The post-hoc montage of perception: deep layers of primary visual cortex encode postdictive percepts
Unter Verwendung von 7T-schichtspezifischem fMRT zeigt diese Studie, dass postdiktive Illusionen die neuronalen Repräsentationen in den tiefen Schichten des primären visuellen Cortex (V1) durch Feedback aus dem superioren temporalen Cortex verändern, was offenbart, dass Wahrnehmung eine post-hoc Rekonstruktion und kein einfacher Livestream sensorischer Eingaben ist.
Originalarbeit lizenziert unter CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Dies ist eine KI-generierte Erklärung eines Preprints, das nicht peer-reviewed wurde. Dies ist kein medizinischer Rat. Treffen Sie keine Gesundheitsentscheidungen auf Grundlage dieses Inhalts. Vollständigen Haftungsausschluss lesen
Unsere Augen werden ständig mit Licht bombardiert, und es scheint natürlich anzunehmen, dass das, was wir sehen, eine Live-Übertragung der Welt ist, die gerade im Hier und Jetzt stattfindet. Wir betrachten eine Szene, und unser Gehirn übersetzt das Licht, das auf unsere Netzhaut trifft, augenblicklich in ein klares Bild der Realität. Es gibt jedoch einen seltsamen Fehler in diesem System, die sogenannte Postdiction. Dies ist ein Phänomen, bei dem Informationen, die nach einem visuellen Ereignis eintreffen, die Art und Weise verändern, wie wir uns an dieses Ereignis erinnern oder es wahrnehmen. Es ist, als ob das Gehirn einen Bruchteil einer Sekunde wartet, mehr Hinweise aus der Zukunft sammelt und dann die Vergangenheit umschreibt, um das Gesamtbild sinnvoll zu gestalten. Jahrzehntelang haben Wissenschaftler darüber debattiert, wie das Gehirn dieses Editieren bewältigt. Eine Idee ist, dass das Gehirn frühe Signale in höheren, komplexeren Regionen festhält, bis spätere Informationen nachgezogen haben. Eine andere Idee ist, dass das Gehirn eine Nachricht zurück an die allererste Station der visuellen Verarbeitung sendet, um die ursprüngliche Aufzeichnung umzuschreiben.
Ein Forschungsteam des University College London und der Universität Maastricht hat nun in das menschliche Gehirn geschaut, um zu sehen, welche dieser Ideen korrekt ist. Sie konzentrierten sich auf den primären visuellen Kortex, den dünnen Gewebestreifen am Hinterhaupt des Gehirns, der als erster Torwächter für alles dient, was wir sehen. Konkret wollten sie wissen, ob dieser Bereich, der einst als passiver Kamera betrachtet wurde, tatsächlich daran beteiligt ist, unsere Wahrnehmung im Nachhinein umzuschreiben. Um dies herauszufinden, nutzten sie einen leistungsstarken Magnetscanner, um das Gehirn von dreiundzwanzig Freiwilligen während zweier spezifischer visueller Tricks zu beobachten. Bei diesen Tricks bewirkte die Anwesenheit oder Abwesenheit eines Geräusches, dass das Gehirn entweder einen Lichtblitz erfand, der nicht da war, oder einen Lichtblitz löschte, der eigentlich vorhanden war. Indem sie das Gehirn während dieser Momente beobachteten, konnten die Forscher feststellen, ob der primäre visuelle Kortex lediglich das Licht aufzeichnete, das das Auge traf, oder ob er das widerspiegelte, was die Person in ihrem Geist tatsächlich sah.
Das Experiment beruhte auf einem klugen Aufbau mit Lichtblitzen und Pieptönen. In einer Version des Tests sahen die Teilnehmer zwei Lichtblitze mit einem Ton dazwischen. Obwohl in der Mitte kein Licht vorhanden war, täuschte das Geräusch ihr Gehirn dazu, einen dritten Blitz genau dort zu sehen, wo das Geräusch auftrat. In der anderen Version sahen sie drei Lichtblitze, aber wenn das mittlere Geräusch fehlte, unterdrückte ihr Gehirn den mittleren Blitz, wodurch er aus ihrer Wahrnehmung verschwand. Die Forscher verwendeten einen 7-Tesla-MRT-Scanner, ein Gerät mit extremer Empfindlichkeit, um Bilder des Gehirns alle 68 Millisekunden aufzunehmen. Sie betrachteten nicht nur das Gehirn als Ganzes; sie untersuchten die verschiedenen Schichten des primären visuellen Kortex. Stellen Sie sich diese Schichten wie Stockwerke in einem Gebäude vor: Die unteren Stockwerke empfangen Signale direkt vom Auge, während die oberen Stockwerke Signale von anderen Teilen des Gehirns zurücksenden.
