Forschende, unter anderem des ESI, haben in einer vorab auf nature.com veröffentlichten Studie neue Erkenntnisse zur Reizverarbeitung im Gehirn vorgelegt. Ihre Forschungsarbeit markiert einen Paradigmenwechsel, weg von der Frage „Welche Hirnregion ist aktiv?“ hin zu der Perspektive „Wie werden Informationen im Gehirn organisiert?“
Untersucht wurde, wie visuelle Informationen im Gehirn verarbeitet werden. Dazu wurden zwei zentrale Signalarten betrachtet: zum einen sogenannte Breitband-Signale, die breit über einen Frequenzbereich gefächert sind und zum anderen sogenannte Gamma-Oszillationen, deren Schwingungen sich in einem definierten Frequenzbereich bewegen.
Ein Ziel der Studie war es, herauszufinden, wie diese beiden Signalarten Informationen kodieren. In den Ergebnissen zeigten sich Hinweise auf ein faszinierendes Zusammenspiel: Die Effekte von Breitband-Signalen sind direkt nach der Reizexposition besonders relevant, denn sie kombinieren Reizinformation in mehreren Hirnarealen so effizient, dass ein höherer Informationsgehalt entsteht, als es bei einer Verarbeitung in einzelnen Hirnarealen der Fall wäre. Die Reizverarbeitung auf Basis der Gamma-Oszillationen spielt eine wichtige Rolle für die Redundanz: Mithilfe dieser Schwingungen wird ein und dieselbe Information in mehreren Hirnarealen gleichzeitig verarbeitet und dadurch quasi stabilisiert.
Das Gehirn kombiniert offenbar die Stärken beider Signalarten: Breitband-Signale tragen demnach zur Verarbeitung neuer Informationen und Mustererkennung bei, während Gamma-Oszillationen die Informationen stabil halten und so dazu beitragen, sie zuverlässig zu speichern. Die Ergebnisse sprechen für eine komplexe Reizverarbeitung im Gehirn, bei der die Non-Linearität eine wichtige Rolle spielt.
Diese Erkenntnisse können nun auch angewandten Forschungsbereichen wichtige Impulse geben und zu einem besseren Verständnis von Störungen in der Reizverarbeitung beitragen. Spannend sind die Erkenntnisse auch hinsichtlich der möglichen Identifikation neuer Biomarker für die Diagnostik, zumal sie nicht nur veranschaulichen wie stark eine Reizverarbeitung ist, sondern auch messen, wie sinnvoll die Informationen verarbeitet werden können. So könnte es in der Zukunft vielleicht einmal möglich sein, bereits in einem EEG einen Mangel an synergistischer Reizverarbeitung festzustellen und so direkt im Rahmen dieser Untersuchung Hinweise auf kognitive Störungen zu gewinnen.
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