Für das richtige Timing beim Fangen fallender Gegenstände schätzt das Gehirn nicht nur deren Geschwindigkeit ab, sondern berechnet auch den Einfluss der Schwerkraft. Dazu nutzt es eine abgespeicherte Rechenroutine, die immer dann aktiviert wird, wenn das Auge eine von der Schwerkraft beeinflusste Bewegung wahrnimmt. Das haben italienische Forscher in einer Studie entdeckt. Bei der Untersuchung von Freiwilligen mit funktioneller Magnetresonanztomographie konnten sie auch bestimmen, wo die Schwerkraftrechungen durchgeführt werden: Das Gehirn nutzt für diese Aufgabe das so genannte Vestibular- oder Gleichgewichtssystem.
Zu wissen, wann sich ein fallender Gegenstand an welcher Stelle befindet, ist für das tägliche Leben wichtig. Das Sehzentrum alleine ist dieser Aufgabe jedoch nicht gewachsen: Es kann zwar problemlos Geschwindigkeit und Flugrichtung erkennen, ist aber nicht in der Lage, Beschleunigungen einzurechnen, wie sie beispielsweise von der Schwerkraft verursacht werden. Trotzdem können die meisten Menschen den Weg und den Aufprallzeitpunkt fallender Gegenstände sehr genau abschätzen. Auch werden Bewegungen, die nicht den Gesetzen der Schwerkraft folgen, schon von kleinen Kindern als unnatürlich empfunden.
Forscher vermuten daher bereits seit längerem, dass der Einfluss der Gravitation von einem anderen Gehirnbereich berücksichtigt wird. Um das zu testen, ließen die Wissenschaftler 17 Freiwillige kurze Animationen anschauen. Darin bewegte sich ein Ball entweder unter Einfluss einer natürlichen, nach unten gerichteten Schwerkraft oder in einem unnatürlichen, nach oben gerichteten Schwerefeld. Gleichzeitig bestimmten die Wissenschaftler die Gehirnaktivität der Probanden.
Unter dem Einfluss der unnatürlichen Gravitation hatten die Testpersonen große Schwierigkeiten einzuschätzen, wann der Ball einen bestimmten Punkt erreichen würde. Dagegen gelang ihnen das im natürlichen Schwerefeld problemlos. Auch die Gehirnaktivität unterschied sich deutlich zwischen den beiden Bedingungen: Nur beim Beobachten der natürlichen Bewegung war das verzweigte Netzwerk des Gleichgewichtsystems aktiv.
Offenbar erstellt das Gleichgewichtssystem aus Erfahrungswerten ein abstraktes Modell der Gravitation, schließen die Forscher. Dieses Rechenmodell ist auch für das visuelle System zugänglich und wird aktiviert, wenn eine wahrgenommene Bewegung mit dem abgespeicherten Bewegungsmuster übereinstimmt.
Iole Indovina ( Forschungsinstitut der Stiftung Santa Lucia, Rom) et al.: Science, Bd. 308, S. 416
ddp/wissenschaft.de ? Ilka Lehnen-Beyel
