Forscher haben bisher angenommen , dass Informationen, die von den Sehsinn geliefert wurde fast vollständig von seinem Einstieg in höheren Hirnregionen , über die visuelle Wahrnehmung erzeugt übertragen. " Daher war es eine Überraschung zu entdecken, dass die Datenmengen erheblich schon im primären visuellen Kortex reduziert , der Flaschenhals , die zum Großhirn ", sagt PD Dr. Dirk Jancke vom Institut für Neuroinformatik an der Ruhr-Universität . "Wir nehmen an, dass unsere intuitiv visuelle System erzeugt einen kontinuierlichen Strom von Bildern , so wie einer Videokamera. Wir haben jedoch jetzt gezeigt, dass die Sehrinde drückt redundante Information und Energie spart , indem sie häufig Weiterleiten Bilddifferenzen. "
Plus oder minus : zwei Kodierungsstrategien des Gehirns
Die Forscher aufgezeichneten Antworten der Neuronen auf natürliche Bildsequenzen, zum Beispiel Vegetation Landschaften oder Gebäuden. Sie schufen zwei Versionen der Bilder: eine vollständig und in dem sie systematisch entfernt hatte bestimmte Elemente, insbesondere vertikalen oder horizontalen Konturen. Wenn die Zeit zwischen den einzelnen Bildern war kurz, also 30 Millisekunden, vertreten die Neuronen komplette Bildinformation. Das änderte sich, als die Zeit, die in den Sequenzen länger als 100 Millisekunden. Nun, die Neuronen repräsentiert nur die Elemente, die neu sind oder fehlen, nämlich Bild Unterschiede waren. "Wenn wir eine Szene zu analysieren, die Augen führen sehr schnell Miniatur-Bewegungen, um die feinen Details zu registrieren", erklärt Nora Nortmann, Doktorand am Institut für Kognitionswissenschaft an der Universität Osnabrück und der RUB-Arbeitsgruppe Optical Imaging. Die Informationen über diese Details sind vollständig und unmittelbar von der primären Sehrinde weitergeleitet. "Wenn, auf der anderen Seite, die Zeit zwischen dem Blick ändert, ist länger, die Cortex-Codes werden nur die Aspekte in den Bildern, die sich geändert haben", so Nora Nortmann. So bestimmte Bildausschnitte abheben und interessante Orte sind leichter zu erkennen, wie die Forscher spekulieren.
"Unser Gehirn ist ständig auf der Suche in die Zukunft"
Diese Studie zeigt, wie Aktivitäten der visuelle Neuronen werden von vergangenen Ereignissen beeinflusst. " Die Neuronen Aufbau einer Kurzzeitgedächtnis , die konstante Eingangs enthält ", erklärt Dirk Jancke . Wenn etwas abrupt in der wahrgenommenen Bild Allerdings erzeugt das Gehirn eine Art von Fehlermeldung auf der Basis der letzten Bilder. Diese Signale geben nicht die Stromeingang , sondern von den Erwartungen der Weg der Stromeingang abweicht. Forscher haben bisher postuliert, dass diese so genannte prädiktive Codierung in höheren Hirnregionen stattfindet. " Wir haben gezeigt, dass das Prinzip gilt für die früheren Phasen der kortikale Verarbeitung auch ", schließt Jancke . "Unser Gehirn ist ständig auf der Suche in die Zukunft und Vergleichen Stromeingang mit den Erwartungen , die auf vergangenen Situationen auf der Basis entstanden . "
Beobachten Hirnaktivitäten im Millisekundenbereich
Um die Dynamik der neuronalen Aktivitäten im Gehirn im Millisekundenbereich zu überwachen , verwendet die Wissenschaftler spannungsabhängige Farbstoffe . Diese Stoffe fluoreszieren, wenn Nervenzellen elektrische Impulse erhalten und aktiv. Dank einer hochauflösenden Kamera-System und die nachfolgende rechnergestützte Analyse kann der neuronalen Aktivität über eine Oberfläche von einigen Quadratmillimetern gemessen werden. Das Ergebnis ist eine zeitlich und räumlich präzise Filmübertragungsprozessein neuronalen Netzen.