Immer in Bewegung

Immer in Bewegung
Autor: Julia Groß

Evolutionär betrachtet ist das Bewegungssehen eine unserer wichtigsten Fähigkeiten – die Menschen hätten sich kaum so erfolgreich auf der Erde verbreitet, wenn sie bewegte Objekte nicht wahrnehmen könnten. Eine integrative Glanzleistung des Gehirns.

Wissenschaftliche Betreuung: Uwe Ilg

Veröffentlicht: 03.11.2010

Das Wichtigste in Kürze
  • Bewegung wird vom visuellen System auf zwei Arten analysiert: Bei retinaler Bewegung reizt das Objekt nacheinander benachbarte Rezeptoren der Retina, bei der Augenbewegung bleibt das Objekt an derselben Stelle der Retina, weil sich der Kopf des Betrachtenden mitbewegt.
  • Die Verarbeitung erfolgt über die so genannte Wo-Bahn der visuellen Wahrnehmung, konkret geht es über den seitlichen Kniehöcker (CGL) und über die Areale V1 und V2 zum posterioren Parietalkortex.
  • Im primären visuellen Cortex V1 sind viele Nervenzellen auf richtungsspezifische Reize spezialisiert, in anderen Bereichen der Wo-Bahn gibt es auch geschwindigkeitssensitive Nervenzellen.
  • Viele räumliche Informationen werden auch erlernt, etwa dass nähere Gegenstände größer erscheinen als solche, die weiter weg sind.

Rezeptor

Rezeptor/-/receptor

Signalempfänger in der Zellmembran. Chemisch gesehen ein Protein, das dafür verantwortlich ist, dass eine Zelle ein externes Signal mit einer bestimmten Reaktion beantwortet. Das externe Signal kann beispielsweise ein chemischer Botenstoff (Transmitter) sein, den eine aktivierte Nervenzelle in den synaptischen Spalt entlässt. Ein Rezeptor in der Membran der nachgeschalteten Zelle erkennt das Signal und sorgt dafür, dass diese Zelle ebenfalls aktiviert wird. Rezeptoren sind sowohl spezifisch für die Signalsubstanzen, auf die sie reagieren, als auch in Bezug auf die Antwortprozesse, die sie auslösen.

Wo-Bahn

Wo-Bahn/-/dorsal pathway

Der Teil der visuellen Verarbeitungsbahn, der sich mit der Lokalisation und Bewegung von Objekten befasst. Die Wo-​Bahn verläuft von V1 und V2 in die Areale des Parietallappens.

Corpus geniculatum laterale

Seitlicher Kniehöcker/Corpus geniculatum laterale/lateral geniculate body

Das Corpus geniculatum laterale (seitlicher Kniehöcker) ist derjenige Abschnitt des Thalamus (größter Teil des Zwischenhirns), in dem rund 90% der Axone des Sehnervs enden. Es zeigt eine charakteristische Schichtung in sechs Zelllagen, getrennt von den eingehenden Fasern der Sehnerven. Die Nervenzellen des Corpus geniculatum laterale senden ihre Fortsätze zur Sehrinde. Gemeinsam mit dem Corpus geniculatum mediale bildet es den Metathalamus.

Corpus geniculatum laterale

Seitlicher Kniehöcker/Corpus geniculatum laterale/lateral geniculate body

Das Corpus geniculatum laterale (seitlicher Kniehöcker) ist derjenige Abschnitt des Thalamus (größter Teil des Zwischenhirns), in dem rund 90% der Axone des Sehnervs enden. Es zeigt eine charakteristische Schichtung in sechs Zelllagen, getrennt von den eingehenden Fasern der Sehnerven. Die Nervenzellen des Corpus geniculatum laterale senden ihre Fortsätze zur Sehrinde. Gemeinsam mit dem Corpus geniculatum mediale bildet es den Metathalamus.

Primärer visueller Cortex

Primäre Sehrinde/Area striata/primary visual cortex

Der Teil des Okzipitallappens (Hinterhauptslappen) dessen primäre Eingänge dem visuellen System entstammen. Nach Brodmann, der die Großhirnrinde im Jahre 1909 ursprünglich in 52 Areale unterteilte, ist der primäre visuelle Cortex Areal 17.

