Neurowissenschaftler am California Institute of Technology in Pasadena haben Neuronen identifiziert, die für die Wahrnehmung visueller Informationen und die Erstellung eines visuellen Bildes verantwortlich sind. Dies wurde durch ein psychologisches Phänomen erreicht, das als binokulare Rivalität bezeichnet wird. Der Artikel von Wissenschaftlern wurde in der Zeitschrift Nature veröffentlicht.
Binokulare Rivalität tritt auf, wenn die Augen völlig unterschiedliche visuelle Informationen an das Gehirn übertragen. Um ein vollständiges visuelles Bild zu erstellen, kombiniert das Gehirn normalerweise die Signale beider Augen miteinander. Für den Fall, dass ein Auge ein Bild sieht, das in keiner Weise mit dem korreliert, was das andere Auge sieht, entsteht eine Situation, in der eine Person abwechselnd das eine oder andere Bild sieht. In diesem Fall wird die "zusätzliche" Information einfach unterdrückt, ohne unser Bewusstsein zu erreichen.
Wissenschaftler wandten sich diesem Phänomen zu, um festzustellen, welche Neuronen in der Großhirnrinde für die Umschaltung der Wahrnehmung von einem Bild zum anderen verantwortlich sind. Das Experiment umfasste neun Patienten mit Epilepsie, in deren Gehirn Elektroden implantiert wurden, um die Aktivität bestimmter Bereiche des Zentralnervensystems aufzuzeichnen. Die Freiwilligen erhielten eine Reihe von Bildern zum Anschauen, und es wurden Muster identifiziert, die eine Reaktion in Neuronen auf der medialen Oberfläche des temporalen Kortex hervorriefen, und in solchen, die dies nicht taten. Die Bilder wurden zu Paaren zusammengefasst, von denen jedes Zeichnungen beider Typen enthielt.
Während des Tests wurden ein paar Bilder vor die Augen der Freiwilligen gestellt, um eine binokulare Rivalität zu erzeugen. Die Patienten drückten Knöpfe und notierten, welches der beiden Bilder sie sahen, wie lange diese Wahrnehmung dauerte und wann sich die Wahrnehmung von einem Bild zum anderen verschob. Jede Sitzung, in der den Teilnehmern ein Paar Zeichnungen gezeigt wurde, dauerte 90 bis 120 Sekunden, und zwischen den Bildern gab es 21 bis 68 Übergänge.
Wissenschaftler konnten einzelne Neuronen identifizieren, die spezifisch auf ein bestimmtes Bild reagieren. Gleichzeitig erfolgte das Ein- und Ausschalten dieser Zellen in der anterioren cingulären Kortikalis der Gehirnhälften und in der prä-zusätzlichen motorischen Kortikalis (Prä-SMA) nicht nur im Moment des visuellen Übergangs, sondern auch bis zu zwei Sekunden davor. Im Temporallappen ging die neuronale Reaktion dem Tastendruck etwa eine Sekunde voraus.
Wie die Wissenschaftler in dem Artikel schreiben, zeigen die Ergebnisse, dass neuronale Netze, die die Temporal- und Frontallappen der Gehirnhälften bedecken und an unbewussten Prozessen beteiligt sind, eine wichtige Rolle bei der Bildung des menschlichen Bewusstseins spielen. Darüber hinaus konnten die Forscher Neuronen identifizieren, die in der Hierarchie der visuellen Informationsverarbeitung eine höhere Position einnehmen als Nervenzellen im temporalen inferioren Kortex, die zuvor in Experimenten mit Primaten identifiziert wurden.
