Noch im Erwachsenenalter wird die optische Wahrnehmung des Menschen durch Lernen optimiert, haben deutsche Wissenschaftler aufgedeckt. Die Nervenzellen des Gehirns werden dabei neu vernetzt. Offenbar betrifft diese Veränderung auch die Sehareale, in denen das Erblickte verarbeitet wird.

Forscher vom Tübinger Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik haben untersucht, warum wiederholtes Erblicken das Erkennen begünstigt. Bislang war unklar, welche Prozesse im Gehirn diese Verbesserung bewirken. Gregor Rainer, Han Lee und Nikos Logothetis trainierten Affen, bestimmte Naturmotive in Computerbildern zu identifizieren, auch wenn diese durch visuelles Rauschen unterschiedlich stark unkenntlich gemacht worden waren.

Die Affen sahen ein bestimmtes Bild und signalisierten dann, ob ein folgendes Bild mit dem ersten überein stimmte. Während des Versuchs wurde die Aktivität von Gehirnregionen gemessen, in denen von den Augen über die primäre Sehrinde geleitete visuelle Signale verarbeitet werden. Diese so genannten «Sehareale» leiten die visuellen Signale wiederum an «höhere» kognitive Hirnareale im Temporal- und Frontallappen weiter. Dort findet das Erkennen von Dingen und Personen statt.

Wie die MPI-Forscher in der aktuellen Ausgabe des Magazins «Public Library of Science – Biology» berichten, waren die Sehareale bei verrauschten Bildern besonders aktiv, während unbekannte oder unverrauschte Bilder kaum Aktivität hervor riefen. Im Versuchsverlauf verbesserten die Tiere die Wahrnehmung der teilweise unkenntlichen Bilder.

Um heraus zu finden, wie die Nervenzellen der Sehareale dazu beitragen, untersuchten die Forscher die Augenbewegungen der Affen. Es zeigte sich, dass die Augenbewegungen durch das Lernen bei den Originalen und den dazu gehörigen verrauschten Bildern überein gebracht wurden. Die Affen konzentrierten ihre Aufmerksamkeit auf herausragende Eigenschaften der Bilder und konnten auf diese Weise auch die verrauschten Versionen der Originalbilder erkennen.

Besondere Bedeutung kommt dabei dem Sehareal V4 zu, teilte das MPI am heutigen Dienstag mit. Seine Nervenzellen gleichen die Undeutlichkeit visueller Inhalte aus, indem sie verschiedene Gehirnregionen miteinander koordinieren. Auf diese Weise können auch uneindeutige Bilder richtig interpretiert werden.

Das Erkennen komme durch das Zusammenwirken der «niederen» sensorischen Regionen mit den «höheren» kognitiven Hirnarealen zustande. Die fortwährend auf der Netzhaut ankommenden Signale werden dazu mit den Erwartungen und Erfahrungen des Gehirns verrechnet. Dieser Prozess findet bereits in den Seharealen statt, sagen die Forscher. Wir sehen folglich das, was wir gelernt haben zu erkennen. (nz)