Wie verarbeitet unser Gehirn Sinneseindrücke zu inneren Bildern?
Die Antwort liegt in der faszinierenden Welt der neuronalen Synchronisation.
Neuronale Synchronisation ist der Schlüssel zur Lösung des „Bindungsproblems“. Das heißt verschiedene Sinnesreize können zu einem kohärenten Bild zusammengefügt werden. Dafür sind im Wesentlichen folgende Schritte notwendig:
- Integration verschiedener Informationen durch synchronisierte Impulsabgabe der Neuronen
- und die damit verbundene Bildung neuronaler Gruppen (Ensembles)
Erschafft unser Gehirn ein einheitliches Bild durch Synchronisation und Oszillation?
Die synchronisierte Impulsabgabe verursacht eine Oszillation (Schwingung). Der Wissenschaftler Fries zeigte 2015, dass Oszillationen durch neuronale Synchronisation fundamental für die Gehirnkommunikation ist.
- Sie moduliert die effektive Konnektivität zwischen Neuronengruppen und
- steuert die Informationsübertragung im Gehirn
Beruht dann die Organisation unserer visuellen Wahrnehmung auf Schwingungen?
Bastos und Forscherkollegen enthüllten auch 2015, dass verschiedene Schwingungen unterschiedliche Rollen im visuellen Kortex spielen:
- Sie tragen zur Integration von Informationen bei und
- sie organisieren die Informationsverarbeitung in verschiedenen Hirnregionen
Kommuniziert so unser Gehirn auch global?
Ja, genau. Der Forscher Hipp und Kollegen demonstrierten 2011, dass synchronisierte Oszillationen großräumige Gehirnnetzwerke verbinden:
- Es gibt spezifische Frequenzbänder (z.B. Alpha-, Beta-, Thetafrequenzbänder) für unterschiedliche Verbindungen im Gehirn,
- wodurch die Informationsintegration über Hirnregionen hinweg ermöglicht wird.
Welche Implikationen hat dies für Kunst, KI und Imagination?
Das Verständnis neuronaler Synchronisation eröffnet neue Perspektiven:
- Für Künstler: Einblicke in die Entstehung kreativer Visionen
- Für KI-Entwickler: Inspiration für neue Ansätze in der künstlichen Wahrnehmung
- Für Forscher: Grundlage zum Verständnis menschlicher Imagination
In unserem Modell vergleichen wir nun neuronale und soziale Synchronisation, indem wir drei Stufen der Synchronisation betrachten:
Referenzen
Fries, P. (2015). Rhythms for cognition: Communication through coherence. Neuron, 88(1), 220-235.
Bastos, A. M., Vezoli, J., Bosman, C. A., Schoffelen, J. M., Oostenveld, R., Dowdall, J. R., … & Fries, P. (2015). Visual areas exert feedforward and feedback influences through distinct frequency channels. Neuron, 85(2), 390-401.
Hipp, J. F., Engel, A. K., & Siegel, M. (2011). Oscillatory synchronization in large-scale cortical networks predicts perception. Neuron, 69(2), 387-396.