Unser Gehirn hat die Fähigkeit, „richtige“ und „falsche“ Geräusche sofort zu unterscheiden. Das gilt auch bei den Dingen, die wir den ganzen Tag tun.
- Es spielt dabei keine Rolle, ob es darum geht, die Autotür gerade so weit zu drücken, dass sie einrastet, ohne zuzuschlagen oder darum die richtige Note auf einem Musikinstrument zu treffen.
Jetzt hat ein Team von Neurowissenschaftlern herausgefunden, was genau im Gehirn passiert, wenn man nach Abschluss einer Aufgabe einen erwarteten oder richtigen oder einen falschen Ton hört.
Es zeigte sich, dass das Gehirn von Säugetieren bemerkenswert gut darin ist, vorherzusagen, wann ein Geräusch auftreten sollte und wie es idealerweise klingen sollte. Liegt ein bemerkbarer Unterschied zwischen dieser Erwartung und dem Feedback vor, reagiert das Hörzentrum des Gehirns sofort.
ÜBERSICHT
Was ist der Ansatz der Studie?
Diese Hörfähigkeit des Menschen und anderer Tiere mag intuitiv erscheinen. Doch Forscher wussten bislang nicht, wie Neuronen im Hörkortex des Gehirns, wo Geräusche verarbeitet werden, diese schnellen Urteile fällen.
- In der in der Zeitschrift Current Biology veröffentlichten Studie wollten Forscher der New York University, verstehen, wie diese vertraute Erfahrung wirklich funktioniert.
Die Forscher haben dazu Mäuse untersucht. Sie sind im Labor viel einfacher zu untersuchen als Menschen, und teilen mit unseren Sinnessystemen viele grundlegende Ähnlichkeiten.
Der erste Schritt der Forscher bestand darin, die Tiere darauf zu trainieren, eine bestimmte Aufgabe zu erfüllen, die dem Schließen einer Autotür ähnelte. Dazu trainierten sie die Tiere, mit ihren Pfoten einen Hebel genau richtig zu drücken, um eine Belohnung zu erhalten. Sie spielten auch jedes Mal einen unverwechselbaren Ton, wenn der Hebel diese perfekte Position erreichte.
Nach Tausenden von Versuchen und dem dazugehörigen Geräusch wussten die Mäuse genau, was zu tun war – und wie es klingen sollte, wenn sie es richtig gemacht hatten. Ihre Studien zeigten, dass die Mäuse, wenn die Forscher den Ton entfernten, den falschen Ton abspielten oder den richtigen Ton zur falschen Zeit abspielten, dies bemerkten und ihre Aktionen anpassten.
Was ist das Ergebnis der Studie?
Um herauszufinden, wie Neuronen im Hörkortex reagierten, um die beobachteten Verhaltensweisen hervorzurufen, zeichnete das Forscherteam auch die Gehirnaktivität der Mäuse auf.
Interessanterweise stellten die Forscher dabei fest, dass Hörneuronen kaum reagierten, wenn eine Maus den Hebel drückte und den Ton hörte, den sie zu erwarten gelernt hatten. Nur wenn etwas am Ton falsch war, entwickelten ihre Hörneuronen plötzlich volle Aktivität.
Wie die Forscher erklärten, ergeben ihre Untersuchungen, dass der Hörkortex von Säugetieren nicht auf die Geräusche selbst reagiert, sondern darauf, wie diese Geräusche den Erwartungen entsprechen oder diese enttäuschen.
Welche neuen Therapieansätze ergeben sich aus der Studie?
Die Forscher stellten zudem fest, dass dieselben Hirnareale und Schaltkreise, die selbst erzeugte Geräusche bei alltäglichen Aufgaben vorhersagen und verarbeiten, auch bei bestimmten Erkrankungen eine Rolle spielen.
Dazu gehören zum Beispiel Erkrankungen wie Schizophrenie, bei denen Menschen Stimmen oder andere Geräusche hören können, die nicht vorhanden sind. Das Forscherteam hofft, dass ihre Studien dazu beitragen werden, zu erklären, was bei Schizophrenie und anderen neuronalen Störungen schiefläuft – und vielleicht auch helfen kann.
Quellen
- Precise movement-based predictions in the mouse auditory cortex. Audette NJ, Zhou WX, Chioma A, Schneider DM. Current Biology. 2022 Oct 24.
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