Familiarity synchronizes brain rhythms during natural viewing
Diese Studie zeigt, dass die Vertrautheit mit einem Narrativ selektiv die Intersubjekt-Synchronisation von Beta- und Gamma-Hirnrhythmen über visuelle und Default-Mode-Netzwerke hinweg verstärkt, was einen Mechanismus offenbart, durch den vorangegangene Erfahrung die Koordination neuronaler Repräsentationen während der naturalistischen Wahrnehmung formt.
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
Die menschliche Wahrnehmung ist niemals eine einfache Aufzeichnung der Welt, wie sie geschieht. Stattdessen vermischt unser Gehirn ständig eingehende sensorische Informationen mit dem, was wir bereits wissen. Wenn wir einen Film sehen, einer Geschichte lauschen oder durch eine vertraute Straße gehen, prägen unsere vergangenen Erfahrungen, wie wir das Gesehene und Gehörte interpretieren. Dieser Prozess beruht auf der Fähigkeit des Gehirns, seine Aktivität zu organisieren und sicherzustellen, dass verschiedene Regionen effektiv miteinander kommunizieren, um den Moment zu begreifen. Wissenschaftler wissen schon lange, dass vertraute Erfahrungen uns helfen, Informationen effizienter zu verarbeiten, doch der spezifische Mechanismus, durch den unser Gehirn dieses gemeinsame Verständnis koordiniert, blieb ein Rätsel. Die Frage ist nicht nur, ob wir dasselbe sehen, sondern wie unsere Gehirne ihre internen Rhythmen synchronisieren, um eine einheitliche Erfahrung der Welt zu erschaffen.
Ein Team von Forschern setzte sich zum Ziel, diesen Mechanismus zu entschlüsseln, indem es beobachtete, wie die Gehirne von Menschen, die eine Geschichte kennen, im Gegensatz zu denen, die sie nicht kennen, auf denselben visuellen Input reagieren. Sie rekrutierten sechsundfünfzig Erwachsene, die Ausschnitte aus der Fernsehserie Game of Thrones zu sehen bekamen. Die Hälfte der Teilnehmer hatte die Serie bereits gesehen, während die andere Hälfte sie noch nie gesehen hatte. Während diese Gruppen die Ausschnitte betrachteten, zeichneten die Forscher die Gehirnaktivität mittels am Skalp platzierten Elektroden auf – eine Methode, die die elektrischen Rhythmen des Gehirns mit hoher Geschwindigkeit erfasst. Um zu verstehen, woher diese Rhythmen stammten, verglich das Team diese elektrischen Signale auch mit Hirnscans aus einer separaten Studie mit derselben Gruppe von Menschen, die dieselben Ausschnitte gesehen hatten. Dies ermöglichte es ihnen, die schnellen elektrischen Wellen mit der langsameren, großflächigeren Aktivität zu verknüpfen, die in der Bildgebung des Gehirns sichtbar ist.
Die Forscher konzentrierten sich auf das Konzept der „Intersubjekt-Korrelation“, die misst, wie ähnlich die Gehirne verschiedener Menschen auf dasselbe Ereignis reagieren. Wenn zwei Menschen einen Film schauen und ihre Gehirnaktivität zur gleichen Zeit ansteigt und abfällt, sind ihre Gehirne synchronisiert. Die Studie ergab, dass das Ansehen der Ausschnitte die Gehirnaktivität über alle Teilnehmer hinweg tatsächlich synchronisierte, unabhängig davon, ob sie die Geschichte kannten oder nicht. Diese Synchronisation trat über ein breites Spektrum an Gehirnrhythmen hinweg auf, von langsamen bis hin zu sehr schnellen Wellen, und war mit der Aktivität in großen Netzwerken im gesamten Gehirn verknüpft. Die entscheidende Entdeckung war jedoch, dass Vertrautheit die Stärke dieser Synchronisation in spezifischer Weise veränderte. Für die Zuschauer, die die Show kannten, war die Synchronisation in den Beta- und Gamma-Frequenzbändern signifikant stärker. Dies sind spezifische Geschwindigkeiten von Gehirnwellen, von denen man annimmt, dass sie an der Weiterleitung von Informationen innerhalb der Verarbeitungshierarchie des Gehirns beteiligt sind.
