Wie trennt das Gehirn Wahrnehmung und Erinnerung?

Zusammenfassung: Während frühere Studien darauf hindeuten, dass es eine Überschneidung zwischen Kognition und Gedächtnis gibt, stellt eine neue Studie fest, dass sich die beiden systematisch unterscheiden.

Quelle: New Yorker Universität

Ein Team von Wissenschaftlern hat herausgefunden, dass das Gehirn beim Erinnern an das, was wir gesehen haben, grundlegend anders funktioniert als beim ersten Sehen.

Während frühere Arbeiten zu dem Schluss kamen, dass es erhebliche Überschneidungen zwischen diesen beiden Prozessen gibt, erscheint die neue Studie in der Zeitschrift Naturkommunikationzeigt, dass sie sich methodisch unterscheiden.

„Es gibt zweifellos einige Ähnlichkeiten zwischen der Gehirnaktivität, wenn Menschen Dinge sehen und sich daran erinnern, aber es gibt auch signifikante Unterschiede“, sagt Jonathan Winwer, Professor für Psychologie und Neurowissenschaften an der New York University und leitender Autor der Studie.

„Diese Unterscheidungen sind notwendig, um das Gedächtnisverhalten und damit verbundene Schmerzen besser zu verstehen.“

„Wir glauben, dass diese Unterschiede mit der Struktur des visuellen Systems selbst zusammenhängen und dass die Prozesse des Sehens und des Gedächtnisses unterschiedliche Aktivitätsmuster innerhalb dieser Struktur erzeugen“, fügt Serra Favela, die Hauptautorin der Arbeit und Doktorandin in New York, hinzu Universität damals.

Jahrzehntelang wurde angenommen, dass die Erinnerung an das, was wir gesehen haben – einen Sonnenuntergang, ein Gemälde, das Gesicht einer anderen Person – bedeutet, denselben neuronalen Prozess zu reaktivieren, der verwendet wird, wenn man diese Bilder zum ersten Mal sieht. Die Beziehung zwischen diesen Aktivitäten – Weiterleitung (Vision) und Feedback (Erinnerung) – ist jedoch unklar.

Um dies zu untersuchen, führte das Forschungsteam, zu dem auch Bryce Kuhl, ein ehemaliger Assistenzprofessor an der New York University, gehörte, eine Reihe von Experimenten an Menschen durch.

Mithilfe der Technologie der funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRI) maßen die Wissenschaftler die Reaktionen des visuellen Kortex von Menschen, wenn sie Bilder (einfache geometrische Formen an verschiedenen Stellen auf einem Computerbildschirm) betrachteten und dann gebeten wurden, sich an ihr Make-up zu erinnern.

Die Vielfalt der Orte dieser visuellen Formen in Experimenten ermöglichte es den Forschern, die Gedächtnisaktivität im visuellen System auf sehr genaue Weise zu beobachten und zu verstehen.

Die Ergebnisse zeigten einige Ähnlichkeiten zwischen der Aktivität von Neuronen, als diese visuellen Formen anfänglich verarbeitet wurden, und als sie gebeten wurden, sich an sie zu erinnern – Teile des visuellen Kortex, wenn etwas zum ersten Mal gesehen wird (Wahrnehmung), breiten sich auch während der Gedächtnisverarbeitung aus.

Die Aktivität während des Gedächtnisses unterscheidet sich jedoch auch auf sehr systematische Weise von der Aktivität während der Wahrnehmung. Viele dieser Unterschiede beruhen darauf, wie visuelle Szenen im Gehirn gezeichnet werden. Das Gehirn hat Dutzende von visuellen Bereichen, um eingehende Bilder zu verarbeiten und zu speichern. Diese Regionen sind in einer Hierarchie angeordnet – eine Eigenschaft, die seit langem bekannt ist.

Genauer gesagt befindet sich der primäre visuelle Kortex (V1) am unteren Ende der Hierarchie, da er die erste Region ist, die visuelle Eingaben empfängt, und die visuelle Szene in feinen räumlichen Details abbildet. Dann werden die Signale entlang der nachfolgenden Gehirnkarten zur weiteren Verarbeitung weitergeleitet – zum sekundären visuellen Kortex oder V2, dann V3 usw.

