Im Gehirn laufen alle Eindrücke zusammen, die wir Menschen mit unseren fünf Sinnen wahrnehmen. Das Gehirn muss dann entscheiden, auf welchen Eindruck es die größte Aufmerksamkeit legt und auf welchen wir also primär reagieren. Laufen wir also zum Beispiel mit dem Smartphone vor den Augen über die Straße, schrecken wir auf, wenn wir angehupt werden und können unsere Aufmerksamkeit blitzschnell vom Smartphone weg auf unsere Umwelt richten. Das zeigt, dass wir die Informationen von verschiedenen Sinnen problemlos zusammenführen und unsere Aufmerksamkeit beispielsweise vom Sehen auf das Hören verlagern können. Wie entscheidet das Gehirn aber, was bei Zusammenspiel der beiden Sinne Vorrang hat und zeigen sich diese Mechanismen in der Hirnstruktur?

Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Kognitions- und Neurowissenschaften (MPI CBS) in Leipzig und des Computational Neuroscience and Cognitive Robotics Centre der University of Birmingham haben darauf eine Antwort gefunden. In ihrer jüngsten Studie beobachteten sie, wie Sinnesreize im Gehirn verarbeitet werden, d.h. an welchen Stellen der Kortex (die Großhirnrinde) auf der Oberfläche aktiviert wird. Bei der weiteren Suche nach stärkeren Signalen in der Tiefe, entlang ihres Querschnitts, stellten die Forscher fest, dass unser Gehirn „den ‚übersinnlichen‘ Informationsfluss über ausgeprägte Schaltkreise bis in die kleinsten Windungen dieser stark gefalteten Hirnstruktur leitet“.

Den Studienteilnehmern wurden dazu grafische Symbole auf einem Bildschirm gezeigt und gleichzeitig Geräusche vorgespielt, während sie im Magnetresonanztomographen (MRT) lagen. Vor dem Experiment hatten die Forscher die Teilnehmer gebeten, ihre Aufmerksamkeit entweder auf den hörbaren oder den sichtbaren Teil des Experiments zu richten. Bei der Auswertung der Daten – um herauszufinden, an welchen genauen Stellen die Sinnesreize verarbeitet werden – standen die Neurophysiker um Robert Turner, Robert Trampel und Rémi Gau jedoch vor einem Problem.

Durch die dichte Faltung der Hirnrinde mussten die Forscher sie am Computer virtuell glätten und in verschiedene Schichten zerlegen, um die Signale genau orten zu können. © Rémi Gau

Hören vor Sehen

„Die Hirnrinde ist nur zwei bis drei Millimeter dick. Wir benötigten also eine sehr hohe räumliche Auflösung von unter einem Millimeter während der Datenaufnahme“, erklärt Robert Trampel. „Durch die dichte Faltung der Hirnrinde mussten wir sie außerdem virtuell glätten und in verschiedene Schichten zerlegen, um die Signale genau orten zu können. Das passierte am Computer.“

Die Wissenschaftler fanden aber die Antworten auf ihre Fragen: Geräusche lenken unsere Aufmerksamkeit stark von dem ab, was wir gerade sehen. Der visuelle Teil der Gehirne der Studienteilnehmer schaltete sich weitgehend ab, sobald sie ein Geräusch hörten. Konzentrierten sie sich dagegen in erster Linie auf das Geräusch, sank die Aktivität in den Regionen des Gehirns, die dem Zentrum des Gesichtsfeldes entsprechen.

Weiterhin beobachteten die Forscher in den Regionen, die fürs Hören zuständig sind, zum ersten Mal, „dass sich das Aktivierungsprofil entlang der verschiedenen Schichten des Kortex veränderte, wenn den Teilnehmern ausschließlich Geräusche präsentiert wurden“. Wenn die Probanden allerdings nur optische Eindrücke wahrnahmen, gab es keine Veränderungen. „Wenn wir also gleichzeitig verschiedene Sinneseindrücke verarbeiten müssen, werden auch verschiedene Verschaltungen von Neuronen aktiv – je nachdem, worauf wir unsere Aufmerksamkeit richten. Das konnten wir nun durch neuartige Experimente am Computer sichtbar machen“, sagt Rémi Gau.

Titelbild: Töne können unsere Aufmerksamkeit offenbar stark von dem ablenken, was wir sehen. © MPI CBS