Jede Sekunde werden die kognitiven Funktionen des Unser Gehirn Sie verarbeiten riesige Mengen an Informationen, um die Zukunft vorherzusagen und zu erkennen, was im nächsten Moment passieren wird. Erstaunlich, oder? Dennoch handelt es sich dabei um einen so natürlichen Vorgang, dass wir uns dessen nicht bewusst sind: Er ist ein grundlegender Mechanismus unseres Überlebens. Und jetzt haben Wissenschaftler zum ersten Mal herausgefunden, wie es funktioniert.
Die Rolle der Großhirnrinde
Die Großhirnrinde, der größte Teil des Säugetiergehirns, spielt eine entscheidende Rolle für die kognitive Funktion. Beim Menschen ist es für die Wahrnehmung, das Denken, das Gedächtnis und die Entscheidungsfindung verantwortlich. Eine neuere Hypothese besagt, dass Seine Hauptfunktion besteht darin, zukünftige Ereignisse vorherzusagen, neue Sinnesinformationen verarbeiten und mit früheren Erwartungen vergleichen.
Eine in der Zeitschrift veröffentlichte Studie Neuron (Ich verlinke es hier) liefert wichtige Beweise zur Untermauerung dieser Theorie. Die Forschung unter der Leitung von Dr. Jurij Schymkiw, Postdoktorand im Labor von Professor Rafael Yuste, stellt einen wichtigen Fortschritt im Verständnis der prädiktiven Rolle des Kortex dar.
Der Cortex als Gedächtnismaschine
„Wir haben herausgefunden, dass die Hirnrinde als Gedächtnismaschine fungiert, die neue Erfahrungen speichert und die unmittelbare Zukunft vorhersagt“, erklärt er. Schymkiw.
Professor Yuste unterstreicht die Bedeutung dieser Entdeckung für das Verständnis sowohl der normalen Funktionsweise des Gehirns als auch von Störungen wie Schizophrenie, bei denen die Hirnrinde offenbar nicht richtig funktioniert. Das Neue sei der Unterschied zwischen dem, was wir vorhersagen und dem, was tatsächlich passiert, erklärt er.
Kognitive Funktionen und der Mechanismus der Neuheitserkennung
Das Team begann seine Forschung mit der Konzeption einer Studie, um herauszufinden, wie Mäuse auf eine Kombination aus bekannten und neuen Sinnesreizen reagieren. Als Reiz dienten Töne in unterschiedlichen Tonhöhen. Bei der Untersuchung des auditorischen Kortex von Mäusen stellten sie fest, dass Neuronencluster nicht nur auf den abgespielten Ton reagierten, sondern auch auf dessen Neuartigkeitsgrad.
Interessanterweise stellten sie fest, dass jeder Ton eine Spur neuronaler Aktivität hinterließ, die sie „Echo“ nannten. Dieses überwachte die sensorischen Eingaben über einen bestimmten Zeitraum und bildete Kurzzeitgedächtnisse der jüngsten Eingaben.
Um diese Erkenntnisse weiter zu untersuchen, erstellte das Team ein neuronales Netzwerkmodell des auditorischen Kortex und trainierte es, neue Reize zu erkennen. Das Modell wiederholte die bei Mäusen beobachteten Ergebnisse und zeigte, dass neuronale Netzwerke ebenfalls „Echos“ von Aktivitäten nutzten, um sich ein Modell der Umgebung einzuprägen und es für die Erkennung von Veränderungen zu verwenden.
Ist die Großhirnrinde dazu da, die Zukunft „vorherzusagen“? Implikationen für das Verständnis von Schizophrenie
Die Forschung bietet, wie erwähnt, auch neue Erkenntnisse über die wichtige Rolle, die die Großhirnrinde bei Schizophrenie spielt. Es ist in Kliniken seit Jahren bekannt, dass Menschen mit Schizophrenie nicht gut darin sind, neue von alten Informationen zu unterscheiden.
„Wir freuen uns sehr, dass diese Erkenntnisse unser Verständnis dieses entscheidenden Teils des Gehirns vertiefen und möglicherweise wichtige Erkenntnisse darüber liefern können, wann diese kognitiven Funktionen aus dem Ruder laufen – und wie man sie reparieren kann“, sagt er. Yuste.
Die Zukunft der Forschung
Die Auswirkungen dieser Entdeckung sind enorm. Das Verständnis, wie das Gehirn die Zukunft vorhersagen und auf Ereignisse reagieren kann, könnte zu neuen Behandlungsmethoden für neurologische und psychiatrische Erkrankungen führen. Ganz zu schweigen von der Entwicklung fortschrittlicherer künstlicher Intelligenzsysteme, die von der natürlichen Funktionsweise des Gehirns inspiriert sind.
Die Studie zeigt, dass die Vorhersage der Zukunft nicht nur eine Nebenfunktion des Gehirns ist, sondern eine seiner grundlegenden Fähigkeiten, die tief in die Art und Weise integriert ist, wie wir die Welt um uns herum wahrnehmen und mit ihr interagieren.