Die primäre Verarbeitung durch den primären visuellen Kortex erfasst genau die räumliche Anordnung von Bildern, während höhere Gehirnregionen, wie der sekundäre visuelle Kortex, komplexere Informationen extrahieren – wie ist ein Objekt beschaffen? Was ist seine Farbe? Ist es eine Tasse oder eine Schüssel? Aber was an Komplexität gewonnen wird, geht an räumlicher Auflösung verloren.

„Der Nachteil besteht darin, dass diese höheren Regionen komplexere Informationen extrahieren und sich weniger für die genaue räumliche Anordnung des Bildes interessieren“, erklärt Wenwer.

In dem Naturkommunikation Die Forscher fanden heraus, dass beim Betrachten die Wahrnehmung eines kleinen Objekts einen kleinen Teil des primären visuellen Kortex, einen größeren Teil des sekundären visuellen Kortex und noch größere Teile des oberen Kortex aktiviert.

Sie stellten fest, dass dies aufgrund der bekannten Eigenschaften der visuellen Hierarchie erwartet wurde. Sie fanden jedoch heraus, dass dieser Fortschritt verloren zu gehen scheint, wenn ein visueller Reiz (z. B. Erinnerung) abgerufen wird.

Wissenschaftler sagen, dass dies der Art und Weise ähnelt, wie sich Tinte auf gestapelten Papierstücken ausbreitet. In der Wahrnehmung wird die Gehirnaktivität verteilter, je weiter Sie in der Organhierarchie vorrücken.

Im Gegensatz dazu beginnt die Tinte im Gedächtnis an der Spitze der Hierarchie, bereits verteilt, und kann sich nicht verengen, wenn sie sich zurückbildet, sodass die Aktivität relativ konstant bleibt.

siehe auch

Der Verlust der Progression während des Gedächtnisses kann erklären, warum sich das Erinnern an eine Szene vom Sehen unterscheidet und warum im Gedächtnis weniger Details verfügbar sind.

Über diese Wahrnehmung und Neues aus der Gedächtnisforschung

Autor: Pressebüro
Quelle: New Yorker Universität
Kontakt: Pressestelle – New York University
Bild: Foto gutgeschrieben an Jonathan Weinwer, NYU/NYU Department of Psychology

ursprüngliche Suche: uneingeschränkter Zugang.
„Wahrnehmung und Gedächtnis haben unterschiedliche räumliche Abstimmungseigenschaften im menschlichen visuellen KortexVon Serra e Favela et al. Naturkommunikation

Zusammenfassung

Wahrnehmung und Gedächtnis haben unterschiedliche räumliche Abstimmungseigenschaften im menschlichen visuellen Kortex

Es wird angenommen, dass die Reaktivierung früher kognitiver Aktivität dem Abruf des Langzeitgedächtnisses zugrunde liegt. Trotz der Beweise für diese Ansicht ist unklar, ob mnemotechnische Aktivität die gleichen Abstimmungseigenschaften aufweist wie nährende Wahrnehmungsaktivität.

Hier nutzen wir Populations-Future-Domain-Modelle, um Parameter der fMRI-Aktivität im menschlichen visuellen Kortex während des räumlichen Gedächtnisabrufs zu bestimmen.

Obwohl eine retikuläre Regulation während der Kognition und des Gedächtnisses vorhanden ist, sind auch signifikante methodologische Unterschiede in der Abstimmung offensichtlich. Während die räumliche Auflösung während der Wahrnehmung von frühen zu späten Sehbereichen um das Dreifache abnimmt, wird dieses Muster beim Abrufen von Erinnerungen nicht beobachtet.

Dieser Unterschied kann nicht durch Signal-Rausch-Reduzierung oder schlechte Leistung in Speicherexperimenten erklärt werden. Stattdessen zeigen wir durch die Simulation von Top-down-Aktivität in einem retikulären Modell des Kortex, dass diese Eigenschaft gut durch die hierarchische Struktur des visuellen Systems erklärt werden kann.

Zusammengenommen deuten experimentelle und Modellierungsergebnisse darauf hin, dass rechnerische Einschränkungen, die durch die Struktur des visuellen Systems auferlegt werden, die Genauigkeit der Gedächtnisreaktivierung im sensorischen Kortex begrenzen.