Unser Gehirn kann die physischen Barrieren eines Raums in nur 100 Millisekunden abbilden

Unser Gehirn kann die physischen Barrieren eines Raums in nur 100 Millisekunden abbilden
Unser Gehirn kann die physischen Barrieren eines Raums in nur 100 Millisekunden abbilden
Anonim

Ein Team von Neurowissenschaftlern hat einen Bereich des menschlichen Gehirns identifiziert, der Barrieren wahrnimmt, die den passierbaren Raum um uns herum definieren, wie Wände oder Decken, damit wir uns sicher durch unsere Umgebung bewegen können.

Dieser Bereich des Gehirns verarbeitet unsere räumlichen Einschränkungen mit unglaublich hoher Geschwindigkeit und trägt wahrscheinlich zu unserem sofortigen Gefühl für unsere neue Umgebung bei. Die Studie wirft ein neues Licht auf die komplexen Berechnungen unseres Gehirns.

Der leitende Studienautor Dr. Nikolaus Kriegescourt ist leitender Forscher am Mortimer B. Zuckerman Mind Brain Behavior Institute der Columbia University.

"Das Sehen gibt uns ein fast augenblickliches Gefühl dafür, wo wir uns im Raum befinden, und insbesondere die Geometrie von Oberflächen - Erde, Wände -, die unsere Bewegung einschränken. Es scheint uns so einfach, erfordert aber die koordinierte Aktivität mehrerer Bereiche des Gehirn", sagte der Arzt Kriegescourt.

"Wie Neuronen zusammenarbeiten, um uns dieses Gefühl für unsere Umgebung zu vermitteln, bleibt ein Rätsel. Mit dieser Forschung sind wir der Lösung dieses Rätsels einen Schritt näher gekommen."

Mit zwei hochmodernen Bildgebungstechnologien des Gehirns untersuchten die Wissenschaftler die mentalen Reaktionen von Freiwilligen, wenn ihnen Bilder verschiedener dreidimensionaler Szenen gezeigt wurden. Das Bild mag einen typischen Raum mit drei Wänden, einer Decke und einem Boden darstellen, wurde dann aber durch das Entfernen der Wand oder Decke drastisch verändert.

„Indem wir dies für jeden Teilnehmer wiederholt tun, während wir die Bilder methodisch verändern, können wir herausfinden, wie ihr Gehirn jede Szene kodiert“, sagte Studienautorin Dr. Linda Henriksson.

Die okzipitale Region, die eine mittlere Ebene der kortikalen Verarbeitung darstellt, wurde im Gehirn der Teilnehmer hervorgehoben.

"Frühere Forschungen haben gezeigt, dass Neuronen Szenen codieren, nicht isolierte Objekte", sagte Dr. Kriegescourt.

Nach der Analyse der Bilder des Gehirns stellte das Team fest, dass die Aktivität der Regionen die Geometrie der Szenen widerspiegelt. Die Aktivitätsmuster in diesem Bereich des Gehirns spiegeln das Vorhandensein oder Fehlen jeder Komponente wie einer Decke oder einer Wand wider und projizieren ein detailliertes Bild der Gesamtkonfiguration.

Der Gehirnbereich schien das Aussehen der verschiedenen Komponenten zu ignorieren, um sich ausschließlich auf geometrische Muster zu konzentrieren. Das Gehirn konnte sich in nur 100 Millisekunden ein Bild von der Raumaufteilung machen.

„Die Geschwindigkeit, mit der unser Gehirn die zugrundeliegende Geometrie unserer Umgebung wahrnimmt, zeigt, wie wichtig es ist, diese Informationen schnell zu erhalten“, sagte Dr. Henriksson.

In Zukunft plant das Forschungsteam, Virtual-Reality-Technologie zu implementieren, um realistischere 3D-Umgebungen für die Teilnehmer zu schaffen.

„Wir möchten Computer-Vision-Systeme bauen, die eher unserem eigenen Gehirn ähneln, Systeme mit einem spezialisierten Mechanismus ähnlich dem, den wir hier im menschlichen Gehirn sehen, um die Geometrie der Umgebung schnell wahrzunehmen“, sagte Dr. Kriegescourt.

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