Wahrnehmung und Kognition (Fach) / Neuronale Wahrnehmung (Lektion)
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Inhibition, Kontrast, Rezeptive Felder
Diese Lektion wurde von nwiertel erstellt.
- Netzwerk ohne laterale Interaktion Bs Antwort ist nur von 4 (mitte) abhängig 1-3 und 5-7 haben keinen Einfluss
- Netzwerk mit hoher Konvergenz Bs Antwort ist von allen Inputeinheiten linear abhängig
- Netzwerk mit Konvergenz und Inhibition Bs Antwort von allen Inputeinheiten abhängig: 3-5 wirken aktivierend, 1,2,6,7 wirken inhibierend
- Laterale Inhibition (Hemmung) hebt Kanten hervor. Warum? Weil eine Helligkeitskante häufig auch Reflektanzkante ist und weil Reflektanzkante häufig 2 Objekte anzeigt ↓ Mach´sche Bänder: durch laterale Hemmung erzeugtes Kontrastphänomen: Bei einem allmählichen Übergang von hell nach dunkel werden an den Enden des Übergangsbereiches an der hellen Seite ein hellerer Streifen und auf der dunklen Seite ein dunklerer Streifen wahrgenommen. Je nach der Helligkeit der angrenzenden Flächen erscheinen die Streifen an den Kanten heller oder dunkler Laterale Inhibition und Kontrastüberhöhung (better slide)? anhand von Zahlenbeispielen: Vereinfachend wurde eine Linearität zwischen Reizintensität und Erregungsgröße angenommen. Die von den Rezeptoren kommende Erregung wird in der Netzhaut an die Ganglienzellen weitergegeben, wobei über Kollaterale gleichzeitig hemmende Interneurone erregt werden. Diese wirken mit einer angenommenen Hemmung von 25% (der Rezeptorerregung) auf die benachbarten Ganglienzellen ein.
- Rezeptive Felder eine Faser des Sehnervs reagiert, wenn genau eine Position auf der Retina beleuchtet wird. Diese Position ist größer als ein Rezeptor und umfasst häufig viele 100 Rezeptoren viele retinale Ganglienzellen reagieren am besten auf kleine punktförmige Reize Zentrum-Umfeld-Organisation: ON-Center Neurone reagieren auf einen Lichtpunkt im Zentrum mit Erregung und auf Beleuchtung des Umfelds mit Hemmung OFF-Center Neurone reagieren auf Beleuchtung des Umfelds mit Erregung und auf Beleuchtung des Zentrums mit Hemmung Zentrum + Umfeld = rezeptives Feld der Zelle Rezeptives Feld = Region auf der Retina, wo eine Zelle des visuellen Systems durch Licht beeinflusst (erregt/gehemmt) werden kann jede retinale Ganglienzelle siehr nur einen kleinen Ausschnitt der Umwelt (rezeptives Feld). Allerdings überlappen sich die kleinen Ausschnitte (Ferngläser-Bild)
- Rezeptive Felder: Messung & Größe ausmessen des RF: Versuchstier wird narkotisiert und fixiert. Kontaktlinsen sorgen dafür, dass der Bildschirm fokussiert wird jeder Punkt auf dem Bildschirm entspricht exakt einem Punkt auf der Retina Retinale Orte werden indirekt über Orte auf dem Bildschirm kartiert Die RF in der Retina sind 0.02-0.06° groß; RF werden immer größer, je tiefer im visuellen System abgeleitet wird. In IT (Inferior Temporal) etwa sind sie ∼ 30° groß (1° = 1cm aus einer Distanz von 57cm) sie sind auch kleiner im Zentrum des visuellen Feldes als in der Peripherie
- Die ersten Stationen nach der Retina die ersten Stationen sind das LGN des Thalamus und die SC des Mittelhirns LGN (90% aus Fasern) = lateral geniculate nucleus = Corpus geniculatum laterale = seitlicher Kniehöcker; Retinale Ganglienzellen → LGN → V1 SC (10% der Fasern) = superior colliculus = colliculus superior (= Tectum opticum, Vierhügelplatte) Funktion: u.a. Augenbewegungen optischer Nerv organisiert sich im Optischen Chiasma neu, wobei diese die nasalen Anteile der Retina kreuzen die rechten Anteile der Retina projizieren zum rechten Kortex und repräsentieren das linke Gesichtsfeld
- Input & Output des LGN LGN-Zellen: Center Surround RF (wie retinale Ganglienzellen); empfangen ca 90% der Axone aus der Retina bekommen Input von Retina und: anderen LGN Zellen anderen Thalamus-Kernen Hirnstamm Kortex tatsächlich bekommt das LGN mehr Input von Kortex (top-down, feedback) als von der Retina (bottom-up, feed-forward) sendet auch weniger Info zum Kortex als es von der Retina bekommt Funktion des LGN ist offenbar eine Gewichtung der retinalen (bottom-up) Signale durch kortikale (top-down) Signale vorzunehmen
