Beweis für Theorie der visuellen Wahrnehmung
Ein seit sechs Jahrzehnten anhaltender wissenschaftlicher Disput über den exakten Ablauf der visuellen Wahrnehmung bei Säugetieren ist nun beigelegt. Forschenden der TUM ist es gelungen, den Datenfluss von Nervenzelle zu Nervenzelle zu beobachten. Sie bestätigen damit die Korrektheit des 1981 mit dem Nobelpreis ausgezeichneten, aber dennoch in Teilen umstrittenen, Modells von David Hubel und Torsten Wiesel.
Bereits in den 1960er-Jahren entwickelten Hubel und Wiesel ihr Modell, wonach das Sehen das Ergebnis geordneter, stufenweiser Berechnungen im Gehirn ist – mit spezialisierten Neuronen, die jeweils auf Kanten, Orientierungen, Bewegungen und auf das linke oder rechte Auge abgestimmt sind. Diese Theorie erhielt viel Zuspruch, war aber in Details umstritten. Einige Forschende vermuteten, dass schon im Thalamus Zellen sitzen, die auf bestimmte Orientierungen spezialisiert sind. Das konnte die neue experimentelle Studie nun klären, indem sie erstmalig in den einzelnen Synapsen den Datenfluss zwischen Thalamus und Hirnrinde analysierte.
Dem Forschungsteam um Prof. Arthur Konnerth, Dr. Yang Chen und Doktorand Marinus Kloos vom Institut für Neurowissenschaften an der TUM School of Medicine and Health sowie am Exzellenzcluster SyNergy gelang es, durch eine neuartige, hochauflösende mikroskopische Darstellung, diesen Datenfluss auf der elementaren synaptischen Ebene zu beobachten und zu quantifizieren. Die daraus gewonnenen Ergebnisse belegen eindeutig die Kernaussagen der Hubel-und-Wiesel-Theorie. Die neuen Forschungsergebnisse wurden vom renommierten Magazin Science veröffentlicht.
Prof. Konnerth betont: „Unsere Ergebnisse belegen, wie visionär und exakt Hubel und Wiesel schon vor über 60 Jahren die Vorgänge der visuellen Wahrnehmung durchdrungen haben. Auf ihrem Ansatz baut heute nicht nur Forschung in den Neurowissenschaften, sondern auch auf dem Gebiet der künstlichen neuronalen Netzwerke auf. Von der Natur und ihren evolutionären Anpassungen zu lernen, bleibt ein Erfolgsrezept für technologische Weiterentwicklungen.“
Originalpublikation: https://www.science.org/doi/10.1126/cience.aec9923
Quelle: Technische Universität München