Cortex

Großhirnrinde/Cortex cerebri/cerebral cortex

Der Cortex cerebri, kurz Cortex genannt, bezeichnet die äußerste Schicht des Großhirns. Sie ist 2,5 mm bis 5 mm dick und reich an Nervenzellen. Die Großhirnrinde ist stark gefaltet, vergleichbar einem Taschentuch in einem Becher. So entstehen zahlreiche Windungen (Gyri), Spalten (Fissurae) und Furchen (Sulci). Ausgefaltet beträgt die Oberfläche des Cortex ca 1.800 cm2.

Neuron

Neuron/-/neuron

Das Neuron ist eine Zelle des Körpers, die auf Signalübertragung spezialisiert ist. Sie wird charakterisiert durch den Empfang und die Weiterleitung elektrischer oder chemischer Signale.

Eine Bewegung im Augenwinkel – und wir reagieren sofort und wenden den Kopf. Beides, Wahrnehmung und Reaktion, sind tief in uns verankert und der Auslöser bekommt sofortige Aufmerksamkeit. Der Grund liegt auf der Hand: Wilde Tiere, die sich nähern, oder fallende Gegenstände – von bewegten Objekten kann immer Gefahr ausgehen. Deshalb ist es seit jeher überlebenswichtig, dass Menschen Bewegungen wahrnehmen können. Und einige Tiere – zum Beispiel Frösche – sehen Objekte tatsächlich erst, wenn sie sich bewegen. Es verwundert daher nicht, dass diese besondere Art von Wahrnehmung auch innerhalb des Sehsystems einen großen Teilbereich einnimmt.

Der Pfad zur Verarbeitung von Bewegung beginnt bereits mit den M-​Ganglienzellen – das M steht für magno – der Retina. Am anderen Ende der Sehbahn, im visuellen Cortex, sind bewegungsspezifische Neurone sogar der häufigste Zelltyp. Und schon ab einer Winkelgeschwindigkeit von etwa 0,2 Grad pro Sekunde kann der Mensch Bewegungen sehen. Das entspricht etwa einem Motor, der über 30 Minuten für eine einzige Umdrehung benötigt.

Das visuelle System analysiert Bewegung auf zwei Arten: Man spricht von retinaler Bewegung, wenn dasselbe Objekt nacheinander benachbarte Rezeptoren auf der Netzhaut erregt. Beim Augenbewegungssystem bleibt das Objekt auf der Retina an der gleichen Stelle, während die Augen oder der ganze Kopf ihm folgen. In diesem Fall werden beide Bewegungen – die eigene und die des Objekts – gegeneinander verrechnet, wozu auch die Kommandos an die sechs Augenmuskeln mit einbezogen werden. Von der Retina gelangen die Impulse zum Corpus geniculatum laterale, wo sie die magnozelluläre Verarbeitungsbahn über die Areale V1 und V2 zum posterioren Parietalkortex weiterleitet. Genauer: Die Impulse gelangen dort zu den Regionen MT, das heißt mediotemporaler Cortex, eine Region, die auch als V5 bezeichnet wird, und MST, also dem medio-​superior temporalen Areal – die so genannte Wo-​Bahn der visuellen Wahrnehmung.

Wahrnehmung

Wahrnehmung/Perceptio/perception

Der Begriff beschreibt den komplexen Prozess der Informationsgewinnung und –verarbeitung von Reizen aus der Umwelt sowie von inneren Zuständen eines Lebewesens. Das Gehirn kombiniert die Informationen, die teils bewusst und teils unbewusst wahrgenommen werden, zu einem subjektiv sinnvollen Gesamteindruck. Wenn die Daten, die es von den Sinnesorganen erhält, hierfür nicht ausreichen, ergänzt es diese mit Erfahrungswerten. Dies kann zu Fehlinterpretationen führen und erklärt, warum wir optischen Täuschungen erliegen oder auf Zaubertricks hereinfallen.

Aufmerksamkeit

Aufmerksamkeit/-/attention

Aufmerksamkeit dient uns als Werkzeug, innere und äußere Reize bewusst wahrzunehmen. Dies gelingt uns, indem wir unsere mentalen Ressourcen auf eine begrenzte Anzahl von Bewusstseinsinhalten konzentrieren. Während manche Stimuli automatisch unsere Aufmerksamkeit auf sich ziehen, können wir andere kontrolliert auswählen. Unbewusst verarbeitet das Gehirn immer auch Reize, die gerade nicht im Zentrum unserer Aufmerksamkeit stehen.

