Simultaneous neuron evidence for much higher covariation with saccadic reaction time of superior colliculus than primary visual cortex visual responses

Stellen Sie sich vor, Ihr Gehirn ist eine riesige, Hochgeschwindigkeits-Redaktion, die entscheiden muss, wann sie einen Boten (Ihr Auge) aussendet, um etwas Neues anzusehen. Zwei Schlüsselabteilungen sind an diesem Prozess beteiligt: der Primäre Visuelle Kortex (V1), der als „Rohdaten-Desk“ fungiert, der die ersten Fotos empfängt, und der Colliculus Superior (SC), der als „Aktions-Kommandozentrale“ fungiert, die tatsächlich dem Auge befiehlt, sich zu bewegen.

Lange Zeit wussten Wissenschaftler, dass wenn ein einzelner Arbeiter in der Aktions-Kommandozentrale (SC) ein sehr starkes Signal erhielt, der Bote schnell aufbrechen würde. Wenn das Signal schwach war, würde der Bote länger brauchen. Diese Verbindung war in der Kommandozentrale viel stärker als im Rohdaten-Desk (V1). Aber hier lag das große Rätsel: In der realen Welt arbeiten diese Abteilungen nicht nur mit einem einzelnen Mitarbeiter zur gleichen Zeit, sondern mit ganzen Teams, die gleichzeitig arbeiten. Wenn man also das gesamte Team im Rohdaten-Desk betrachtet, hilft deren kombinierte Anstrengung schließlich dabei, vorherzusagen, wann der Bote aufbrechen wird?

Das Experiment
Die Forscher gestalteten ein klassisches „Schau-und-Zeige“-Spiel. Sie beobachteten 1 bis 10 Arbeiter in beiden Abteilungen zur exakt gleichen Zeit, während die Probanden visuelle Ziele fixierten. Sie versuchten, eine „Vorhersagemaschine“ zu bauen, die mithilfe der kombinierten Stärke der Signale dieser Arbeiter genau errät, wie schnell sich das Auge bewegen würde.

Die Ergebnisse
Dies ist es, was sie entdeckten, unter Verwendung einer einfachen Analogie:

• Der Einzelarbeiter-Test: Genau wie zuvor war ein einzelnes starkes Signal aus der Kommandozentrale (SC) eine viel bessere Kristallkugel zur Vorhersage der Augenbewegungsgeschwindigkeit als ein einzelnes Signal aus dem Rohdaten-Desk (V1).
• Der Teamwork-Test (Die große Überraschung): Als sie mehr Arbeiter in die Mischung brachten, spalteten sich die Ergebnisse dramatisch.
  • In der Kommandozentrale (SC): Mehr Arbeiter hinzuzufügen war wie das Hinzufügen von mehr Triebwerken zu einer Rakete. Je mehr Arbeiter sie einbezogen, desto viel besser wurde die Vorhersage. Das Team arbeitete perfekt zusammen, um die Aktion vorherzusagen.
  • Im Rohdaten-Desk (V1): Mehr Arbeiter hinzuzufügen war wie das Hinzufügen von mehr Menschen zu einem Chor, bei dem jeder leicht unterschiedliche Melodien singt. Egal, wie viele Arbeiter sie hinzufügten, die Vorhersage verbesserte sich nicht wesentlich. Die kombinierte Anstrengung des Teams half nicht dabei, die Augenbewegung besser vorherzusagen, als es eine einzelne Person könnte.

Die eine Ausnahme
Es gab ein spezifisches Szenario, in dem das Team des Rohdaten-Desks (V1) begann, eine gewisse Verbesserung zu zeigen: wenn das Ziel ein dunkles Objekt vor einem grauen Hintergrund war. In diesem speziellen Fall half das Hinzufügen von mehr Arbeitern der Vorhersage, obwohl es immer noch nicht die Leistung der Kommandozentrale erreichen konnte. Die Forscher vermuten, dass dies daran liegen könnte, dass unsere Vorfahren besonders gut darin sein mussten, dunkle Formen in der Wildnis zu entdecken, weshalb diese spezifische Art von Signal eine etwas verstärkte Koordination erhält.

Das Fazrazit
Obwohl der Rohdaten-Desk (V1) und die Kommandozentrale (SC) ähnliche visuelle Informationen erhalten, verarbeiten sie diese unterschiedlich. Die Kommandozentrale kopiert nicht einfach nur die Rohdaten, sie formatiert sie um. Sie nimmt die rohen visuellen Signale und organisiert sie in einer hochkoordinierten Teamleistung neu, die direkt mit der Steuerung unserer Augenbewegungen verdrahtet ist. Der Rohdaten-Desk hingegen scheint seine Signale eher unabhängig zu halten, was es schwieriger macht, die Bewegung allein durch das Betrachten des gesamten Teams vorherzusagen.