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Freitag, 20.01.2017
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Gesichtserkennung bei Affen und Menschen ähnlich

Ähnlich umfassende Strukturen zur Gesichtserkennung im Gehirn beider Gruppen

Bisher gingen Wissenschaftler davon aus, dass sich die Gesichtserkennung bei Menschen und Affen deutlich unterscheidet. Doch eine in „Neuron“ veröffentlichte Studie enthüllt nun, dass zumindest Rhesusaffen ganz ähnliche und ähnlich ausgedehnte Gehirnbereiche für die Erkennung von Gesichtern, Gesichtsausdrücken und Blickrichtungen verwenden. An Rhesusaffen könnten zukünftig daher möglicherweise auch Krankheiten des Menschen wie Autismus und Gesichtsblindheit erforscht werden.
Rhesusaffe

Rhesusaffe

Schon früh im Leben lernen Kinder, die Gesichter ihrer Eltern und Mitmenschen zu unterscheiden. Außerdem muss das Mienenspiel vom heiteren bis traurigen Gesichtsausdruck und die Blickrichtung häufig in Sekundenschnelle gedeutet werden. An diesen komplexen Aufgaben sind beim Menschen zahlreiche Bereiche im Gehirn, vor allem an der oberen Schläfenfurche sowie im unteren Schläfenlappen, beteiligt. Dort liegt auch der Hauptbereich der menschlichen Gesichtserkennung, das sogenannte fusiforme Gesichtsareal (FFA; fusiform face area). Bisher waren viele Wissenschaftler davon ausgegangen, dass die Fähigkeiten zur Gesichtserkennung bei Affen deutlich anders ausgebildet sind.

Aktive Bereiche bisher nur in Teilen bekannt


Doch nun haben Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik in Tübingen mit Hilfe der funktionellen Magnetresonanztomografie (fMRT) auch im Gehirn von Rhesusaffen ein ganzes Netzwerk an Regionen ausgemacht, das an der Gesichtserkennung und Verarbeitung von Gesichtsinformationen beteiligt ist. Aus früheren Studien war nur bekannt, dass Nervenzellen an der oberen Schläfenfurche bei der Gesichtserkennung aktiv werden. „Doch leben Rhesusaffen in großen Gruppen und haben ein großes soziales Verhaltensspektrum. Da das Sehen ihr ausgeprägtester Sinn ist, hatte ich erwartet, dass auch bei ihnen der Gesichtserkennung umfassende Hirnstrukturen zugrunde liegen“, berichtet Jozien Goense vom Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik.

Zusammen mit ihren Kollegen untersuchte Goense daher erneut in Experimenten das Netzwerk zur Verarbeitung von Gesichtsinformationen bei Makaken. Mit Hilfe der funktionellen Magnetresonanztomografie wurden dabei die zu einem bestimmten Zeitpunkt aktiven Hirnbereiche sichtbar gemacht. Ein eigenes verbessertes Messprotokoll sorgte dafür, dass auch der Bereich des unteren Schläfenlappens erfasst wurde, dessen Messungen häufig ungenaue oder schwer zu interpretierende Bilder liefern.


Gesicht oder Obst?


Bei den Experimenten zeigten die Wissenschaftler den Affen Bilder von unbekannten Artgenossen mit verschiedenen Gesichtsausdrücken und Blickrichtungen. Dadurch sollten sowohl die Hirnbereiche aktiviert werden, die auf die Erkennung von Gesichtern ansprechen als auch die, die auf soziale Stimuli reagieren. Als Kontrolle wurden den Affengesichtern Bilder von Früchten, Gebäuden und den abstrakten Mustern von Fraktalen gegenübergestellt. Die Experimente wurden mit anästhetisierten Affen wiederholt. Damit konnten zum einen die Effekte von Bewegungen der Tiere auf die Messungen ausgeschaltet werden, zum anderen ließ sich erkennen, ob die Gesichtserkennung an den wachen Zustand gekoppelt ist.

Aktive Gehirnbereiche ähnlich denen des Menschen


Die Wissenschaftler registrierten gesichtsselektive Bereiche an der oberen Schläfenfurche, im präfrontalen Kortex und im Mandelkern, die schon aus früheren fMRT-Studien an Makaken bekannt waren. Zusätzlich zeigten jedoch auch mehrere Stellen im unteren Schläfenlappen, im Hippocampus, im entorhinalen Kortex sowie im mittleren Schläfenlappen Aktivität beim Betrachten von Gesichtern. Es ergaben sich dabei keine großen Unterschiede zwischen wachen und betäubten Tieren: Der größte Teil des Nervenzellnetzwerks zur Gesichtserkennung hängt nicht von Wachheit ab.

„Aus unseren Ergebnissen wissen wir, dass das gesichtsverarbeitende Netzwerk im Makakengehirn deutlich größer ist als früher berichtet. Wir haben mehrere bisher unbekannte Bereiche im unteren Schläfenlappen entdeckt, die auf das Betrachten von Gesichtern ansprechen“, sagt die Wissenschaftlerin. . Dabei ist auch ein Bereich, der möglicherweise homolog zum fusiformen Gesichtsareal des Menschen ist. Goense sieht sich damit in ihrer Einschätzung bestätigt, dass bei früheren Versuchen vor allem technische Schwierigkeiten dazu führten, dass im Affengehirn nur wenige gesichtsselektive Bereiche identifiziert werden konnten.

Inwiefern sich die Ähnlichkeiten der Hirnstrukturen bei Affen und Menschen für die Erforschung von Krankheiten nutzen lassen, muss weiter geprüft werden. Bei der Prosopagnosie des Menschen ist spezifisch die Gesichtserkennung gestört. Die Betroffenen können sich die Gesichter ihrer Mitmenschen nicht merken und allein an den Gesichtern auch ihre nahen Angehörigen nicht wiedererkennen, obwohl sie keine Probleme haben, Objekte oder Tiere selbst anhand von Details zu unterscheiden. (Neuron, 2011; doi: 10.1016/j.neuron.2011.02.048)
(Max-Planck-Gesellschaft, 29.04.2011 - NPO)
 
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