Als die Forscher die Daten analysierten, fanden sie einen deutlichen Unterschied zwischen dem, was das Auge sah, und dem, was das Gehirn wahrnahm. In den Schichten des visuellen Kortex, die direkten Input vom Auge erhalten, entsprach die Gehirnaktivität dem tatsächlichen Licht, das auf die Retina traf. Wenn ein Blitz physisch vorhanden war, war das Signal da; wenn er fehlte, war das Signal nicht da. In den tiefen Schichten desselben Bereichs war die Geschichte jedoch anders. Wenn ein Teilnehmer einen illusionären Blitz sah, der niemals physisch existiert hatte, leuchteten die tiefen Schichten des visuellen Kortex in einem Muster auf, das exakt so aussah, als sähe er einen echten Blitz. Umgekehrt, wenn ein echter Blitz physisch vorhanden war, das Gehirn ihn jedoch aufgrund eines fehlenden Tons ignorierte, zeigten die tiefen Schichten ein Muster, das so aussah, als wäre der Blitz verschwunden. Dies bedeutet, dass die tiefen Schichten des visuellen Kortex nicht nur die Rohdaten des Auges aufzeichneten, sondern die endgültige, editierte Version der Realität aufzeichneten, die die Person erlebte.
Um zu verstehen, von woher diese Editier-Nachricht kam, untersuchten die Forscher die Verbindung zwischen dem visuellen Kortex und dem superioren temporalen Kortex, einer Region weiter oben im Gehirn, die für die Kombination von Ton und Sicht bekannt ist. Sie fanden heraus, dass die Aktivitätsmuster in dieser höheren Region eng mit der Aktivität in den tiefen Schichten des visuellen Kortex verknüpft waren, aber nicht mit den mittleren Schichten. Dies deutet darauf hin, dass die höhere Region eine Nachricht zurück in die tiefen Schichten des visuellen Kortex sendet, um ihnen zu sagen, das Bild basierend auf den neuen Informationen zu aktualisieren. Die Studie fand diese gleiche Verbindung für die mittleren Schichten nicht, was die Idee unterstützt, dass diese Schichten hauptsächlich für den Empfang neuer Inputs zuständig sind, während die tiefen Schichten für den Empfang von Updates gedacht sind.
Die Ergebnisse stellen die alte Sichtweise infrage, dass der primäre visuelle Kortex lediglich ein passiver Empfänger von Informationen ist. Stattdessen scheint er ein aktiver Teilnehmer bei der Konstruktion unserer Erfahrung der Welt zu sein, selbst nachdem das Ereignis bereits vergangen ist. Das Gehirn streamt nicht einfach nur die Gegenwart; es revidiert ständig die Vergangenheit, um eine kohärente Geschichte zu erstellen. Während dieser Experimenten fand der Revisionsprozess in den tiefen Schichten des visuellen Kortex statt, angetrieben durch Feedback aus höheren Hirnarealen, die Ton und Sicht integriert hatten. Obwohl die Forscher die genaue Zeitabfolge dieser Ereignisse nicht mit ausreichender Präzision erfassen konnten, um zu wissen, ob das Gehirn die Vergangenheit editiert oder die Zukunft vorhersagt, zeigt der Beweis eindeutig, dass der primäre visuelle Kortex an dieser post-hoc Rekonstruktion beteiligt ist. Die Studie legt nahe, dass unsere Wahrnehmung ein Montage ist – eine Sammlung von Momenten, die vom Gehirn zusammengesetzt werden, und dass die allererste Station auf der visuellen Autobahn der Ort ist, an dem der endgültige Schnitt gemacht wird.
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