Diese verstärkte Synchronisation war nicht zufällig; sie war an spezifische Teile des Gehirns gebunden. Die stärkere Verbindung in den Beta- und Gamma-Rhythmen war bei den vertrauten Zuschauern besonders ausgeprägt in den visuellen Regionen am Hinterkopf sowie in höherwertigen Bereichen verantwortlich für Gedächtnis, Emotionen und das Verständnis komplexer Erzählungen. Als die Forscher untersuchten, wie diese Gehirnrhythmen mit den langsameren Veränderungen des Blutflusses in den Hirnscans zusammenhingen, stellten sie fest, dass die vertraute Gruppe eine viel engere Verbindung zwischen ihrer elektrischen Aktivität und der Aktivität in diesen visuellen und gedächtnisbezogenen Regionen aufwies. Im Gegensatz dazu zeigte die Gruppe der Unbekannten ein schwächeres oder sogar entgegengesetztes Verbindungsmuster in diesen Bereichen. Dies deutet darauf hin, dass Menschen, die die Geschichte kennen, ihr Vorwissen nutzen, um den Informationsfluss besser zu koordinieren, wodurch die Verbindung zwischen dem Sehen der Bilder und dem Verständnis ihrer Bedeutung gestärkt wird.
Die Studie offenbarte auch, dass diese unterschiedlichen Gehirnrhythmen nicht einfach unabhängig voneinander agierten, sondern zeitlich aufeinander abgestimmt waren. Für die vertrauten Zuschauer schwankten die Beta- und Gamma-Rhythmen gemeinsam, also stiegen und fielen zur gleichen Zeit während des Films. Diese koordinierte Zeitlichkeit war in der Gruppe, die die Show kannte, wesentlich stärker ausgeprägt als in der Gruppe, die sie nicht kannte. Es scheint, dass Vertrautheit es dem Gehirn ermöglicht, seine internen Uhren auszurichten, um sicherzustellen, dass die schnelle Verarbeitung visueller Details und die langsamere Integration des Erzählkontexts im Gleichschritt erfolgen. Die Forscher beobachteten, dass dieser Effekt nicht einheitlich über alle Gehirnwellen hinweg auftrat; die langsameren Rhythmen zeigten nicht dieselbe Steigerung der Synchronisation basierend auf der Vertrautheit. Dies deutet darauf hin, dass das Gehirn nicht einfach die Lautstärke aller seiner Aktivitäten erhöht, wenn ein Reiz vertraut ist. Stattdessen moduliert es selektiv die spezifischen Kanäle, die dabei helfen, den neuen sensorischen Input mit bestehendem Wissen zu integrieren.
Diese Erkenntnisse liefern ein klares Bild davon, wie Erfahrung die Kommunikationsnetzwerke des Gehirns umgestaltet. Durch die selektive Stärkung der Synchronisation von Beta- und Gamma-Rhythmen ermöglicht Vertrautheit dem Gehirn, seine Reaktion auf die Welt effektiver zu koordinieren. Die Ergebnisse legen nahe, dass unsere Gehirne, wenn wir eine Geschichte oder eine Szene wiedererkennen, nicht nur schneller reagieren, sondern ihren internen Dialog neu organisieren, um sicherzustellen, dass sensorische Details und konzeptionelles Verständnis eng miteinander verknüpft sind. Dieser Mechanismus hilft zu erklären, warum zwei Menschen denselben Film sehen können und, wenn sie denselben Hintergrund Kenntnisse teilen, ihn auf eine bemerkenswert ähnliche Weise erleben. Die Studie bestätigt, dass unsere vergangenen Erfahrungen nicht bloß gespeicherte Erinnerungen sind, sondern aktive Werkzeuge, die den sehr Rhythmus unserer Wahrnehmung formen und unser Gehirn mit denen um uns herum in Einklang bringen, um eine gemeinsame Realität zu erschaffen.
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