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Wie 'sprechen' Augen mit dem Gehirn, um visuelle Information zu ubermitteln? Und wie rekonstruiert das Gehirn taktile Empfindungen, die sich auf unserer Fingerspitze gebildet haben.
Wissenschaftler wissen bereits seit langem, das sensorische Informationen wie Fuhlen, Sehen und Horen in elektrische Impulse umgewandelt und von den Nervenbahnen zu den entsprechenden sensorischen Zentren im Gehirn weitergeleitet werden. Die nach dem von den Sinnesorganen erhaltenem raumlichen Muster angeordneten Daten werden dann verarbeitet, um ihre verschlusselte Botschaft zu enthullen.
Eine kurzlich durchgefuhrte Untersuchung von Dr. Ehud Ahissar vom Weizmann-Institut fur Wissenschaften legt jedoch nahe, das das Gehirn zur Verarbeitung taktiler Informationen mehr als nur die Bildung raumlicher Muster braucht - es mus den Rhythmus fuhlen. Die in der Juliausgabe der Zeitschrift Nature veroffentlichte Studie zeigt, das taktile Informationen sowohl als raumliche wie als zeitliche Daten verschlusselt werden. In einer Tierversuchsreihe entdeckten Ahissar und seine Kollegen der Abteilung fur Neurobiologie, das sich die Impulse kurz nach der Ubertragung des sensorischen Inputs in elektrische Impulse auf zwei parallele Bahnen verteilen. Die erste ist wahrscheinlich fur die raumlichen Daten zustandig, wahrend die zweite die zeitlichen Daten verarbeitet. 'Das Gehirn vergleicht die Zeitsteuerung der durch externe Stimuli aktivierten Zellen mit der inneren Zeitsteuerung anderer Gehirnzellen, die ahnlich wie ein Metronom funktionieren', sagt Ahissar.
Zur Aufklarung der funktionellen Bedeutung der zeitlichen Bahn, die bis dahin aufgrund technischer Schwierigkeiten nicht moglich war, entwickelte Ahissars Team eine verfeinerte experimentelle Strategie, die die Verwendung von Stimuli einschlos, die den in der Natur anzutreffenden Stimuli ahnlich sind.
Die Ergebnisse legen auch ein Wer- und Was-Schema nahe, das durch die Frequenz der eintreffenden Impulse codiert wird. Die zeitliche Bahn verarbeitet in erster Linie Stimuli mit niedrigen Frequenzen, die genugen, um die Position eines Objektes zu lokalisieren. Im Gegensatz dazu konzentriert sich die raumliche Bahn auf die Verarbeitung von Hochfrequenz-Stimuli, wodurch sie sich mehr fur die Darstellung von Objektmerkmalen eignet. 'Die meisten naturlichen Texturen sind auserst detailreich', erklart Ahissar. 'Man stelle sich vor, man fahrt mit dem Fingern uber ein Stuck Stoff. Je komplexer das Gewebe, auf desto mehr 'Hocker' taktiler Informationen stost man, was bedeutet, das eine grosere Menge eingehender Daten verarbeitet werden mus.'
Die vorliegende Untersuchung konnte zur Verbesserung taktiler Hilfen fur die Blinden beitragen. Diese Hilfsmittel wurden Ahissar zufolge ursprunglich den Bedurfnissen der bekannten Physiologie der Fingerspitze angepast, jedoch ohne Berucksichtigung der Verarbeitungsprozesse des Gehirns. So sind zum Beispiel die Buchstaben der Brailleschrift zu gros, so das Benutzer die Informationen oft zweimal abtasten mussen, um alle Daten zu erhalten und sie dann 'zusammenstuckeln' zu konnen. Die neuen Forschungsergebnisse, die nahelegen, das eine wirkungsvolle Verarbeitung taktiler Informationen in einem Zusammenhang erfolgen mus, konnten die relative Langsamkeit der meisten Braille-Leser erklaren. Wie bei so vielem im Leben, geht es auch hier um das richtige Timing.
Diese Untersuchung wurde von der Abramson-Familienstiftung, North Bethesda, Maryland, unterstutzt.
Das richtige Timing: Kurz nachdem der sensorische Input in elektrische Impulse ubertragen wurde, ve ...
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Merkmale dieser Pressemitteilung:
Biologie, Ernährung / Gesundheit / Pflege, Informationstechnik, Medizin
überregional
Forschungsergebnisse, Forschungsprojekte
Deutsch
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