Die Muster-Trennung () ist eine neurobiologische Leistung des Gehirns verschiedene ähnliche Entitäten auseinanderzuhalten. Dies wird erreicht, indem das Gehirn den Ähnlichkeitsgrad erkennt und als Reaktion darauf die Unterschiede in den neuronalen Repräsentationen verstärkt. Die Diskriminierung der Vorgänge laufen nicht willkürlich, sondern unbewusst ab. Der Gyrus dentatus, als Eingangsstation des Hippocampus, ist an der Pattern Separation beteiligt.
Zweck Das Gehirn ist bestrebt verschiedene ähnliche Objekte, dies können physische Körper, Emotionen, Gedanken und Ereignisse sein, voneinander zu trennen und sie separat zu speichern und abzurufen, um sie besser zu individualisieren und die Wiedererkennung zu erleichtern.
Abgrenzung Die Muster-Trennung ist von dem komplementären Vorgang der Muster-Vervollständigung (engl.: Pattern-Completion) klar zu unterscheiden; sie findet in der CA3-Region des Hippocampus statt.
Veranschaulichung Generell unterschiedliche Objekte wie ein Hund und ein Stuhl haben in ihren neuronalen Mustern keine Ähnlichkeiten. Die Muster-Trennung wird hingegen bei ähnlichen Objekten wie Bleistift und Kugelschreiber relevant. Es können dabei leicht unterschiedliche Abweichungen sein, wie: der Kugelschreiber hat einen Druckbolzen, um die Miene aus dem Gehäuse hinauszuschieben, er hat eine Öffnungsvorrichtung, um die Miene zu wechseln. Manchmal wird erst bei genauerer Musterung des Objekts die Funktion ersichtlich. Sie haben auch Ähnlichkeiten, wie: es sind beide längliche Objekte mit einer Miene und beide werden zum Schreiben oder Zeichnen benutzt.
Physiologie (Analogie) Um die ähnlichen neuronalen Muster von Objekten in ihrer Verschiedenartigkeit zu erkennen, werden die Unterschiede, je detaillierter sie sind, stärker kontrastiert. Es kommt also bei den Detailabweichungen zu einer „Übertreibung“ der divergierenden Merkmale in den neuronalen Repräsentationen. Als Beispiel einer Output-Verstärkung, wie sie bei der Muster-Trennung zugrunde liegt, könnte die Analogie des Kontrastsehens der Augen dienen. Dieser als „laterale Hemmung“ bezeichnete Mechanismus, ist gut erforscht. Dabei wird in der Retina des Auges die Helligkeit einer hellen Fläche im Übergangsbereich zu einer dunklen Fläche verstärkt und die Dunkelheit einer dunklen Fläche im Übergangsbereich zur hellen Fläche ebenfalls verstärkt; was dabei von der Sehrinde wahrgenommen wird, ist ein scharfer Kontrast im Übergangsbereich zwischen heller und dunkler Fläche.
Physiologie anhand von Studien Der Gyrus Dentatus hat zehnmal so viele Hauptzellen, wie sein kortikaler Input, den er überwiegend vom entorhinalen Kortex erhält. Aufgrund der besonderen anatomischen und physiologischen Eigenschaften des Gyrus Dentatus, wird er als Initiator der Muster-Trennung angesehen. Etwas, das ihn besonders macht, ist seine nicht-lineare Reaktion auf Input-Abweichungen. Selbst kleine Veränderungen des Inputs können eine nahezu maximale neuronale Antwort im Gyrus Dentatus zur Folge haben. Dieser Aspekt legt die Vermutung nahe, dass er geringfügige Unterschiede zweier ähnlicher Situationen verstärkt, was als Voraussetzung für die Diskriminierung angesehen wird.
Optimierung Beim erstmaligen Sehen von etwas Unbekanntem, z. B. Europäer, die in Amerika, im Jahre 1492 landeten, wurden von den Ureinwohnern uniform wahrgenommen. Es fand noch keine Diskriminierung der Gesichtsmerkmale statt. Erst im weiteren Verlauf der Besetzung und Inbesitznahme konnten beide Völker individuelle Charakterzüge in ihren Konquistadoren und Sklaven erkennen. Beim erstmaligen Kontakt waren die geringfügigen Unterschiede zwischen den Individuen nicht groß genug, um eine separate neuronale Spur zu etablieren. Dies änderte sich durch die wiederholten Kontakte mit einer Person. Das Gehirn kann nun auf Vorwissen über diese zurückgreifen und sich auf die „Feinbearbeitung“ der präsentierten physiognomischen Besonderheiten und Verhaltensmerkmale konzentrieren. Dabei nimmt die Vernetzung und die Anzahl der Neuronen, die sich mit der Verortung einer bestimmten Person befassen zu.
Auslöser Der Novelty-Detector (Neuigkeits-Detektor) wird aktiv, wenn etwas Neues, Unbekanntes wahrgenommen wird und ist in seiner Funktion eng verzahnt mit dem Gyrus Dentatus. Der Gyrus Dentatus dient dabei als Vorverarbeitungs-Einheit der CA3-Region des Hippocampus für eintreffende Stimuli. Die Neuartigkeit eines Reizes bewirkt, dass die Muster-Trennung in Gang kommt.
Einzelnachweise
Kategorie:Gehirn Kategorie:Neurobiologie