- Rezeptive Felder kortikaler Zellen Hubel & Wiesel fanden im LGN kreisförmige RF in V1 erhielten sie zunächst keine neuronale Antwort. Die meisten kortikalen Neuronen reagierten überhaupt nicht auf die Lichtpunkte, die in der Retina und im LGN erfolgreich waren Lösung: zufällig; bei Ableitung fing die Zelle stark zu feuern, bevor der eigentliche Reiz eingelegt war. Worauf sie reagierte war nicht der Punkt auf dem Dia, sondern die Diakante offenbar reagierte Zelle auf längliche Objekte im RF → Kantendetektor man nennt diese Neurone: "Einfache kortikale Zellen"
- Tuningkurve und Orientierungssensitivität einfach kortikale Zellen reagieren auf Balken sie sind orientierungssensitiv: reagieren am besten, wenn der Balken eine bestimmte Orientierung hat Beziehung zwischen der Orientierung des Reizes und der Feuerrate der Zelle nennt man auch Tuningkurve der Zelle für Orientierung V1 RF haben eine Größe von 0.25°
- Komplexe und endinhibierte Zellen Hubel & Wiesel finden Antwortverhalten weiterer kortikaler Zellen komplexe Zelle reagiert am besten auf einen Lichtbalken, der eine bestimmte Orientierung und Richtung hat endinhibierte Zelle reagiert am besten auf Ecken, Winkel oder Streifen an einer bestimmten Position im rezeptiven Feld, die sich in bestimmte Richtung bewegen
- Einfluss der Umwelt auf die Entwicklung von orientierungssensitiven Neuronen Blakemore & Cooper: ließen Kätzen in einer Umwelt aufwachsen, die nur veritkale oder nur horizontale Kanten bot Verhalten: Kätzchen reagierten zunächst nicht auf Orientierungen (z.B. Stäbe) die sie nie zuvor gesehen hatten Neuronale Antwort: für die fehlende Orientierung gab es keine kortikalen Neuronen (jeder Strich = ein Neuron) Implikation: Ausbildung der Kantendetektoren ist sicher genetisch angelegt, aber ihre weitere Entwicklung ist erfahrungsabhängig
- Eigenschaften von Neuronen jenseits V1 IT (inferior temporal) ist der untere ("inferior") Teil des Temporallappens in diesem Teil des Gehirns befinden sich viele objektselektive Neurone medialer Temporallappen: seperate Gebiete, in denen viele Neurone selektiv sind für: Gesichter (FFA); Plätze, Häuser, etc. (PPA); Körper und Körperteile (EBA) im sup. tem. Sulcus
- Neuronaler Code: Wie werden Objekte im Gehirn repräsentiert? Option 1: Einzelzellkodierung (Großmutterzellen) mögliche Vorstellung: eine bestimmte Wahrnehmung ist mit der Aktivität von genau einer Nervenzelle korrespondiert Nachteil: 10 Neuronen können genau 10 Objekte kategorisieren Kapazität zum Lernen neuer Reize wäre bald aufgebraucht Option 2: Verteilte Kodierung/Ensemblekodierung Objekte werden durch Aktivitätsmuster über eine große Population von Neuronen repräsentiert Vorteil: große Anzahl von Objekte repräsentiert Option 3: Sparsame Kodierung (sparse coding) Zwischenform von Großmutterzellen und verteilter Kodierung Zellen reagieren objektspezifisch und sind dennoch an der Repräsentation beteiligt Quiroga fand Zellen beim Menschen, die auf bestimmte Prominente reagierten, auf andere jedoch nicht (Bedenken: nur 30min Zeit)
- Das Bewusstseinsproblem (Leib-Seele-Problem) chemische und physikalische Prozesse führen dazu, dass das Gehirn bei versch. Reizen verschieden reagiert aber wann, wie, wo und warum entsteht Bewusstsein? das einfache Problem: Welches sind die neuronalen Korrelate von Bewusstsein? Einfach, weil man weiß, wie man es untersuchen kann das schwierige Problem: Warum sehen wir Licht mit einer Wellenlänge von 450nm als blau, 650nm als rot und nicht umgekehrt? etc. Allgemeiner: Wie ist die Verbindung zwischen der dinglichen Welt und der subjektiven? Was ist Bewusstsein?