Räumliches Sehen benötigt zwei Augen. Beide sehen die Objekte leicht unterschiedlich; das Gehirn berechnet aus dem Vergleich der beiden Bilder Daten wie Entfernung, Geschwindigkeit, Größe und Formen. Für jeden dieser Parameter sind einzelne Gehirnzellen verantwortlich, die sich – sozusagen arbeitsteilig – jeweils um einen Teil der benötigten Informationen kümmern. So weit, so bekannt. Wie diese Informationen allerdings zusammengebracht werden, wie also das Gehirn zum Beispiel zu der Information kommt, dass der Schnellball uns treffen wird, wie groß er ist und wann er trifft, war bislang unklar.

Differenzen zwischen den beiden Augen steuern

Wissenschaftler der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg (OvGU), der Universität Oxford, des Leibniz-Instituts für Neurobiologie in Magdeburg und der Universität Pisa sind nun dieser Frage nachgegangen. Sie haben mit besonders empfindlicher, hochauflösender Magnetresonanztomografie (MRT) die Gehirne von Versuchspersonen untersucht, während die sich speziell entwickelte 3D-Modelle ansahen. Indem die Forscher linkes und rechtes Auge mithilfe eines speziellen Betrachtungsgeräts unabhängig voneinander mit Bildern versorgen konnten, konnten die zeitlichen Differenzen zwischen beiden Augen gesteuert werden.

Tiefe des Objekts beeinflusst Blutfluss im Gehirn

Das Ergebnis: Wenn die Differenz beider Bilder (und damit auch die Tiefe des Objekts) verändert wurde, konnten im visuellen Cortex, also dem Sehlappen, in dem die visuellen Informationen verarbeitet werden, kleinere Veränderungen im Blutfluss im Bereich von 1 bis 2 Millimetern festgestellt werden. Die Schlussfolgerung: Das Gehirn nutzt Gruppen von Nervenzellen – sogenannte rezeptive Felder –, die jeweils auf spezifische Merkmale reagieren. Diese Organisation bildet die Grundlage für die blitzschnelle Verarbeitung visueller Eindrücke.

Medizin, Robotik, VR

Nach Aussage der beteiligten Wissenschaftler lieferten die Studienergebnisse "wichtige Hinweise für die Diagnose und mögliche Behandlung zentraler Sehstörungen, die nicht im Auge selbst, sondern im Gehirn" entstehen: "Wir können nun sehr genau verfolgen, wie das Gehirn räumliche Informationen verarbeitet", so Studienleiter Andrew Parker, Professor für Biologie an der OvGU. "Damit verstehen wir besser, wie Störungen der Tiefenwahrnehmung entstehen und wie man sie künftig diagnostizieren oder behandeln könnte." Zudem erkläre die Arbeit ein grundlegendes Prinzip der visuellen Orientierung, das für Medizin, Robotik, Virtual-Reality-Systeme und andere technologische Anwendungen von Bedeutung sei.

Links/Studien

Zur Studie: Receptive fields from single-neuron recording and MRI reveal similar information coding for binocular depth

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