Neuron

Neuron/-/neuron

Das Neuron ist eine Zelle des Körpers, die auf Signalübertragung spezialisiert ist. Sie wird charakterisiert durch den Empfang und die Weiterleitung elektrischer oder chemischer Signale.

Rezeptor

Rezeptor/-/receptor

Signalempfänger in der Zellmembran. Chemisch gesehen ein Protein, das dafür verantwortlich ist, dass eine Zelle ein externes Signal mit einer bestimmten Reaktion beantwortet. Das externe Signal kann beispielsweise ein chemischer Botenstoff (Transmitter) sein, den eine aktivierte Nervenzelle in den synaptischen Spalt entlässt. Ein Rezeptor in der Membran der nachgeschalteten Zelle erkennt das Signal und sorgt dafür, dass diese Zelle ebenfalls aktiviert wird. Rezeptoren sind sowohl spezifisch für die Signalsubstanzen, auf die sie reagieren, als auch in Bezug auf die Antwortprozesse, die sie auslösen.

Netzhaut

Netzhaut/Retina/retina

Die Netzhaut oder Retina ist die innere mit Pigmentepithel besetzte Augenhaut. Die Retina zeichnet sich durch eine inverse (umgekehrte) Anordnung aus: Licht muss erst mehrere Schichten durchdringen, bevor es auf die Fotorezeptoren (Zapfen und Stäbchen) trifft. Die Signale der Fotorezeptoren werden über den Sehnerv in verarbeitende Areale des Gehirns weitergeleitet. Grund für die inverse Anordnung ist die entwicklungsgeschichtliche Entstehung der Netzhaut, es handelt sich um eine Ausstülpung des Gehirns.
Die Netzhaut ist ca 0,2 bis 0,5 mm dick.

Auge

Augapfel/Bulbus oculi/eye bulb

Das Auge ist das Sinnesorgan zur Wahrnehmung von Lichtreizen – von elektromagnetischer Strahlung eines bestimmten Frequenzbereiches. Das für den Menschen sichtbare Licht liegt im Bereich zwischen 380 und 780 Nanometer.

Primärer visueller Cortex

Primäre Sehrinde/Area striata/primary visual cortex

Der Teil des Okzipitallappens (Hinterhauptslappen) dessen primäre Eingänge dem visuellen System entstammen. Nach Brodmann, der die Großhirnrinde im Jahre 1909 ursprünglich in 52 Areale unterteilte, ist der primäre visuelle Cortex Areal 17.

Visuelle Assoziationscortices

Visuelle Assoziationsareale/Area peristriata/visual association cortex

Als visuelle Assoziationscortices werden die Bereiche bezeichnet, die nicht der primären visuellen Verarbeitung dienen, aber doch stark an der visuellen Wahrnehmung beteiligt sind. Siehe auch Was– und Wo-​Bahn.

Wählerische Neurone

Im primären visuellen Cortex V1 sind viele Nervenzellen, so genannte komplexe Zellen, auf richtungsspezifische Reize spezialisiert. Und zwar auf ganz bestimmte: Nur wenn der Reiz ihrer bevorzugten Richtung entspricht — zum Beispiel von rechts oben nach links unten, feuern diese Nervenzellen in voller Stärke. Bei anders gerichteten Reizen reagieren sie nicht. Alle möglichen Richtungen von einem bis 360 Grad sind durch solche Neurone repräsentiert.

Die Weiterverarbeitung entlang der Wo-​Bahn erfolgt nun in MT und MST, wo richtungs– und geschwindigkeitssensitive Zellen die Mehrheit bilden. Im MT liegt ihre Zahl bei fast 100 Prozent. Neurone, die die gleiche Bewegungsrichtung bevorzugen, bilden hier Säulen. Sie reagieren stark auf kohärente und fließende Bewegung der Umgebung, wie zum Beispiel in einem schnellen Auto oder im Flugzeug. Das bedeutet auch: Wird die MT-​Region zerstört, verlieren die Betroffenen die Fähigkeit, Bewegungsrichtungen zu unterscheiden und bewegten Reizen kontinuierlich mit den Augen zu folgen.

