Sakkaden bei Neuheit führen zu weitreichender Gehirnaktivierung

Das Gehirn ist besonders empfänglich für Veränderungen in der visuellen Umgebung, sei es eine geringfügige Veränderung der Leuchtdichte eines Computerbildschirms, die Bewegung der Augen von einem Punkt zum anderen, während man ein Objekt betrachtet (d. h. Sakkaden), oder das Ansehen eines Films. Die durch visuelle Reize hervorgerufenen Veränderungen aktivieren verschiedene Gehirnregionen.

Bislang wurden verschiedene Arten von visuellen Veränderungen - Bewegung, Sakkaden und dynamische Reize - hauptsächlich isoliert untersucht. Eine Gruppe von Wissenschaftlern des City College of New York (NY, USA) unter der Leitung des Erstautors Maximilian Nentwich (Ph.D.) wollte verstehen, wie eine Kombination von visuellen Veränderungen die Gehirnaktivität beim Betrachten von Filmen beeinflusst.

Die Wissenschaftler zeichneten gleichzeitig die intrakranielle Elektroenzephalographie (iEEG) und die Augenbewegungen von über 6.000 Kontakten bei 23 Epilepsiepatienten auf, die sich Filmclips ansahen. iEEG ermöglicht die Aufzeichnung der Hirnaktivität, indem Elektroden direkt ins Gehirn implantiert werden. Die Wissenschaftler untersuchten, wie sich drei visuelle Veränderungen, die in Filmen vorkommen - Stimulusbewegung, Sakkaden und Filmschnitte, die reich an neuen Informationen sind - auf die Gehirnaktivität auswirken würden.

Die Ergebnisse zeigten eine weit verbreitete Hirnaktivität beim Betrachten von Filmausschnitten und bei Sakkaden. Im Gegensatz dazu rief die Betrachtung eines Reizes in Bewegung neuronale Aktivität in begrenzteren Bereichen der visuellen Gehirnregionen hervor. Die Autoren erörtern, dass die weit verbreitete Reaktion des Gehirns auf Filmschnitte und Sakkaden wahrscheinlich mit der Verarbeitung der Bedeutung, der Gesichter oder der Neuartigkeit der in den Filmen gezeigten Informationen zusammenhängt. Wenn die Schnitte an Stellen im Film erfolgten, an denen bedeutende Veranstaltungen oder Bedeutungsänderungen stattfanden, zeigten die temporalen und medialen Schläfenlappen verstärkte Reaktionen.

Die Studie zeigte, dass Sakkaden weitreichendere Hirnregionen modulieren als bisher angenommen und wahrscheinlich an kognitiven Prozessen höherer Ordnung wie Aufmerksamkeit und Gedächtnis beteiligt sind. Sowohl Filmschnitte als auch Augenbewegungen haben einen weitreichenden Einfluss auf das Gehirn, und ihre Auswirkungen werden durch die Einführung neuer und bedeutungsvoller Informationen beeinflusst.

Zitierte Veröffentlichung

Nentwich, M., Leszczynski, M., Russ, B.E. et al. Semantic Novelty modulates neural responses to visual change across the human brain . Nat Commun 14, 2910 (2023).