Dass wir Formen, Bewegungen oder Räume um uns herum sehen können, ist für die allermeisten Menschen so selbstverständlich, dass wir uns keine Gedanken darüber machen, welche Leistung unser Gehirn dabei eigentlich vollbringt. Forscherinnen der Universität Graz liefern nun neue, überraschende Erkenntnisse zum Ablauf dieser visuellen Verarbeitung. Grob gesagt haben die Wissenschafterinnen während ihrer Experimente neuronale Aktivität in einer speziellen Hirnregion gemessen, die bislang nicht primär mit dieser Art von visuellen Reizen verbunden wurde. „Das bedeutet, dass Sehen wesentlich komplexer ist als wir bisher angenommen haben“, erklärt die Erst-Autorin der Publikation, Ana Arsenovic vom Institut für Psychologie der Universität Graz.
Zwei Pfade, mehrere Aufgaben
Bislang ging die Neurowissenschaft davon aus, dass bei der visuellen Verarbeitung zwei Systeme eng ineinandergreifen, jedes aber eigene Aufgaben erfüllt. Während der so genannte ventrale Pfad für das Erkennen von Objekten zuständig ist, übernimmt der dorsale Pfad alles, was mit gerichteter Aufmerksamkeit und Verarbeitung von Bewegung zu tun hat. Projektleiterin Natalia Zaretskaya bringt ein Beispiel: „Stellen wir uns eine halb offene Tür vor, durch die wir gehen wollen, ohne anzustoßen. Der ventrale Pfad sagt uns: ‚Das ist eine Tür.‘ Der dorsale Pfad gibt uns die Information, wie wir uns verhalten müssen, damit wir durchpassen, ohne sie zu berühren.“
More than meets the eye
Doch so streng getrennt voneinander kann man die beiden Systeme nicht betrachten. Das zeigt die Publikation, die im renommierten Fachmagazin „The Journal of Neuroscience“ veröffentlicht wurde. Tatsächlich konnten die Wissenschafterinnen mittels funktioneller Magnetresonanztomografie auch in Regionen des hinteren Scheitellappens – wo der dorsale Pfad verläuft – Aktivität messen, wenn sie ProbandInnen statische, optische Illusionen zeigten. Sie griffen dabei auf so genannten „Kanizsa-Illusionen“ zurück.
Diese sind benannt nach dem italienischen Psychologen Gaetano Kanizsa (1913-1993), einem führenden Repräsentanten der Gestalttheorie in Italien – einer Wissenschaftsdisziplin, mit der das Institut für Psychologie der Universität Graz auch historisch eng verknüpft ist. Die von Kanizsa entworfenen, optischen Illusionen zeichnen sich dadurch aus, dass jeder Mensch darauf gleich reagiert. Sind die vier „Pacman“-Förmchen alle nach innen gerichtet, ergibt das für das menschliche Auge ein Quadrat, das heller und näher wirkt als der Hintergrund, obwohl es keine Unterschiede in der Farbe oder der Helligkeit der verwendeten Komponenten gibt – siehe Bild unten. „Hier ist das Ganze mehr als die Summe seiner Teile. Das Quadrat ist physikalisch nicht da, sondern entsteht erst im Auge des/der BetrachterIn“, fasst Anja Ischebeck, Leiterin des Fachbereichs Kognitive Psychologie und Neurowissenschaft und Co-Autorin der Publikation, zusammen.
Besseres Verständnis für Abläufe im Gehirn
Dass auch der dorsale Pfad bei der Verarbeitung dieser statischen, optischen Illusionen eine wichtige Rolle spielt, ist für die Fachwelt tatsächlich etwas Neues. Ana Arsenovic und Natalia Zaretskaya schlagen aber auch die Brücke von der Grundlagenforschung zu einem möglichen Anwendungsfeld: „Ein umfassendes Bild der visuellen Verarbeitung hilft uns auch zu verstehen, welche Symptome ein Schlaganfall in diesen Regionen des Gehirns verursachen kann.“ Dieses Wissen kann theoretisch auch für den Umgang mit Schlaganfall-PatientInnen relevant werden.
Diese Studie ist ein Teil des von BioTechMed-Graz finanzierten vierjährigen Projekts „Neuronale Mechanismen der subjektiven visuellen Wahrnehmung“ unter der Leitung von Natalia Zaretskaya. BioTechMed-Graz steht für gemeinsame Forschung für Gesundheit an der Schnittstelle von biomedizinischen Grundlagen, technologischen Entwicklungen und medizinischen Anwendungen. Als Forschungskooperation der Universität Graz, der Technischen Universität Graz und der Medizinischen Universität Graz stärkt BioTechMed-Graz Spitzenforschung, Kooperation und Vernetzung am Forschungsstandort Graz.
Publikation: Dissociation between attention-dependent and spatially specific illusory shape responses within the topographic areas of the posterior parietal cortex. The Journal of Neuroscience (2022). DOI: https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.0723-22.2022
