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Göttinger Primatenforscher untersuchen Bewegungsplanung der Großhirnrinde

Sehen oder erkennen? Göttinger Primatenforscher untersuchen Bewegungsplanung der Großhirnrinde

Im Scheitellappen der Großhirnrinde sind bestimmte Neuronen für die Planung von Armbewegungen zuständig. Aber wie können die Hirnzellen optische Täuschungen ausschalten? So gelingt es Speerfischern trotz der Lichtbrechung an der Wasseroberfläche Fische zu treffen.

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Gespiegelte Sicht: Das Gehirn erkennt die optische Täuschung.

Quelle: DPZ

Göttingen. Spiegeln die Neurone vor allem die Position wider, in der der Fisch gesehen wird, also das visuelle Ziel? Oder planen sie das physische Ziel, die tatsächliche Richtung, in die sich Arm und Speer bewegen müssen, um den Fisch zu treffen? Das haben Dr. Shenbing Kuang, Dr. Pierre Morel und Prof. Alexander Gail von der Forschungsgruppe Sensomotorik der Abteilung Kognitive Neurowissenschaften im Deutschen Primatenzentrum (DPZ) untersucht.

Um ihre Frage zur Bewegungsplanung zu beantworten, haben die Forscher ein Experiment durchgeführt, in dem die physische Armbewegung und die visuelle Information über diese Bewegung voneinander getrennt werden konnten. Anders als für den Speerfischer stimmen diese Informationen im Alltag der meisten Menschen nämlich überein: Wer ein Glas auf dem Tisch greifen will, muss keine Lichtbrechung durchs Wasser kalkulieren. Um herauszufinden, ob Neuronen während der Planung einer Bewegung die zukünftige gesehene oder die gefühlte Bewegungsrichtung anzeigen, arbeiteten die Neurowissenschaftler mit zwei Rhesusaffen, die in Teilen des Experiments Spiegelbilder ihrer Handbewegung zu sehen bekamen.

Die Rhesusaffen waren darauf trainiert, Handbewegungen zu einem Lichtsignal auf einem Touchscreen auszuführen, während die Aktivität ihrer Neuronen aufgezeichnet wurde. Dabei verlief die Bewegung einmal unter normaler Sicht, während die Affen ein anderes Mal durch einen Spiegel genau die entgegengesetzte Handbewegung sahen, als sie sie ausführten: Griffen sie nach rechts, sahen sie einen Griff nach links.

Das Ergebnis: Die Aktivität der meisten Neurone unterschied sich in der Planungsphase der Bewegung nicht zwischen normaler und gespiegelter Handbewegung. Doch einige Neuronen im selben Hirnareal reagierten in der gespiegelten Situation genau gegensätzlich. Die Forscher schlossen daraus, dass diese Neuronen für die Planung des gesehenen Ziels der Handbewegung zuständig waren. Denn dieses Ziel veränderte ja seine Position, wenn die Affen die Handbewegung seitenverkehrt sahen. Kuang und seine Kollegen konnten damit zeigen, dass Neuronen für diese beiden verschiedenen Planungsziele im posterioren Parietalkortex koexistieren.

„Diese Ergebnisse geben Aufschluss darüber, wie das Gehirn gleichzeitig verschiedene Aspekte einer Bewegung plant“, erläutert Kuang, „denn offenbar beziehen wir bei der Planung gleich die unterschiedlichen sensorischen Konsequenzen unserer Bewegung mit ein.“ Forschungsgruppenleiter Gail ergänzt: „Dem Wechselspiel von gesehenen und gefühlten Bewegungen wird eine zentrale Rolle beim Erlernen von Bewegungen beigemessen. Diese elementare Fähigkeit wollen wir besser verstehen, um lernfähige Neuroprothesen zu entwickeln.“

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