durch ein bewegtes Bild (rechts)

Selbstexperiment mit Sakkaden

Probieren Sie mal ein Experiment: Stellen Sie sich vor einen
Spiegel und schauen Sie auf  eines ihrer Augen. Dann schauen
Sie auf das andere Auge, wieder auf das erste und noch mal
wechseln: Was haben Sie gesehen? Ihre Augen, aber nicht ihre
Bewegung. Wiederholen Sie dieses Experiment mit jemandem,
der Ihnen über die Schultern schaut – diese Person wird
keine Probleme haben, Ihre Augenbewegung zu sehen.

Stabiles Sehen

Warum sind wir scheinbar blind, wenn unsere Augen solch
schnelle Bewegungen machen? Der Grund liegt darin, dass das
Gehirn ein stabiles Bild der Umwelt erzeugen muss. Die
Wahrnehmung wird während der Sakkade unterdrückt
(Fachbegriff: sakkadische Suppression), um flimmerfrei sehen
zu können. Der Vergleich mit einem Video verdeutlicht den
Clou: Wird bei der Aufnahme die Kamera ständig hin- und
herbewegt, entstehen verwackelte Bilder. Permanent sehen wir
jedoch feststehende, stabile Bilder, obwohl sich unsere
Augen zwei- bis dreimal pro Sekunde bewegen. Würden wir die
Welt wahrnehmen mit allen Augenbewegungen, die wir
tatsächlich machen, entstünde im Gehirn das gleiche
verwackelte Bild wie beim Video.

Dem Rätsel auf der Spur

Wie dieser lebenswichtige Mechanismus funktioniert,
diskutieren Forscher schon seit mehr als hundert Jahren.
Eine mögliche Erklärung lautete, dass die Gehirnbereiche,
die unsere Augen bewegen, eine Warnung in das visuelle
System senden (extraretinales Warnsignal), um die
Wahrnehmung kurzzeitig zu unterdrücken. Schon früh testeten
Neurobiologen diese Annahme mit Affen. In dem damals einzig
gut untersuchten Gehirnareal der Sehbahn fanden sie jedoch
keine Hinweise darauf, dass die Nervenzellen bei einer
Sakkade nichts sehen oder aktiv werden und Warnsignale
senden.

Suche im Detail

Des Rätsels Lösung musste also in anderen Arealen liegen,
die noch detaillierter Sehinformationen verarbeiten. Solche
Zentren im Gehirn, die inzwischen entdeckt wurden, sind
hochspezialisiert auf eine oder mehrere Funktionen – z. B.
auf Formen, Farben oder Bewegungen. MT (medio temporales
Areal) und MST (medio-superior temporales Areal) sind solche
Areale, die im Gehirn von Primaten vorkommen und auf
komplexe Bewegungsinformationen spezialisiert sind. Hier
setzte Klaus-Peter Hoffmann mit seinem Team an, um in
Experimenten mit Affen den Sakkaden auf den Grund zu gehen.

Experiment mit Primaten

Die Affen sollten einen unbewegten Punkt vor buntem
Hintergrund ansehen und dann die Augen auf einen zweiten
Lichtpunkt bewegen, also eine typische Sakkaden-Bewegung
machen. In einem zweiten Versuchsteil blickten die Affen
wieder auf einen still stehenden Lichtpunkt, lediglich der
Hintergrund bewegte sich – damit simulierten die Forscher
die Bildverschiebung, die sich bei der Sakkade im Auge
ergibt. Nun kam es darauf an, welche Nervenzellen die beiden
Aktivitäten – Bewegung der Augen und Bewegung des
Hintergrunds – unterscheiden konnten.

Erstaunliche Entdeckung

Die Neurobiologen entdecken in den Arealen MT und MST
Neuronen der besonderen Art, die auf eine bestimmte
Bewegungsrichtung spezialisiert sind, diese Orientierung
während einer Sakkade jedoch umkehren können. Sind es
Nervenzellen, die beispielsweise bevorzugt auf Bewegungen
nach rechts reagieren, so reagieren sie während der Sakkade
auf Bewegungen nach links, sie drehen ihre
Richtungsspezialisierung einfach um. Wird dieses Signal
vermischt mit dem anderer Nervenzellen, die ihre
Bewegungsausrichtung beibehalten, so kann das Gehirn die
widersprüchlichen Informationen nicht mehr eindeutig
interpretieren. Die Folge: Es nimmt gar kein bewegtes Bild
wahr.

Dynamisches Gehirn

Damit vermuten die Bochumer Neurobiologen, den Mechanismus
gefunden zu haben, der die Wahrnehmung der Bildbewegung bei
Sakkaden unterdrückt. Diese Erkenntnis ist von zentraler
Bedeutung für die Hirnforschung: Vor diesen Experimenten
ging die Neurobiologie davon aus, dass Nervenzellen ihre
Vorzugsrichtung für bewegte Reize nicht ändern. Das neue
Forschungsergebnis zeigt nun, dass eine extraretinale
Information Nervenzellen in der Sehbahn dazu bringen kann,
ihre ursprüngliche Funktion kurzzeitig umzukehren. Die
gefundene Zellgruppe in den Arealen MT und MST ist ein
anschauliches Beispiel, wie unser Gehirn Informationen
dynamisch verarbeitet.

Titelaufnahme

A. Thiele, P. Henning, M. Kubischik, K.-P. Hoffmann: Neural
Mechanisms of Saccadic Suppression, In: „Science“  vom
29.03.2002

Weitere Informationen

Professor Dr. Klaus-Peter Hoffmann, Allgemeine Zoologie und
Neurobiologie, Fakultät für Biologie der RUB, ND 7/31, Tel.
0234/32-24363, Fax: 0234/32-14185, E-Mail:
kph@neurobiologie.ruhr-uni-bochum.de


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Mit freundlichen Gruessen

Dr. Josef Koenig
RUB - Ruhr-Universitaet Bochum
- Pressestelle -
44780 Bochum
Tel: + 49 234 32-22830, -23930
Fax: + 49 234 32-14136
Josef.Koenig@ruhr-uni-bochum.de

Schauen Sie doch bei uns mal rein:
http://www.ruhr-uni-bochum.de/pressestelle

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