Wie differenzieren unsere Gehirne Informationen über Orte und Gesichter?

Neurowissenschaftler zeigen auf, wie das Gehirn die Aufmerksamkeit auf Objekte wie das Gesicht eines Menschen lenken kann, wenn es mit einer Reihe von visuellen Informationen konfrontiert wird.

Diese Art von Aufmerksamkeit - die es uns ermöglichen würde, ein Gesicht auszuwählen, das wir aus einer Menschenmenge erkennen - wird als "Objekt-basierte Aufmerksamkeit" bezeichnet. Wissenschaftler wussten bisher viel weniger darüber als "räumliche Aufmerksamkeit", die sich auf einen bestimmten Ort konzentriert.

Aber das Team hinter der neuen Studie vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) findet heraus, dass diese beiden Varianten der Aufmerksamkeit tatsächlich ähnliche Mechanismen und verwandte Gehirnregionen verwenden.

"Die Interaktionen sind überraschend ähnlich denen in der räumlichen Aufmerksamkeit", sagt Robert Desimone, der Doris und Don Berkey Professor für Neurowissenschaften, Direktor des MIT McGovern Institut für Hirnforschung und leitender Autor der Zeitung. "Es scheint, als wäre es ein paralleler Prozess mit verschiedenen Bereichen."

Sowohl die räumliche als auch die objektbasierte Aufmerksamkeit wird vom präfrontalen Kortex gesteuert - der Hirnregion, die die meisten kognitiven Funktionen steuert. Der präfrontale Kortex entscheidet, welche Bereiche des visuellen Kortex sensorische Inputs erhalten. Zum Beispiel wird der visuelle Kortex bei räumlicher Aufmerksamkeit auf den zugewiesenen Fokusbereich innerhalb des Feldes dessen, was der Betrachter sehen kann, abgebildet.

Prof. Desimone und Team - die ihre Ergebnisse in der Zeitschrift veröffentlicht haben Wissenschaft - fanden heraus, dass in objektbasierter Aufmerksamkeit ein Bereich des präfrontalen Kortex, der als inferior frontal junction (IFJ) bezeichnet wird, visuelle Bearbeitungsbereiche so einstellt, dass bestimmte Objekttypen erkannt werden.

Zusammenarbeiten - IFJ, FFA und PPA

Die IFJ - die es uns ermöglicht, Informationen während der Ausführung einer Aufgabe zu sammeln und zu koordinieren - hat zwei Hauptverbündete, die Objekt-basierte Aufmerksamkeit erleichtern.

Dies sind eine Hirnregion, die für die Bearbeitung von Gesichtern zuständig ist, bekannt als "fusiform facet area" (FFA), und eine Gehirnregion, die Informationen über Orte verarbeitet - "the parahippocampal place area" (PPA).

Um die Beziehung zwischen diesen Hirnarealen zu untersuchen, scannten die Forscher mithilfe von Magnetoenzephalographie die Gehirne von Teilnehmern, denen eine Reihe von überlappenden Bildern von Gesichtern und Häusern präsentiert wurde.

Die beiden Bilder wurden den Probanden in unterschiedlichen Rhythmen präsentiert - zwei Bilder pro Sekunde und 1,5 Bilder pro Sekunde.

Studienautor Daniel Baldauf, ebenfalls vom McGovern Institute, sagt:

"Wir wollten jeden Stimulus mit unterschiedlichen Rhythmen frequenzmarkieren. Wenn man sich die gesamte Gehirnaktivität anschaut, kann man Signale unterscheiden, die mit der Verarbeitung jedes Stimulus beschäftigt sind."

Die Teilnehmer wurden angewiesen, auf Gesichter oder Häuser zu achten. Dieser Test wurde entwickelt, um objektbasierte Aufmerksamkeit statt räumlicher Aufmerksamkeit zu messen, weil die Gehirne der Teilnehmer sie nicht anhand von räumlichen Informationen unterscheiden konnten, da sich die Gesichter und Häuser in der gleichen Position befanden.

Als die Versuchspersonen aufgefordert wurden, Gesichter zu betrachten, synchronisierten sich FFA und IFJ in der Gehirnaktivität. Und als die Untertanen aufgefordert wurden, Häuser anzusehen, synchronisierten sich PPA und IFJ.

Ein weiterer Magnetresonanztomographiescanner (MRI) fand ebenfalls heraus, dass das IFJ sowohl mit dem FFA als auch mit dem PPA "gut verbunden" ist.

Die MIT-Neurowissenschaftler untersuchen nun, wie das Gehirn in der Lage ist, den Fokus zwischen verschiedenen Arten von sensorischen Inputs, wie zum Beispiel Schall und Sehen, zu verschieben. Aus dieser Forschung heraus interessiert es sie zu sehen, ob Menschen trainiert werden könnten, die Gehirn-Interaktionen zu kontrollieren, die ihre Aufmerksamkeit besser fokussieren würden.

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