Der Neurobiologe Semir Zeki vom University College London beschrieb dazu den Fall der Patientin L.M., die „Schwierigkeiten hatte, sich eine Tasse Tee oder Kaffee einzugießen, weil die Flüssigkeit ihr wie gefroren erschien“. Diese Bewegungsblindheit, diese Akinetopsie, wie Zeki sie bezeichnete, machte es L.M. auch unmöglich, über eine Straße zu gehen: „Wenn ich das Auto erstmals anschaue, scheint es weit weg. Aber dann, wenn ich die Straße überqueren will, ist es plötzlich ganz nah.“ Auch mit zunehmendem Alter können Menschen häufig schlechter zwischen Richtungen unterscheiden.

Cortex

Großhirnrinde/Cortex cerebri/cerebral cortex

Der Cortex cerebri, kurz Cortex genannt, bezeichnet die äußerste Schicht des Großhirns. Sie ist 2,5 mm bis 5 mm dick und reich an Nervenzellen. Die Großhirnrinde ist stark gefaltet, vergleichbar einem Taschentuch in einem Becher. So entstehen zahlreiche Windungen (Gyri), Spalten (Fissurae) und Furchen (Sulci). Ausgefaltet beträgt die Oberfläche des Cortex ca 1.800 cm2.

Primärer visueller Cortex

Primäre Sehrinde/Area striata/primary visual cortex

Der Teil des Okzipitallappens (Hinterhauptslappen) dessen primäre Eingänge dem visuellen System entstammen. Nach Brodmann, der die Großhirnrinde im Jahre 1909 ursprünglich in 52 Areale unterteilte, ist der primäre visuelle Cortex Areal 17.

Neuron

Neuron/-/neuron

Das Neuron ist eine Zelle des Körpers, die auf Signalübertragung spezialisiert ist. Sie wird charakterisiert durch den Empfang und die Weiterleitung elektrischer oder chemischer Signale.

Neuron

Neuron/-/neuron

Das Neuron ist eine Zelle des Körpers, die auf Signalübertragung spezialisiert ist. Sie wird charakterisiert durch den Empfang und die Weiterleitung elektrischer oder chemischer Signale.

Auge

Augapfel/Bulbus oculi/eye bulb

Das Auge ist das Sinnesorgan zur Wahrnehmung von Lichtreizen – von elektromagnetischer Strahlung eines bestimmten Frequenzbereiches. Das für den Menschen sichtbare Licht liegt im Bereich zwischen 380 und 780 Nanometer.

Eine Sache der Interpretation

Um die komplexen Eindrücke, die das Auge liefert, richtig zu interpretieren, benötigt das Gehirn häufig auch den Input anderer sensorischer Systeme wie Hör– und Tastsinn. Schließlich ist es nicht immer ganz leicht zu entscheiden, ob sich ein Ding in der Umgebung oder der Mensch selbst bewegt. So verrechnet das Gehirn beispielsweise von vornherein die Augenbewegungen und die Bewegungsreize aus der Retina miteinander, um ein richtiges Wahrnehmungsergebnis zu erhalten. Dies nennt man das Reafferenzprinzip.

Darüber hinaus spielen auch Erfahrung und Lernen eine Rolle: Wir wissen, dass wir uns offenbar selbst bewegen, wenn wir „wandernde“ Gebäude oder Bäume wahrnehmen, da diese sich normalerweise niemals vom Fleck rühren. Bei einem Zug ist die Zuordnung nicht so klar, weshalb oft eine Scheinbewegung empfunden wird, wenn die Waggons auf dem Nachbargleis losfahren. Das geschieht sehr langsam. Zu langsam für die Bewegungssensoren im Innenohr, und so muss sich das Gehirn allein auf visuelle Reize verlassen. Dabei entsteht oft das Gefühl, es wäre unser Zug, der abfährt. Auch eine schnelle Abfolge stehender Bilder im Bereich von 60 bis 200 Millisekunden empfindet das Gehirn als Scheinbewegung – darauf beruhen Fernsehen und Kino.

