Wie dein Gehirn sich für einen Keks bewegt
Entdecke die erstaunlichen Gehirnprozesse, die dahinterstecken, wenn man nach einem Keks greift.
Gunnar Blohm, Douglas O. Cheyne, J. Douglas Crawford
― 5 min Lesedauer
Inhaltsverzeichnis
- Der Bewegungsprozess
- Sinneseingang
- Signale umwandeln
- Die Bedeutung der Haltung
- Auswirkungen der Armposition
- Arten von Motorcodes
- Extrinsische Codes
- Intrinsische Codes
- Das Gehirn in Aktion
- Beteiligte Gehirnareale
- Nach Evidenz suchen
- Erkenntnisse aus Studien
- Haltung ist wichtig
- Timing der Gehirnaktivität
- Was es für uns bedeutet
- Alltägliche Bewegungen
- Auswirkungen auf die Rehabilitation
- Fazit
- Originalquelle
Wenn du nach einem Keks auf dem Tisch greifst, macht dein Gehirn eine Hochgeschwindigkeitsberechnung. Es nimmt visuelle Informationen auf, entscheidet, wie du deinen Arm bewegst, und sendet Signale an die Muskeln, um das Ganze zu erledigen. Aber wie genau verwandelt das Gehirn, was du siehst, in präzise Bewegungen deiner Muskeln? Das ist das Rätsel, das wir hier lösen werden!
Der Bewegungsprozess
Sinneseingang
Zuerst reden wir über den Sinneseingang. Das sind die Informationen, die dein Gehirn von deinen Augen bekommt, wenn du den leckeren Keks entdeckst. Dein Gehirn erstellt ein mentales Bild davon, wo der Keks in Relation zu deinem Körper ist. Das ist der Ausgangspunkt des gesamten Prozesses.
Signale umwandeln
Sobald dein Gehirn weiss, wo der Keks ist, muss es herausfinden, wie deine Hand dorthin kommt. Das bedeutet, die visuellen Signale in Befehle umzuwandeln, die die Muskeln verstehen können. Stell dir vor, du versuchst einem Freund zu sagen, wo der Keks ist, ohne das Wort "Keks" zu verwenden. Genau das macht dein Gehirn!
Die Bedeutung der Haltung
Du wirst vielleicht überrascht sein zu erfahren, dass die Haltung eine entscheidende Rolle in diesem Prozess spielt. Je nachdem, wie dein Arm positioniert ist, muss das Gehirn seine Berechnungen anpassen. Zum Beispiel kann es einen Unterschied machen, ob deine Handfläche nach oben oder nach unten zeigt, wie sich dein Handgelenk bewegt, während du zeigst. Wenn du beim Greifen nach einem Keks auf der Couch erwischt wirst, während du eigentlich am Küchentresen stehst, schau auf deine Haltung, wenn der Keks scheinbar unerreichbar ist!
Auswirkungen der Armposition
Wenn der Arm in einer bestimmten Position ist, zum Beispiel mit der Handfläche nach unten, sendet das Gehirn andere Befehle als wenn die Handfläche nach oben zeigt. Das heisst, dein Gehirn kümmert sich nicht nur darum, wo der Keks ist, sondern auch, wie dein Arm positioniert sein muss, um ihn zu greifen. Es ist wie beim Versuch, dein Handy in einem dunklen Raum einzustecken; du musst herumfummeln, um den richtigen Winkel zu finden!
Arten von Motorcodes
Wenn wir darüber sprechen, wie das Gehirn Bewegungen codiert, beziehen wir uns allgemein auf zwei Arten: extrinsische und intrinsische Codes.
Extrinsische Codes
Extrinsische Codierung bezieht sich auf die externe Umgebung. Es ist wie jemandem zu sagen, dass er einen Ball gerade auf ein Ziel werfen soll. Das Gehirn konzentriert sich darauf, wie weit und in welche Richtung dieses Ziel ist. Wenn du versuchst, den Ball zu deinem Freund zu werfen, denkst du an die Entfernung und Richtung und vergisst dabei, wie dein Arm positioniert ist.
Intrinsische Codes
Auf der anderen Seite bezieht sich die intrinsische Codierung auf die Muskeln selbst. Es ist so, als würdest du deinem Arm sagen: „Hey, beweg dich so!“ basierend darauf, wie es sich anfühlt. Dabei geht es um die tatsächlichen Bewegungen der Muskeln und Gelenke, weniger um die Entfernung zum Keks und mehr darum, wie du deine Finger um ihn wickeln kannst.
Das Gehirn in Aktion
Beteiligte Gehirnareale
Mehrere Bereiche des Gehirns sind an diesen Berechnungen beteiligt. Einige sind dafür zuständig, sensorische Eingaben zu verarbeiten, während andere sich um die Bewegung kümmern. Sie arbeiten zusammen wie ein Orchester, wobei jeder Teil seine eigene Rolle in der Symphonie der Bewegung spielt.
Nach Evidenz suchen
Wissenschaftler studieren Menschen, während sie verschiedene Aufgaben ausführen, um herauszufinden, wie das Gehirn das macht. In Experimenten können die Leute auf verschiedene Objekte auf einem Bildschirm zeigen, während sie in einem riesigen Magneten liegen (auch bekannt als MEG). Dieses Setup hilft den Wissenschaftlern, die Bereiche des Gehirns zu verfolgen, die während verschiedener Bewegungen aktiv werden.
