Wie bleiben unsere Augen auf das fokussiert, wonach wir greifen?

Zusammenfassung: Beim Greifen nach einem Zielobjekt verankern wir unseren Blick auf dem Ziel des Greifmoments und blicken dadurch länger auf das Ziel. Dadurch wird unsere Reichweite genauer.

Quelle: NYU

Unsere Augen darauf zu richten, wonach wir greifen, sei es ein Gegenstand im Lebensmittelgeschäft oder ein Bodenball auf dem Baseballfeld, mag nahtlos erscheinen, ist aber tatsächlich auf einen komplexen neurologischen Prozess zurückzuführen, der ein kompliziertes Timing und eine komplizierte Koordination erfordert.

In einer neu erschienenen Studie in der Zeitschrift NaturEin Forscherteam wirft zusätzliches Licht auf die Machenschaften, die dafür sorgen, dass wir nicht von unserem Ziel wegsehen.

Die Arbeit konzentriert sich auf eine Form des koordinierten Blicks und der Reichweite, die als „Blickverankerung“ bezeichnet wird – das vorübergehende Anhalten von Augenbewegungen, um die Reichweiten zu koordinieren.

„Unsere Ergebnisse zeigen, dass wir unseren Blick auf das Ziel der Reach-Bewegung verankern und dieses Ziel dadurch länger betrachten“, erklärt Bijan Pesaran, Professor am Center for Neural Science der NYU und einer der Autoren der Studie.

„Das macht unsere Reichweiten viel genauer. Die große Frage war: Wie orchestriert das Gehirn diese Art von natürlichem Verhalten?“

Die Studie, die mit Maureen Hagan, einer Neurowissenschaftlerin an der australischen Monash University, durchgeführt wurde, untersucht den häufig untersuchten, aber nicht gut verstandenen Prozess der Blickverankerung – insbesondere, wie verschiedene Regionen des Gehirns miteinander kommunizieren.

Um dieses Phänomen zu untersuchen, untersuchten die Wissenschaftler die Gehirnaktivität in den Arm- und Augenbewegungsregionen des Gehirns, während nichtmenschliche Primaten gleichzeitig eine Abfolge von Augen- und Armbewegungen ausführten.

Die erste Bewegung war ein koordiniertes Suchen und Greifen nach einem Ziel. Dann, nur 10 Millisekunden später, wurde ein zweites Ziel präsentiert, das die Probanden so schnell wie möglich ansehen mussten.

Diese zweite Augenbewegung offenbarte den Blickverankerungseffekt.

Diese Bewegungen ähneln denen, die beim Wechseln des Radios während der Fahrt und beim Aufpassen einer Ampel gemacht werden – wenn Sie schnell vom Radio weg zur Ampel blicken, wählen Sie möglicherweise nicht den richtigen Kanal.

Ihre Ergebnisse zeigten, dass während der Blickverankerung Neuronen in dem Teil des Gehirns – der parietalen Reach-Region – verwendet werden, um die Neuronenaktivität in dem Teil des Gehirns – der parietalen Sakkaden-Region – zu hemmen, der für Augenbewegungen verwendet wird.

Dieses zeigt einen Baseballspieler, der nach einem Ball greift
Unsere Augen auf das zu konzentrieren, wonach wir greifen, wie zum Beispiel einen Groundball auf dem Baseballfeld aufzustellen, mag nahtlos erscheinen. Tatsächlich ist es jedoch auf einen komplexen neurologischen Prozess zurückzuführen, der ein kompliziertes Timing und eine komplizierte Koordination beinhaltet. In einer neu veröffentlichten Studie wirft ein Forscherteam zusätzliches Licht auf die Machenschaften, die dafür sorgen, dass wir nicht wegschauen, wo wir hingreifen. Abgebildet ist NYU Shortstop Zane Baker (22). Bildnachweis: NYU

Diese Unterdrückung des Neuronenfeuers dient dazu, die Augenbewegung zu hemmen und unsere Augen auf das Ziel unserer Reichweite zu zentrieren, was dann die Genauigkeit dessen, wonach wir greifen, verbessert. Wichtig ist, stellen die Wissenschaftler fest, dass die Effekte mit Mustern von Gehirnwellen bei 15-25 Hz, Beta-Wellen genannt, verbunden waren, die das neuronale Feuern in den verschiedenen Regionen des Gehirns organisieren.

