Wie unterscheidet der Neocortex zwischen Wahrnehmung und Imagination?

Nach meinem Verständnis führt der Neocortex sowohl Wahrnehmung als auch Imagination/Planung innerhalb derselben hierarchischen Struktur durch. Während der Wahrnehmung erhält ein Bereich des Neokortex Stromsignale von Sensoren und entscheidet über auszuführende motorische Aktionen. Während der Vorstellung wiederholt ein Bereich frühere Eingaben oder arbeitet mit potenziellen zukünftigen Eingaben für die Planung. Aktionen werden während der Planung nicht wirklich ausgeführt.

Einerseits scheint es so, als würden sowohl Wahrnehmung als auch Planung teilweise von denselben neuronalen Strukturen ausgeführt. Es scheint intuitiv, dass derselbe Abstraktionsmechanismus wiederverwendet werden muss, um zu denselben Darstellungen auf hoher Ebene zu gelangen. Auf der anderen Seite scheint das Gehirn noch zwischen ihnen unterscheiden zu müssen, zum Beispiel zu nicht ausgeführten imaginären Handlungen.

Die beiden Prozesse beeinflussen sich sicherlich gegenseitig. Das Wahrnehmen einer schwierigen Situation kann zu Planung führen, die Wahrnehmung kann eine Assoziation dazu veranlassen, sich eine andere Situation vorzustellen, oder die Vorstellungskraft setzt Filter auf das, was wir wahrnehmen. Gibt es Erklärungen, ob und wie der Neokortex sowohl Wahrnehmung als auch Vorstellungskraft/Planung innerhalb der gleichen Strukturen implementiert?

  • Sind Wahrnehmungs- und Imaginationszustände, zwischen denen die Neocortex-Bereiche wechseln, oder können sie gleichzeitig ausgeführt werden? Können mehrere Bereiche gleichzeitig in die Planung einbezogen werden?
  • Wenn ein Bereich Informationen an einen anderen sendet, wie signalisiert das, ob es sich um wahrgenommene oder eingebildete Informationen handelt?
  • Gibt es einen geringeren Unterschied zwischen den beiden, als ich denke?

Antworten (1)

Kurze Antwort
Wahrnehmung und Imagination im visuellen System verwenden so ziemlich die gleiche neuronale Maschinerie, aber in entgegengesetzte Richtungen - die Wahrnehmung geht von unten nach oben, von der Peripherie zum zentralen Nervensystem, während die Bildsprache den Top-down-Ansatz verwendet und von oben ausgeht assoziative Cortices zu den unteren visuellen Bereichen im Gehirn.

Hintergrund
Die Unterscheidung zwischen Wahrnehmung und Imagination hat in den visuellen Wissenschaften viel Aufmerksamkeit erhalten. Zum Beispiel ist die Bildsprache bei angeboren blinden Personen gegenüber spätblinden Personen eine interessante Unterscheidung mit weitreichenden Konsequenzen in bestimmten Forschungsbereichen ( z . B. (Kupers et al ., 2001)

Die Wahrnehmung im visuellen System geht von der Peripherie (Retina) über den Hirnstamm (LGN) bis zum striären Kortex (V1) und höheren extrastriatischen Arealen (V2-V7, siehe Abb. 1).

Es wird angenommen, dass die inhaltsbezogene Aktivierung während der Bildsprache im visuellen extrastriatischen Kortex durch „Top-down“-Mechanismen im parietalen und frontalen Kortex gesteuert wird, die den Abruf von Objektrepräsentationen aus dem Langzeitgedächtnis vermitteln (Ishai et al ., 2000) . Visuelle Bilder und visuelle Wahrnehmung stützen sich auf die meisten der gleichen neuronalen Maschinen. Obwohl die überwiegende Mehrheit der aktivierten Bereiche während beider Bedingungen aktiviert wird, ist die räumliche Überlappung jedoch weder vollständig noch gleichmäßig. Die Überlappung war in frontalen und parietalen Regionen (höhere visuelle Bereiche) viel ausgeprägter als in temporalen und okzipitalen Regionen (untere visuelle Bereiche) (Ganis et al ., 2004) .

Ich kann Ihnen keine Referenzen zu Ihren folgenden Fragen liefern, aber ich würde keinen Grund sehen, warum das Gehirn nicht ...

[...zwischen] Wahrnehmungs- und Imaginationszuständen wechseln oder [Imagination und Wahrnehmung] gleichzeitig ausführen

Im Grunde genommen sind Wahrnehmung und Imagination zwei getrennte Prozesse, die große Teile ihrer Bahnen gemeinsam haben, aber nicht identisch sind.

Wenn ein Bereich Informationen an einen anderen sendet, wie signalisiert das, ob es sich um wahrgenommene oder eingebildete Informationen handelt?

Diese Unterscheidung ist ziemlich klar und ausgeprägt, da die Wahrnehmung von unten nach oben erfolgt (Netzhaut zu extristriierten Bereichen), während die Bildgebung von oben nach unten erfolgt (extrastriale Bereiche zu gestreiften Bereichen im Kortex).

Gibt es einen geringeren Unterschied zwischen den beiden, als ich denke?

Tatsächlich sind sie ziemlich ähnlich wie oben diskutiert und referenziert.

visuelles System
Abb. 1. Visuelles System. Quelle: Shumpei Ogawa

Referenzen
– Ganis et al ., Cognitive Brain Res (2004); 20 (2): 226–41
– Ishai et al ., Neuron (2000); 28 : 979–90
– Kupers et al ., Front Psychol (2011); 2:19 _

Danke schön! Eine Frage zu Ihrer Antwort auf meine zweite Frage. Ich würde Top-Down-Modulation als Teil der Wahrnehmung betrachten. In diesem Fall ist es nicht mehr offensichtlich, wie die Unterscheidung zwischen Top-down-Modulation der Wahrnehmung und Top-down-Imagination umgesetzt wird. Das scheinen zwei ziemlich unterschiedliche Prozesse zu sein, die zumindest teilweise dieselben Wege nutzen. Übersehe ich etwas?
@danijar die Wege sind ähnlich, aber sie gehen in entgegengesetzte Richtungen. Assoziationen stehen am Ende des Wahrnehmungsweges, während sie in der Bildsprache der Ausgangspunkt sind.
Ich verstehe das, aber Signale von oben nach unten scheinen auch verwendet zu werden, um den Wahrnehmungspfad nach oben zu modulieren. Dann gibt es also zwei verschiedene Top-Down-Signale: Modulation und Imagination. Weißt du etwas über den Unterschied zwischen den beiden?
Kann dir hier nicht viel weiter helfen; Top-Down-Prozesse zur Wahrnehmung sind im Grunde das, wo mein Wissen endet. Ich habe beide Prozesse untersucht, aber nicht, wie sie interagieren.
Wie unterscheidet der Neocortex zwischen Wahrnehmung und Imagination?
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