Unsichtbare Signale lehren uns das Sehen

Tübinger Wissenschaftler haben entdeckt, wie unsichtbare visuelle Informationen dazu beitragen, die Welt in einem anderen Licht zu sehen. Wie lernen wir zu sehen, was wir sehen? Woher weiß unser Gehirn, wie es das Gesehene interpretieren muss? Diesen Fragen gingen Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für biologische Kybernetik auf den Grund. Sie beobachten einen Lernprozess, bei dem unsichtbare Signale das Sehverhalten erwachsener Probanden veränderten (Current Biology, 8. Oktober 2010), teilte die Universität Tübingen mit.

Wahrnehmungsanpassungen geschehen bei allen unseren Sinnen. Massimiliano Di Luca und Marc Ernst vom Max-Planck-Institut in Tübingen haben nun zusammen mit ihrem Kollegen Benjamin Backus von der State Universty of New York entdeckt, dass sich die Wahrnehmung nicht nur graduell anpasst, sondern dass ganz neue Assoziationen erlernt werden können – ständig und automatisch. „Anders wäre es nicht zu erklären, dass selbst unsichtbare Signale das Sehverhalten verändern“, sagt Marc Ernst, Leiter der Arbeitsgruppe für Multisensorische Wahrnehmung am Max-Planck Institut. „Um die Welt wahrzunehmen, wie sie ist, muss jedes Baby diesen Prozess wiederholt durchlaufen und neue vorerst nicht wahrnehmbare Signale mit bekannten Sinneseindrücken kombinieren.“

Wenn neue Sinnesreize anderen, bereits bekannten Reizen entsprechen, lerne unser Gehirn diese Überschneidung. Es nutze diese dann, um die Wahrnehmung nachhaltig zu prägen. Solche Überschneidungen seien von Vorteil, da sie die Wahrnehmung stabiler machen – fällt einmal ein Signal aus, könne das Gehirn immer noch auf das andere zurückgreifen. Massimiliano Di Luca, Marc Ernst und Benjamin Backus stellten fest, dass solche neuen Assoziationen ständig und automatisch ablaufen, ohne kognitive Einflüsse wie zum Beispiel Bewusstsein oder Aufmerksamkeit. Dazu nutzten sie einen Trick und kombinierten ein unsichtbares visuelles Signal mit einem bereits etablierten Signal.

Aber was ist ein unsichtbares visuelles Signal? Die Räumlichkeit der Welt wird mithilfe beider Augen wahrgenommen. Dabei könne es vorkommen, dass die Größe der Abbildung in den beiden Augen leicht unterschiedlich ist, zum Beispiel wenn sich ein Objekt näher an dem einen Auge als dem anderen befindet, erläutern die Wissenschaftler. Diesen Größenunterschied zwischen den Augen nehmen wir nicht bewusst wahr – er ist unsichtbar, heißt es weiter. Massimiliano Di Luca und seine Kollegen nutzten diesen Größenunterschied und kombinierten ihn mit der Umdrehungsrichtung eines aus Linien aufgebauten, rotierenden Zylinders (Abbildung). Je nach Größenunterschied war die Umdrehungsrichtung entweder nach oben oder nach unten gerichtet. Zum Test des Erlernten nutzten die Wissenschaftler nun eine Version des Zylinders, bei dem die Drehrichtung nicht eindeutig zu erkennen war. „Kombiniert mit dem neu erlernten, unsichtbaren Signal war es jedoch klar: War das Bild im linken Auge etwas größer, drehte sich der Zylinder subjektiv nach oben“, berichtet Massimiliano Di Luca. „Und war das Bild im rechten Auge etwas größer, drehte er sich subjektiv nach unten.“ Damit sei bewiesen, dass das neue unsichtbare Signal einen Einfluss auf die visuelle Wahrnehmung erlangt hat, ergänzt Benjamin Backus.

Diese Studie unterstreiche die Plastizität unseres Gehirns und könne damit möglicherweise auch wichtige Hinweise für die Rehabilitation liefern. „Möglicherweise hilft unsere Studie auch besser zu verstehen, wann und unter welchen Bedingungen beispielsweise nach einem Schlaganfall – wenn Teile des Gehirns ausfallen – solch ein Ausfall mithilfe neuer Assoziationen teilweise kompensiert werden kann“, so Ernst.