„Beta-Wellen wurden zuvor mit Aufmerksamkeit und Kognition in Verbindung gebracht, und diese Studie zeigt, wie Beta-Aktivität hemmende Gehirnmechanismen steuern kann, um unser natürliches Verhalten zu koordinieren“, erklärt Pesaran.

Indem die neurologischen Prozesse des koordinierten Schauens und Greifens weiter beleuchtet und mit hemmenden Betawellen in Verbindung gebracht werden, bietet diese Studie das Potenzial, Störungen der Aufmerksamkeit und der exekutiven Kontrolle besser zu verstehen, die natürliche Verhaltensweisen wie koordiniertes Schauen und Greifen orchestrieren.

Finanzierung: Die Forschung wurde von den National Institutes of Health (T32 EY007136), dem Australian Research Council (DE180100344), der National Science Foundation (BCS-0955701), dem National Eye Institute (R01-EY024067), dem Army Research Office und der Simons Foundation unterstützt , einen McKnight Scholar Award und ein Sloan Research Fellowship.

Über diese Neuigkeiten aus der visuellen neurowissenschaftlichen Forschung

Autor: James Devitt
Quelle: NYU
Kontakt: James Devitt – NYU
Bild: Das Bild wird der NYU gutgeschrieben

Ursprüngliche Forschung: Geschlossener Zugang.
„Modulation inhibitorischer Kommunikationskoordinaten Suchen und Erreichen“ von Maureen Hagan et al. Natur


Abstrakt

Siehe auch

Dies zeigt einen Kopf, bei dem Puzzleteile fehlen

Die Modulation der hemmenden Kommunikation koordiniert das Suchen und Greifen

Schauen und Greifen werden von verschiedenen Hirnregionen gesteuert und bei natürlichem Verhalten koordiniert.

Zu verstehen, wie flexible, natürliche Verhaltensweisen wie koordiniertes Schauen und Greifen gesteuert werden, hängt davon ab, wie Neuronen in verschiedenen Regionen des Gehirns kommunizieren. Die neuronale Kohärenz in einem Gammafrequenzband (40–90 Hz) wurde mit der anregenden multiregionalen Kommunikation in Verbindung gebracht.

Hemmende Kontrollmechanismen sind ebenfalls erforderlich, um das Verhalten flexibel zu steuern, aber es ist wenig darüber bekannt, wie Neuronen in einer Region vorübergehend einzelne Neuronen in einer anderen unterdrücken, um das Verhalten zu unterstützen. Wie das neuronale Feuern in einer Senderregion das Feuern in einer Empfängerregion vorübergehend unterdrückt, ist noch weitgehend unverstanden.

Hier untersuchen wir die inhibitorische Kommunikation während eines flexiblen, natürlichen Verhaltens, das als Blickverankerung bezeichnet wird und bei dem Sakkaden vorübergehend durch koordinierte Reichweiten gehemmt werden. Während der Blickverankerung fanden wir heraus, dass Neuronen in der Reichweitenregion des posterioren parietalen Kortex das neuronale Feuern in der parietalen Sakkadenregion hemmen können, um Augenbewegungen zu unterdrücken und die Reichweitengenauigkeit zu verbessern.

Die Unterdrückung ist vorübergehend, nur um die koordinierte Reichweite herum vorhanden und am größten, wenn die Reichweitenneuronen Spitzen in Bezug auf die Beta-Frequenz-Aktivität (15–25 Hz) und nicht die Gamma-Frequenz-Aktivität abfeuern.

Unsere Arbeit liefert Beweise in der Aktivität einzelner Neuronen für einen neuartigen Mechanismus der inhibitorischen Kommunikation, bei dem die neuronale Kohärenz der Beta-Frequenz vorübergehend die multiregionale Kommunikation hemmt, um das natürliche Verhalten flexibel zu koordinieren.

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