Verlangsamt die erhöhte neuronale Komplexität die Operationsgeschwindigkeit des Gehirns?

Kurze Antwort
Zunehmende neuronale Komplexität erhöht nur die Verarbeitungszeiten, wenn Neuronen seriell miteinander verbunden sind.

Hintergrund
Die neuronale Leitung von Aktionspotentialen braucht Zeit, da sich neuronale Signale mit einer Geschwindigkeit von 0,5 bis 150 m/s durch das Axon ausbreiten (Purves et al ., 2001) . Außerdem braucht die synaptische Übertragung zwischen Neuronen Zeit. Eine chemische synaptische Übertragung dauert etwa 0,5 ms (Katz & Miledi, 1965) . Infolgedessen erhöht das Aneinanderreihen von Neuronen die Verarbeitungszeit.

Betrachtet man beispielsweise die Schmerzreaktion, so ist der Reflexbogen sehr kurz und umfasst nur zwei Synapsen (Abb. 1). In dem Moment, in dem Sie eine heiße Pfanne berühren, ziehen Sie Ihre Hand ziemlich sofort weg. Dieser Prozess geht voraus, noch bevor Sie sich der Tatsache bewusst werden, dass Sie etwas Schmerzhaftes berührt haben. Dies liegt daran, dass die bewusste Wahrnehmung im Gehirn stattfindet, was eine längere Distanz erfordert, die von Ihrem Finger zurückgelegt werden muss, und weil es viel mehr Synapsen umfasst, einschließlich des Hirnstamms, niedrigerer kortikaler Bereiche und höherer kortikaler Bereiche (Abb. 2).

Die Verarbeitungszeit muss sich nicht zwangsläufig erhöhen, wenn die Verarbeitungskomplexität zunimmt, solange die Verarbeitung parallel erfolgt. Zum Beispiel laufen mehrere visuelle Bahnen im menschlichen Gehirn parallel, zum Beispiel die „Was“- und „Wo“-Verarbeitung im Gehirn in den ventralen und dorsalen Strömen (Van Polanen & Davare, 2016) , wie in Abb. 3 dargestellt.

^{Abb. 1. Schmerzreflexbogen. Quelle: Owlcation}

^{Abb. 2. Bewusster Schmerzweg. Quelle: neuwritewest}

^{Abb. 3. Parallele Verarbeitung von „Was“- und „Wo“-Informationen im visuellen System. Quelle: Brainscape}

<sub>Referenzen
- Katz & Miledi, J. Physiol (1965); 181 (3): 656–70
- Purves et al . (Hrsg.), Neuroscience , 2. Aufl. Sunderland (MA): Sinauer Associates
- Van Polanen & Davare, Neuropsychologia (2015); 79 : 186–91</sub>