Verarbeitung primärer visueller Eigenschaften
Rezeptive Felder der Ganglienzellen
- einfache kortikale Zellen haben, ähnlich wie Neurone der unteren Schicht IV, rezeptive Felder die in antagonistische „On“ und „Off“-Regionen unterteilt werden können
- schon innerhalb eines rezeptiven Feldes werden Informationen codiert
- viele Neuronen haben eine Grundaktivität
- primäre visuelle Eigenschaften: Veränderungen (Kanten) wahrnehmen -> wichtig: Wo ist der Übergang?
- Kantierung der visuellen Umwelt: Grundlage zur Wahrnehmung von Objekten
- hohe Feuerrate -> im Vgl. zur Baseline (Grundrate)
- ON area: Reaktion -> Aktivität der G-Zelle wird angeschaltet
- OFF area: Aktivität wird unterdrückt (herunterreguliert), Hemmung und Off-Reaktion
Kontrastverstärkung
- Kanten werden verstärkt -> detulciher Unterschied zwischen den Bändern
- Retina ist dafür optimiert, die Verteilung der Objekte im Raum zu detektieren und zu verstärken -> passiert schnell (wichtig)
- horizontale amakrine Zellen -> Querverschaltung
- laterale Hemmung: verstärken Kanten -> der Unterschied zwischen zwei Objekten im visuellen Feld wird verstärkt
- A, B, C: feuern gleich viel
- D: feuert mehr als A, B und C, da er genauso viel Stimulation wie diese erfährt, aber weniger Hemmung von seinen Nachbarn (von denen viele auf der dunklen Seite liegen)
- E: feuert weniger
- F, G, H: feuern gleich viel
Machsche Bänder
durch laterale Hemmung erzeugtes und nach seinem Entdecker E. Mach benanntes 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
Kodierung im visuellen Cortex
Kolumnen des primären visuellen Cortex
Verarbeitung von „Farbe“
- Komplexität des visuellen Systems
Sensitivität der verschiedenen Zapfen
- Sehfarbstoffe: Opsine
- Rhodopsin, Iodopsin (Zapfen) -> Diskriminierung unterschiedlicher Wellenlängen -> versch. Varianten von Iopsinen
- Zapfen („blau“): mit 419 nm die höchste Sensitivität; evolutionär älter als die Unterscheidung zwischen grün und rot (viele Tiere brauchen die Unterscheidung zwischen grün und rot nicht)
- rot-grün-Blindheit: die Farben werden nicht diskriminiert
- Ausbilung von zwei verschiedenen Sehfarbstoffen
- die Sensitivität für rot und grün liegen sehr nah beieinander
- rod = Stäbchen
- Mitte zwischen rot und grün: gelb -> Rekonstruktionsmöglichkeit von Farbe
Rezeptive Felder farbintensiver Ganglienzellen
- Gegenfarbsystem: Kontrastverstärkung der Umwelt
- Integration von 2 verschiedenen Zapfentypen
- das Gehirn kann die information der Fare dazurechnen -> Annahme, dass die ganze Fläche eine bestimmte Farbe hat
Farbsensitive „Blobs“ im visuellen Cortex
- in der Fovea sind die rezeptiven Felder sehr klein (und überlagern sich)
- Neokortex hat 6 abgrenzbare Schichten
- farbsensitive Kolumnen in kolumnärer Struktur eingebettet (spärlich) -> codieren die Wellenlänge (auch in der retinotopen Logik)
- untere Schicht IV: Informationen aus den sensorischen Systemen gehen hier rein
- Eingangsschicht (aus Sehbahnen in Neokortex)
- 120 Mio. Zellen auf Retina; starke Komprimierung, trotzdem viel Information
Visuelle Bahnen im Neokortex
Funktioneller Aufbau der Sehbahn
- LGN = lateraler Kniehöcker
Funktioneller Aufbau des visuellen Cortex
- das Gehirn zeigt von Mensch zu Mensch eine sehr hohe Variabilität in dessen Aufbau
- E: aufgeblähtes und abgeflachtes Gehirn
- Area V1 zieht sich nach innen rein
- V1: Verteillung im Raum
- V2-3: Objekterkennung
- V4: Farbverarbeitung
- V8: Farbe wird zu den Objekten dazuintegriert
- Bewegung wird dazuintegriert (vorher ist die Information statisch)
- Areal 18 & 19 -> Brodmann-Areale
- Die Brodmann-Areale sind eine Einteilung der Großhirnrinde in Felder, die sich aufgrund ihrer unterschiedlichen Funktionen in Aufbau und Zytoarchitektur ihrer Schichten unterscheiden.
- Area 17 = Area V1 = primärer visueller Kortex = Area striata
- sekundärer visueller Kortex V2 usw. -> systematische Weiterleitung der Information
- mit jedem Areal wird die Information reichhaltiger -> mehr Information wird integriert
- Assoziationskortex: Information von mind. 2 sensorische Systemen wird zusammengefügt
Brodmann-Areale
Die Brodmann-Areale sind eine Einteilung der Großhirnrinde in Felder, die sich aufgrund ihrer unterschiedlichen Funktionen in Aufbau und Zytoarchitektur ihrer Schichten unterscheiden.
Dorsaler und ventraler Pfad
Vision for Action and Vision for Perception
- „Wo“-Pfad: dorsaler Pfad, Identifikation von Objekten im Raum, statische Lokalisation oder Bewegung; schnelle, grobe Verarbeitung
-> Interaktion mit der Umwelt
-> Vision for Action
- „Was“-Pfad: ventraler Pfad -> Objektidentifikation; Personen mit neurologischen Störungen in diesem Bereich können u.a. Personen nicht mehr identifizieren
-> Komplexität
-> Vision for Perception
A Social Perception Pathway?
- early visual cortex: spezieller Pfad für soziale Interaktion (Aufteilung des ventralen Pfades); kein Lehrbuchwissen, Ausblick)
- eine der wichtigsten Aufgaben des Gehirns ist die social perception (Wahrnehmung von Gesichtern)
Feedforward- & Feedback-Signale im Neokortex
- feedforward: Shortcuts -> schneller und direkter -> sehr viele Querverschaltungen
- Abkürzungen, die helfen, die Information schneller zu verarbeiten
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