Auge

Augapfel/Bulbus oculi/eye bulb

Das Auge ist das Sinnesorgan zur Wahrnehmung von Lichtreizen – von elektromagnetischer Strahlung eines bestimmten Frequenzbereiches. Das für den Menschen sichtbare Licht liegt im Bereich zwischen 380 und 780 Nanometer.

Bewegung sorgt für Tiefenschärfe – und für Illusionen

Die Informationen zu Bewegung und Geschwindigkeit nutzt das Gehirn auch für die räumliche Wahrnehmung. Ein Beispiel dafür ist die so genannte Bewegungsparallaxe: Aus dem Seitenfenster eines fahrenden Zuges betrachtet bewegen sich Gegenstände in der Nähe viel schneller als solche, die weiter weg sind. Zum Horizont hin geht die wahrgenommene Bewegung gegen Null.

Die Konzentration auf bewegte Gegenstände kann aber auch zu unerwünschten Effekten führen: Wer lange auf einen Wasserfall oder Fluss blickt und danach auf ein anderes Objekt, dem scheint sich dieses in die entgegen gesetzte Richtung zu bewegen und dabei zu verflüssigen. Die Wasserfalltäuschung ist — analog zu Nachbildern – offenbar auf Ermüdung der Rezeptoren zurückzuführen, welche auf die Bewegungsrichtung des Wassers reagieren. Die Aktivität der entsprechenden Neurone fällt dann kurzfristig unter das Niveau, mit dem sie auch ungereizt feuern. Die benachbarten, für die Gegenrichtung spezialisierten Zellen bleiben unterdessen weiter bei ihrer Spontanaktivität, welche dann kurzfristig die Feuerrate der eigentlich zuständigen Zellen übersteigt. Dadurch entsteht der Eindruck einer gegenläufigen Bewegung. Der Effekt der Wasserfalltäuschung wurde bereits vor über 2300 Jahren von Aristoteles beschrieben.

Doch trotz aller Anfälligkeit für Täuschungen hat sich die menschliche Verarbeitung von Bewegung bewährt – auch wenn die Gefahr heute weniger von wilden Tieren, als vielmehr von fahrenden Autos ausgeht.

Wahrnehmung

Wahrnehmung/Perceptio/perception

Der Begriff beschreibt den komplexen Prozess der Informationsgewinnung und –verarbeitung von Reizen aus der Umwelt sowie von inneren Zuständen eines Lebewesens. Das Gehirn kombiniert die Informationen, die teils bewusst und teils unbewusst wahrgenommen werden, zu einem subjektiv sinnvollen Gesamteindruck. Wenn die Daten, die es von den Sinnesorganen erhält, hierfür nicht ausreichen, ergänzt es diese mit Erfahrungswerten. Dies kann zu Fehlinterpretationen führen und erklärt, warum wir optischen Täuschungen erliegen oder auf Zaubertricks hereinfallen.

Rezeptor

Rezeptor/-/receptor

Signalempfänger in der Zellmembran. Chemisch gesehen ein Protein, das dafür verantwortlich ist, dass eine Zelle ein externes Signal mit einer bestimmten Reaktion beantwortet. Das externe Signal kann beispielsweise ein chemischer Botenstoff (Transmitter) sein, den eine aktivierte Nervenzelle in den synaptischen Spalt entlässt. Ein Rezeptor in der Membran der nachgeschalteten Zelle erkennt das Signal und sorgt dafür, dass diese Zelle ebenfalls aktiviert wird. Rezeptoren sind sowohl spezifisch für die Signalsubstanzen, auf die sie reagieren, als auch in Bezug auf die Antwortprozesse, die sie auslösen.

Neuron

Neuron/-/neuron

Das Neuron ist eine Zelle des Körpers, die auf Signalübertragung spezialisiert ist. Sie wird charakterisiert durch den Empfang und die Weiterleitung elektrischer oder chemischer Signale.

Aktualisierung: am 13.01.2017

Votes with an average with

Themen

Autor

Wissenschaftliche Betreuung

Lizenzbestimmungen

Dieser Inhalt ist unter folgenden Nutzungsbedingungen verfügbar.

BY-NC: Namensnennung, nicht kommerziell

Empfohlene Artikel