Erkenntnisse aus Studien
Haltung ist wichtig
Forscher haben herausgefunden, dass die Haltung einen erheblichen Einfluss darauf hat, wie das Gehirn Bewegungen codiert. Unterschiedliche Armpositionen können zu unterschiedlicher Gehirnaktivität führen, wenn eine Bewegung geplant wird. Wenn du also planst, den Keks von einem hohen Regal zu graben, während du auf den Zehenspitzen stehst, dann feuert dein Gehirn wahrscheinlich auf eine besondere Weise im Vergleich dazu, wenn du einfach nur sitzt.
Timing der Gehirnaktivität
Eine weitere interessante Erkenntnis ist, dass das Gehirn anscheinend zuerst die intrinsischen Codes aktiviert, bevor es sich um die extrinsischen kümmert. Das bedeutet, dass das Gehirn möglicherweise zuerst entscheidet, wie es deine Muskeln bewegen soll, bevor es die Entfernung zum Keks herausfindet. Es ist, als würdest du deine Hände vorbereiten, um den Keks zu fangen, bevor du ihn überhaupt durch die Luft fliegen siehst!
Was es für uns bedeutet
Alltägliche Bewegungen
Zu verstehen, wie das Gehirn Bewegungen verarbeitet, kann uns bei alltäglichen Aufgaben helfen. Wenn dir bewusst ist, wie deine Haltung deine Bewegungen beeinflusst, findest du es vielleicht einfacher, nach dem Keks zu greifen oder sogar einen Ball zu werfen!
Auswirkungen auf die Rehabilitation
Dieses Wissen ist auch entscheidend für die Rehabilitation. Menschen, die sich von Verletzungen erholen, können davon profitieren, zu verstehen, wie sie ihre Bewegungen anpassen können. Therapeuten können Übungen anpassen, um die Planung und Ausführung von Bewegungen zu verbessern und sicherzustellen, dass die Patienten sich bewusst sind, wie ihre Körperhaltung ihre Genesung beeinflusst.
Fazit
Also, das nächste Mal, wenn du nach diesem Keks greifst, denk daran, dass dein Gehirn im Hintergrund eine Menge Arbeit verrichtet. Es verarbeitet visuelle Informationen, berücksichtigt die Haltung deines Arms und verwandelt all das in die perfekten Muskelbefehle. Und das alles geschieht in nur wenigen Millisekunden! Wer hätte gedacht, dass das Greifen nach einem Snack so komplex sein könnte?
Mit all diesem Wissen fühlst du dich vielleicht sogar ein bisschen graziöser, wenn du nach dieser leckeren Belohnung greifst. Vergiss nur nicht, sie danach auch zu geniessen!
Titel: MEG signals reveal arm posture coding and intrinsic movement plans in parietofrontal cortex
Zusammenfassung: Movement planning processes must account for body posture to accurately convert sensory signals into movement plans. While movement plans can be computed relative to the world (extrinsic), intrinsic muscle commands tuned for current limb posture are ultimately needed to execute spatially accurate movements. The whole-brain topology and dynamics of this process are largely unknown. Here, we use high spatiotemporal resolution magnetoencephalography (MEG) in humans combined with a Pro-/Anti-wrist pointing task with 2 opposing forearm postures to investigate this question. First, we computed cortical source activity in 16 previously identified bilateral cortical areas (Alikhanian, et al., Frontiers in Neuroscience 2013). We then contrasted oscillatory activity related to opposing wrist postures to find posture coding and test when and where extrinsic and intrinsic motor codes occurred. We found a distinct pair of overlapping networks coding for posture (predominantly in {gamma} band) vs. posture-specific movement plans ( and {beta}). Some areas (e.g., pIPS) only showed extrinsic motor coding, and others (e.g., AG) only showed intrinsic coding, but the majority showed both types of codes. In the latter case, intrinsic codes appeared slightly before extrinsic codes and persisted in parallel across different cortical areas. These findings are consistent with two cortical networks for 1) direct feed-forward sensorimotor transformations to intrinsic muscle coordinates (for rapid control) and 2) computations of extrinsic spatial coordinates, possibly for use in higher-level aspects of visually-guided action, such as spatial updating and internal performance monitoring. Significance statement / author summaryIt is thought that the brain incorporates posture into extrinsic spatial codes to compute intrinsic (muscle-centered) motor commands, but the whole-brain temporal dynamics of this process is unknown. Here we employed human magneto-encephalography (MEG) to track this process across 16 bilateral cortical sites. We identified two, largely overlapping subnetworks for posture-dependent intrinsic codes, and extrinsic spatial coding. Surprisingly, the direct transformation from sensorimotor coordinates to intrinsic commands preceded the appearance of extrinsic codes, suggesting that extrinsic motor codes are derived from intrinsic codes for higher-level cognitive purposes.
Autoren: Gunnar Blohm, Douglas O. Cheyne, J. Douglas Crawford
Letzte Aktualisierung: 2024-12-02 00:00:00
Sprache: English
Quell-URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.02.625906
Quell-PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.02.625906.full.pdf
Lizenz: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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