Wie das Gehirn verschiedene Informationen miteinander verbindet

Die CITEC-Forscherin Dr. Nienke Debats beschäftigt sich mit den Fähigkeiten des Gehirns

Die Sinnesorgane leiten laufend eine Vielzahl von Informationen weiter. Das Gehirn ist dabei in der Lage, diejenigen Informationen miteinander zu verbinden, die auch in der Umwelt zusammenhängen. Das macht die Wahrnehmung präziser. Aber woher weiß das Gehirn eigentlich, welche Informationen zusammengehören? Das ist das Forschungsgebiet der CITEC-Wissenschaftlerin Dr. Nienke Debats.

Die CITEC-Wissenschaftlerin Dr. Nienke Debats beschäftigt sich damit, wie das Gehirn Sinnesreize aus der Umwelt und eigene Handlungen miteinander verbindet, um so die Wahrnehmung zu schärfen. Foto: CITEC/Universität Bielefeld Das Gehirn funktioniert so reibungslos und effektiv, dass den meisten Menschen gar nicht bewusst ist, was dieses Organ eigentlich leistet. Wer eine warme Teetasse in der Hand hält, der sieht den Becher und spürt zugleich die Hitze an der Hand. „Das Gehirn erkennt sehr gut, dass diese Sinneseindrücke zusammengehören und verbindet sie deshalb miteinander“, sagt Dr. Nienke Debats.

Das ist besonders bemerkenswert, weil das Gehirn kein Bild der Tasse erhält, sondern nur die elektrischen Reize, die die Sinnesorgane über die Nerven weitergeben. „Das Gehirn entwickelt daraus eine strukturierte Wahrnehmung“, sagt die Wissenschaftlerin. Sie forscht dazu in der Forschungsgruppe „Kognitive Neurowissenschaften“ von Professor Dr. Christoph Kayser, die zur Fakultät für Biologie gehört und am Exzellenzcluster Kognitive Interaktionstechnologie (CITEC) der Universität Bielefeld beteiligt ist.

Das Gehirn verbindet bestimmte Eindrücke miteinander

Die Sinnesorgane melden allerdings in jedem Moment eine Vielzahl von Reizen: Während man die Teetasse umfasst, kratzt womöglich der Wollpulli und ein Lufthauch streicht über die Finger. „Die Mehrzahl dieser sensorischen Signale sind nicht miteinander verbunden, sondern nur die Signale rund um die Tasse“, sagt die Wissenschaftlerin. „Das Gehirn schafft es aber sehr effektiv, bei allen Informationen zu bestimmen, ob sie zusammengehören.“

Es ist auch dann wichtig, Informationen miteinander zu verbinden, wenn wir selbst die Eindrücke hervorrufen: Wer mit den Fingern auf eine Tischplatte trommelt, bringt zum Beispiel fast automatisch die Sinnesreize aus den Fingern mit dem Geräusch zusammen. „Das interessiert mich besonders“, sagt Debats. Wer eine Taschenlampe bewegt, der weiß genau, welcher hüpfende Lichtpunkt zu ihm gehört, auch wenn es außer dem eigenen noch einen weiteren Lichtpunkt gibt. Das ist auch wichtig, wenn man einen Punkt ansteuern muss, zum Beispiel mit einem Cursor auf einem Bildschirm.

Das Gehirn verbindet Hand und Cursor miteinander

In den Versuchen müssen die Teilnehmenden zum Beispiel einen Cursor bewegen, ohne dabei ihre Hand sehen zu können. Danach sollen sie schätzen, wohin sich ihre Hand bewegt hat – und liegen dabei nicht selten daneben. Foto: CITEC/Universität Bielefeld Wie genau das Gehirn Handlungen und Sinnenreize miteinander verbindet, ist bislang nicht klar. „Wir haben deshalb verschiedene Versuche mit einem Trackpad gemacht“, sagt Debats. „Dabei haben wir den Cursor manipuliert.“ Er bewegte sich etwas anders als die Hand. Die Versuchspersonen konnten dabei ihre eigenen Hände nicht sehen. Wenn sie dann einschätzen sollten, wohin sich ihre Hand bewegt hatte, lagen sie fast immer daneben. Das galt auch, wenn sie einschätzen sollten, wo der Cursor war. „Dieser Effekt war weniger stark, wenn der Cursor sich in einer Kurve bewegte und sich damit von der Handbewegung unterschied.“

Die Schlussfolgerung: Das Gehirn verbindet die Bewegung des Cursors auf dem Bildschirm und die Position der Hand auf dem Trackpad miteinander. Es kann die Position des Cursors nicht mehr unabhängig von der Position der Hand wahrnehmen. „Das passiert sogar dann, wenn die beteiligten Personen wissen, dass der Cursor manipuliert worden ist“, sagt Debats. „Es kann in einigen Situation ein Nachteil für das Gehirn sein, wenn es Hand und Cursor nicht mehr unabhängig voneinander wahrnehmen kann“, sagt die Wissenschaftlerin.

Interessant war für Nienke Debats auch ein weiterer Befund: Eine Untergruppe von Testpersonen, die angegeben hatten, dass sie viel am Computer spielen, war bei dem Experiment vergleichsweise erfolgreich. „Eine Theorie dazu ist, dass diese Menschen durch ihre Erfahrung deutlich besser dazu in der Lage sind, die Informationen voneinander zu trennen“, sagt Debats.

Die CITEC-Forschungsgruppe Kognitive Neurowissenschaften betreibt Grundlagenforschung zu der Frage, wie das Gehirn mit solchen Informationen umgeht. Die Frage ist in vielen Bereichen relevant: So setzen zum Beispiel einige Kliniken ein Roboter-assistiertes System ein, bei dem Chirurgen über eine Art Joystick auf dem Bildschirm operieren. „Für die Arbeit mit solchen Systemen wird wichtig sein, dass man die Informationen von Hand und Auge auch einmal bewusst voneinander trennen kann“, sagt Debats. „Wer weiß: Vielleicht werden wir Chirurgen ja irgendwann auch durch Videospiele trainieren.“

Kontakt:
Dr. Nienke Debats, Universität Bielefeld
Exzellenzcluster CITEC / Forschungsgruppe „Kognitive Neurowissenschaften“
Telefon: 0521 106-5704
E-Mail: nienke.debats@uni-bielefeld.de

Autorin des Artikels: Maria Berentzen