Die reale Welt verstehen – Die „Physikmaschine“ des Gehirns entdeckt

Ein Kognitionswissenschaftler der Johns Hopkins University hat in einer kürzlich veröffentlichten Studie die funktionellen Bereiche der Hirnphysik identifiziert, die für die Verarbeitung der physikalischen Vorgänge in der realen Welt zuständig sind. Der Autor, Jason Fischer, betonte die Bedeutung unseres Verständnisses der realen Welt: „Es gehört zu den wichtigsten Aspekten der Kognition für unser Überleben. Wir führen ständig physikalische Simulationen durch, um uns auf Situationen vorzubereiten, in denen wir handeln müssen. Bislang wurde jedoch kaum Forschung betrieben, um die an dieser Fähigkeit beteiligten Hirnregionen zu identifizieren und zu untersuchen.“

Obwohl wir die meisten physikalischen Phänomene unserer Umgebung über den Sehsinn wahrnehmen, befindet sich das Gehirn, dessen physikalische Prozesse gesteuert werden, in separaten Regionen, die für die Handlungsplanung zuständig sind. Die Forschung umfasste unter anderem die Überwachung der Gehirnaktivität von Probanden, die Jenga-ähnliche Blöcke analysierten, um vorherzusagen, wie der Turm umfallen würde und welche Aspekte seiner Struktur zu berücksichtigen waren.

Bei Vorhersagen auf Basis physikalischer Effekte wurden die Aktions- und Bewegungsplanungszentren des Gehirns aktiv, und je mehr physikalische Informationen verarbeitet werden mussten, desto aktiver waren diese Zentren. Dies geschah selbst dann, wenn die Probanden sich dessen nicht bewusst waren. Die Ergebnisse verknüpfen physikalisches Verständnis eng mit Bewegungsplanung und könnten neue Erkenntnisse darüber liefern, wie wir lernen, die Außenwelt zu verarbeiten. Fisher erklärte: „Wir vermuten, dass dies daran liegt, dass Säuglinge physikalische Modelle der Welt erlernen, während sie ihre motorischen Fähigkeiten entwickeln, indem sie Objekte handhaben und deren Verhalten kennenlernen. Um etwas an der richtigen Stelle mit der richtigen Kraft zu greifen, benötigen wir außerdem ein physikalisches Verständnis in Echtzeit.“

Da Fähigkeiten wie die Vorhersage von Flugbahnen, die Antizipation von Kräften und die Verfolgung mehrerer Objekte mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten in vielen Sportarten entscheidend sind, könnte die Erkenntnis, dass bestimmte Hirnregionen an deren Verarbeitung beteiligt sind, erklären, warum manche Menschen das Spiel besser lesen können als andere, selbst bei gleicher Erfahrung und gleichen visuellen Fähigkeiten. Die Ergebnisse korrelieren zudem mit mehreren NeuroTracker -Studien, die zeigen, dass das Training einer physikbasierten visuellen Verarbeitungsaufgabe eng mit der motorischen Leistungsfähigkeit zusammenhängt und sich auch auf höhere kognitive Fähigkeiten außerhalb der visuellen Zentren des Gehirns auswirkt. Interessanterweise hat eine demnächst veröffentlichte NeuroTracker Studie auch einen Trainingseffekt auf verbesserte mathematische Fähigkeiten nachgewiesen, die bekanntermaßen mentale Physiksimulationen zur Visualisierung mathematischer Probleme beinhalten.

Die veröffentlichte Studie finden Sie hier

Jason Fischer, John G. Mikhael, Joshua B. Tenenbaum, Nancy Kanwisher. Funktionelle Neuroanatomie intuitiver physikalischer Schlussfolgerungen. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2016; 201610344 DOI: 10.1073/pnas.1610344113

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