LONDON (IT BOLTWISE) – Neurowissenschaftler haben herausgefunden, wie das menschliche Gehirn eine einheitliche Realität aus fragmentierten Vorhersagen konstruiert. Eine neue Studie zeigt, dass das Gehirn die Welt zunächst in separate Vorhersagemodelle zerlegt, bevor es diese in einem zentralen Knotenpunkt zu einer kohärenten, subjektiven Erfahrung vereint. Diese Entdeckung könnte unser Verständnis von menschlicher Wahrnehmung und Kognition revolutionieren.
Neurowissenschaftler haben in einer bahnbrechenden Studie herausgefunden, dass das menschliche Gehirn unsere nahtlose Erfahrung der Welt dadurch konstruiert, dass es diese zunächst in separate Vorhersagemodelle zerlegt. Diese Modelle, die verschiedene Aspekte der Realität wie Kontext, Absichten von Menschen und mögliche Handlungen vorhersagen, werden dann in einem zentralen Knotenpunkt vereint, um unsere kohärente, fortlaufende subjektive Erfahrung zu schaffen. Die Forschung wurde in der Zeitschrift Nature Communications veröffentlicht.
Die Wissenschaftler hinter der neuen Studie schlugen vor, dass unser Weltmodell in mindestens drei Kerndomänen fragmentiert ist. Das erste ist ein “Zustandsmodell”, das den abstrakten Kontext oder die Situation repräsentiert, in der wir uns befinden. Das zweite ist ein “Agentenmodell”, das unser Verständnis anderer Menschen, ihrer Überzeugungen, Ziele und Perspektiven behandelt. Das dritte ist ein “Aktionsmodell”, das den Ablauf von Ereignissen und mögliche Wege durch eine Situation vorhersagt.
Um diese Theorie zu erforschen, führte das Forschungsteam eine Reihe von Experimenten mit funktioneller Magnetresonanztomographie durch, einer Technik, die Gehirnaktivität durch die Messung von Blutflussänderungen erfasst. In einem Hauptexperiment sahen sich 111 junge Erwachsene einen achtminütigen spannenden Ausschnitt aus einem Alfred-Hitchcock-Film an, während sie in einem Scanner lagen. Sie erhielten keine spezifischen Anweisungen außer dem Film zuzusehen, was es den Wissenschaftlern ermöglichte, die Gehirnaktivität während einer naturalistischen Erfahrung zu beobachten.
Die Analyse der Gehirnscans zeigte eine klare Arbeitsteilung im mittleren präfrontalen Kortex, einem Gehirnbereich, der mit höherem Denken assoziiert ist. Wenn die Online-Bewerter eine Änderung im Kontext des Films angaben, wurde der ventromediale präfrontale Kortex bei den gescannten Teilnehmern aktiver. Wenn die Perspektive oder Absichten eines Charakters klarer wurden, zeigte der anteromediale präfrontale Kortex mehr Aktivität. Und wenn die Handlung eine Wendung nahm, die die wahrscheinliche Abfolge zukünftiger Ereignisse veränderte, war der dorsomediale präfrontale Kortex beteiligt.
Die Forscher fanden auch heraus, dass diese Momente der Aktualisierung von Überzeugungen mit signifikanten Verschiebungen in den zugrunde liegenden neuronalen Mustern des Gehirns korrespondierten. Mithilfe eines rechnerischen Verfahrens namens Hidden Markov Model identifizierten sie Momente, in denen die stabilen Aktivitätsmuster in jeder präfrontalen Region abrupt übergingen. Diese neuronalen Übergänge im ventromedialen präfrontalen Kortex stimmten eng mit Aktualisierungen der “Zustands”-Überzeugungen überein.
Die Forscher konzentrierten sich auf den Precuneus, eine Region im hinteren Teil des Gehirns, die als wichtiger Knotenpunkt innerhalb des Default-Mode-Netzwerks bekannt ist, einem großflächigen Gehirnnetzwerk, das an inneren Gedanken beteiligt ist. Durch die Analyse der funktionellen Konnektivität fanden sie heraus, dass während der Aktualisierung von Überzeugungen jede spezialisierte präfrontale Region eine erhöhte Kommunikation mit dem Precuneus zeigte. Dies deutet darauf hin, dass der Precuneus als Integrationszentrum fungiert, das die aktualisierten Informationen von jedem Vorhersagemodul empfängt.
Die Wissenschaftler verbanden diesen Integrationsprozess mit der subjektiven Erfahrung. Mithilfe separater Bewertungen der emotionalen Erregung, einem Maß dafür, wie engagiert und vertieft die Zuschauer im Film waren, stellten sie fest, dass die Aktivität des Precuneus die emotionalen Höhen und Tiefen des Films eng verfolgte. Die einzelnen präfrontalen Regionen zeigten nicht diese starke Beziehung.
Um diese Ergebnisse zu bestätigen, replizierte das Team die wichtigsten Analysen mit einem anderen Datensatz, bei dem die Teilnehmer eine humorvolle gesprochene Geschichte hörten. Sie fanden dasselbe modulare System im präfrontalen Kortex und dieselbe integrative Rolle für den Precuneus, was zeigt, dass dies ein allgemeiner Mechanismus dafür ist, wie das Gehirn die Welt modelliert, unabhängig vom sensorischen Input.
Die Studie zeigt, dass unsere Erfahrung nicht nur ein einfaches passives Produkt unserer sensorischen Realität ist. Sie wird aktiv von unseren Vorhersagen angetrieben. Und diese kommen in verschiedenen Formen; über die Kontexte, in denen wir uns befinden, über andere Menschen und über unsere Pläne für die unmittelbare Zukunft. Jede dieser Vorhersagen wird aktualisiert, wenn die sensorische Realität mit unseren Vorhersagen übereinstimmt (oder nicht) und sich mit dieser Realität integriert, um unsere “aktuelle” Erfahrung zu formen.
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