Die reale Welt verstehen – Die „Physik-Engine“ des Gehirns entdeckt

Ein Kognitionswissenschaftler an der Johns Hopkins University hat in einem soeben veröffentlichten Artikel die funktionalen Teile der Gehirnphysik isoliert, die mit der Physik der realen Welt zu tun haben. Der Autor, Jason Fischer, betonte die Bedeutung unseres Verständnisses der realen Welt: „Es gehört zu den wichtigsten Aspekten der Erkenntnis für das Überleben.“ Wir führen ständig physikalische Simulationen durch, um uns darauf vorzubereiten, wann wir in der Welt handeln müssen. Es wurde jedoch fast keine Arbeit geleistet, um die an dieser Fähigkeit beteiligten Gehirnregionen zu identifizieren und zu untersuchen.“

Obwohl der Großteil der Physik, die wir in unserer Umgebung wahrnehmen, aus dem Sehen kommt, hat sich herausgestellt, dass sich der physikalische Motor des Gehirns in einer separaten Gruppe von Regionen befindet, die der Planung von Aktionen gewidmet sind. Die Forschung umfasste unter anderem die Überwachung der Gehirnaktivität von Probanden, die Blöcke im Jenga-Stil analysierten, um vorherzusagen, wie der Turm einstürzen würde und welche Aspekte seiner Struktur vorliegen würden.

Bei Vorhersagen auf der Grundlage physikalischer Effekte wurden die Aktions- und motorischen Planungsbereiche des Gehirns aktiv, und je mehr physische Informationen verarbeitet werden mussten, desto aktiver wurden sie. Dies geschah auch dann, wenn die Probanden sich dessen nicht bewusst waren. Die Ergebnisse stehen in enger Verbindung zwischen physikalischer Intuition und Bewegungsplanung und könnten ein neues Licht darauf werfen, wie wir lernen, die Außenwelt zu verarbeiten. Fisher erklärte: „Wir glauben, dass dies daran liegen könnte, dass Kleinkinder physikalische Modelle der Welt lernen, während sie ihre motorischen Fähigkeiten verbessern und mit Objekten umgehen, um zu lernen, wie sie sich verhalten.“ Um etwas mit der richtigen Kraft an der richtigen Stelle zu erreichen und zu ergreifen, benötigen wir außerdem ein physisches Verständnis in Echtzeit.“

Da Fähigkeiten wie Flugbahnvorhersage, Kraftvorhersage und das Verfolgen mehrerer Objekte bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten in vielen Sportarten entscheidende Fähigkeiten sind, könnte die Feststellung, dass diese unterschiedlichen Gehirnregionen an der Bewältigung dieser Fähigkeiten beteiligt sind, erklären, warum manche Menschen das Spiel selbst mit besser lesen können als andere die gleichen Erfahrungen und visuellen Fähigkeiten. Die Ergebnisse korrelieren auch mit mehreren NeuroTracker-Studien, die zeigen, dass das Training an einer physikalischen visuellen Verarbeitungsaufgabe eng mit der motorischen Leistung zusammenhängt und sich auch auf Verbesserungen der kognitiven Fähigkeiten auf hohem Niveau außerhalb der visuellen Zentren des Gehirns auswirkt. In einer interessanten Wendung hat eine demnächst veröffentlichte NeuroTracker-Studie auch den Trainingstransfer zu verbesserten mathematischen Fähigkeiten gezeigt, der bekanntermaßen eine mentale Physiksimulation zur internen Visualisierung mathematischer Probleme beinhaltet.

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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