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Das Gehirn kann Bilder nur für 13 Millisekunden klassifizieren
Computerverarbeitungsgeschwindigkeiten scheinen jedes Jahr exponentiell zuzunehmen. Aber eine neue Studie legt nahe, dass der ursprüngliche Computer, das menschliche Gehirn, Bilder verarbeiten kann, die die Augen für nur 13 Millisekunden sehen - eine Geschwindigkeit, die viel schneller ist als bisher angenommen.
Die Studie, die von Neurowissenschaftlern am Massachusetts Institute of Technology (MIT) durchgeführt wurde, wurde kürzlich in der Zeitschrift veröffentlicht Aufmerksamkeit, Wahrnehmung und Psychophysik.
Obwohl frühere Studien die schnellste Geschwindigkeit, mit der das Gehirn Bilder verarbeiten kann, auf 100 Millisekunden anzeigten, erhöhten die Forscher vom MIT allmählich die Geschwindigkeit, bis die Antworten der Probanden nicht besser als der Zufall waren.
Um die Studie durchzuführen, bat das Team - unter der Leitung von Mary Potter, Professorin für Gehirn- und Kognitionswissenschaften - die Teilnehmer, nach einem bestimmten Bild zu suchen - zum Beispiel "Picknick" oder "lächelndes Paar" - während sie eine Serie von sechs oder zwölf Jahren sahen Bilder für zwischen 13 und 80 Millisekunden.
Prof. Potter bemerkt, dass die Vision funktioniert, um Konzepte zu finden, eine schnelle Art der Verarbeitung, die dabei helfen kann, die Augen auf ihr nächstes Ziel zu richten. Sie erklärt:
"Die Aufgabe der Augen besteht nicht nur darin, die Informationen ins Gehirn zu bringen, sondern das Gehirn schnell genug darüber nachzudenken, was man als nächstes betrachten sollte. Also kalibrieren wir im Allgemeinen unsere Augen so, dass sie sich bewegen so oft wie möglich im Einklang mit dem, was wir sehen. "
Die Teilnehmer zeigten bessere Leistungen als der Zufall bei höheren Geschwindigkeiten
Wenn den Teilnehmern eine schnelle Abfolge von Fotos in 13-Millisekunden-Schritten gezeigt wurde, erbrachten sie bessere Ergebnisse als der Zufall, wenn sie bestimmte Konzeptfotos wie "Picknick" zurückriefen.
Die Forscher erklären, dass "Verarbeitungsschleifen", bei denen visuelle Information von der Netzhaut zur "Spitze" der visuellen Verarbeitungskette im Gehirn und dann wieder zurück für mehr Verarbeitung fließt, früher für notwendig erachtet wurden, um bestimmte Szenen zu identifizieren Objekte.
Als solche erwarteten sie eine erhebliche Leistungsabnahme um die 50-Millisekunden-Marke zu beobachten, zu der Zeit, in der andere Studien darauf hinwiesen, dass visuelle Informationen erforderlich sind, um eine solche Schleife zu vervollständigen.
Aber sie stellten fest, dass die Teilnehmer weiterhin besser arbeiteten als der Zufall, als die Belichtungszeit von 80 Millisekunden auf 53, 40, dann 27 und schließlich 13 Millisekunden fiel, was die schnellste Geschwindigkeit war, die ihr Computermonitor bewältigen konnte.
"Dies passte nicht wirklich zu der uns bekannten wissenschaftlichen Literatur oder zu einigen gemeinsamen Annahmen, die meine Kollegen und ich für das hatten, was man sehen kann", sagt Prof. Potter.
Da die Bilder zunehmend schneller gezeigt wurden, glaubt sie, dass die bessere Leistung der Probanden auf die Praxis zurückzuführen ist, die sie bei der schnellen Erkennung hatten.
"Feedforward-Verarbeitung" genug, damit das Gehirn sich Konzepte merken kann
Prof. Potter sagt, dass sie und ihr Team in der Lage waren, "mehr Beweise für Wissen zu zeigen als in früheren Experimenten, in denen die Menschen nicht wirklich Erfolg erwartet hatten und nicht sehr danach suchten."
Die Studie zeigt, dass "feedforward processing", also der einseitige Informationsfluss von der Netzhaut durch visuelle Verarbeitungszentren im Gehirn, ausreicht, damit das Gehirn Konzepte erkennen kann, ohne mehr Rückkopplungsverarbeitung durchführen zu müssen.
Darüber hinaus fügen die Forscher hinzu, dass, obwohl die Bilder nur für 13 Millisekunden gesehen wurden, bevor das nächste Bild erschien, die Ergebnisse darauf hindeuten, dass ein Teil des Gehirns weiterhin die Bilder länger verarbeitet.
Prof. Potter sagt, dass in einigen Fällen die Teilnehmer nicht nach dem Vorhandensein eines bestimmten Bildes gefragt wurden, bevor sie die ganze Sequenz gesehen hatten, und fügten hinzu:
"Wenn Bilder nach 13 Millisekunden gelöscht würden, könnten die Menschen niemals nach der Sequenz positiv reagieren. Es muss etwas im Gehirn sein, das diese Information mindestens so lange beibehalten hat."
Sie stellt fest, dass die Fähigkeit, Bilder zu identifizieren, die für eine so kurze Zeitspanne gesehen wurden, dem Gehirn helfen kann, zu entscheiden, wo die Augen fokussiert werden sollen.
Das Team erforscht nun, wie lange visuelle Informationen für kurze Zeit im Gehirn gehalten werden können und untersucht - mittels Magnetoenzephalographiescannern - welche Gehirnregionen aktiv sind, wenn eine Person die Identifizierungsaufgabe erfüllt.
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