Neurowetenschappers van het California Institute of Technology in Pasadena hebben neuronen geïdentificeerd die verantwoordelijk zijn voor de perceptie van visuele informatie en het creëren van een visueel beeld. Dit werd bereikt door een psychologisch fenomeen dat binoculaire rivaliteit wordt genoemd. Het artikel van wetenschappers is gepubliceerd in het tijdschrift Nature.
Binoculaire rivaliteit treedt op wanneer de ogen totaal verschillende visuele informatie naar de hersenen sturen. Om een compleet visueel beeld te creëren, combineren de hersenen meestal signalen van beide ogen met elkaar. In het geval dat het ene oog echter een beeld ziet dat op geen enkele manier correleert met wat het andere oog ziet, ontstaat er een situatie wanneer een persoon afwisselend het ene of het andere beeld ziet. In dit geval wordt de "extra" informatie eenvoudigweg onderdrukt zonder ons bewustzijn te bereiken.
Wetenschappers wendden zich tot dit fenomeen om te bepalen welke neuronen in de hersenschors verantwoordelijk zijn voor het overschakelen van perceptie van het ene beeld naar het andere. Bij het experiment waren negen patiënten met epilepsie betrokken, bij wie de hersenen elektroden waren geïmplanteerd om de activiteit van bepaalde delen van het centrale zenuwstelsel vast te leggen. De vrijwilligers kregen een reeks afbeeldingen om naar te kijken, en de patronen werden geïdentificeerd die een reactie opwekten in neuronen in het mediale oppervlak van de temporale cortex en degenen die dat niet deden. De afbeeldingen werden gecombineerd tot paren, die elk tekeningen van beide typen bevatten.
Tijdens de test werden een paar plaatjes voor de ogen van de vrijwilligers geplaatst, zodat er binoculaire rivaliteit ontstond. Patiënten drukten op knoppen en noteerden welke van de twee afbeeldingen ze zagen, hoe lang deze perceptie duurde en wanneer de perceptie van de ene foto naar de andere verschoof. Elke sessie, waarin de deelnemers een paar tekeningen te zien kregen, duurde 90-120 seconden en tussen de afbeeldingen waren er 21 tot 68 overgangen.
Wetenschappers waren in staat om individuele neuronen te identificeren die specifiek reageren op een bepaald beeld. Tegelijkertijd vond het in- of uitschakelen van deze cellen in de anterieure cingulaire cortex van de hersenhelften en in de pre-aanvullende motorische cortex (pre-SMA) niet alleen plaats op het moment van de visuele overgang, maar ook wel twee seconden ervoor. In de temporale kwab ging de neuronale respons ongeveer een seconde vooraf aan het indrukken van de knop.
Zoals de wetenschappers in het artikel schrijven, laten de resultaten zien dat neurale netwerken die de temporale en frontale kwabben van de hersenhelften bedekken en deelnemen aan onderbewuste processen een belangrijke rol spelen bij de vorming van het menselijk bewustzijn. Bovendien konden de onderzoekers neuronen identificeren die een hogere positie innemen in de hiërarchie van visuele informatieverwerking dan zenuwcellen in de temporale inferieure cortex, eerder geïdentificeerd in experimenten met primaten.
