Wie ist das visuelle System aufgebaut?
Wie ist der Aufbau der Netzhaut (Retina)?
Die Retina besteht aus sogenannten Fotorezeptoren
Zapfen (Cones): Stark konzentriert auf Fovea, Zuständig für Farbsehen, brauchen Tageslicht
Stäbchen (Rods): Vor allem in der Peripherie der Retina (Parafovea/Perifovea), zuständig für Dämmerungs- und Nachtsehen (schwarz-weiß-Kontrast)
Fovea ist der Punkt auf der Retina mit maximaler Sehschärfe und farblichem Sehen (Zapfen v.a. da angesiedelt)
Bipolare Zellen vermitteln das Signal zwischen Fotozezeptoren und den Ganglienzellen (Sehnerv)
Ganglienzellen erzeugen Aktionspotenziale basierend auf Input von bipolaren Zellen
Wie erfolgt die Farberkennung auf der Netzhaut?
Es gibt drei Arten von Zapfen:
S-Zapfen (Kurzwellig -> blau)
M-Zapfen (Mittelwellig -> grün)
L-Zapfen (Langwellig -> rot)
Wie erfolgt die visuelle Reizverarbeitung von der Retina bis zum Kortex?
Lateral Geniculate Nucleus (1 pro Gehirnhälfte) erhält Input von den Ganglienzellen der Retina und leitet Signale weiter zum Primären visuellen Cortex (V1)
Input kommt vom linken und vom rechten Auge
Aufteilung in Magnozellen und Parvozellen
Magnozellen (Wo): sind größer, schneller, haben hohe zeitliche Auflösung und dementsprechend Sensitivität zu Bewegung, Schlechte räumliche Auflösung, Koordinieren v.a. Bewegungen, Veränderungen, grobe Form und Helligkeitskontraste
Parvozellen (Was): Kleiner, langsamer, Gute räumliche Auflösung, Schlechtere zeitliche Auflösung, v.a. Rot-grün-Verarbeitung
Koniozellen: liegen zwischen Magno- und Parvozellen, blau-gelb-Kontrast, mittlere Geschwindigkeit, niedrige/ mittlere Auflösung
Wie erfolgt die Visuelle Reizverarbeitung in der ersten Station in der Kortex (Visueller Kortex V1)?
Hierarchische Verarbeitung
Simple cells
Complex cells: Input von mehreren Simple Cells
Hypercomplex cells
Relevante Methode: Single Cell Recordings (Hubel & Wiesel, 1962)
Retinotopische organisation: Relative Position der Aktivierung entspricht der relativen Position in der Retina
Top-down und Bottom-up Prozesse → Erwartungen können die Wahrnehmung verzerren
Weshalb funktioniert das Sehen bei Läsion im V1 (Visueller Kortex), bei sog. Rindenblindheit, trotzdem?
Betroffene können fangen, ohne das Objekt bewusst wahrzunehmen
Dank Koniozellen im Lateral Geniculate Nucleus, welche direkt nach V5/MT (Bewegungsareal) projizieren
Wegen retinotopischer Repräsentation (Jeder Ort im Gesichtsfeld hat eine definierte Repräsentation in V1): Skotome (Ausfälle im Gesichtsfeld) bei lokalisierter V1-Läsion
Wie erfolgt die visuelle Reizverarbeitung über den Ventral Stream vs. Dorsal Stream?
Ventral Stream (was)
Teilweise (nicht exklusiv!) Input von den Parvozellen
Objekterkennung
Visuelles Gedächtnis
Dorsal Stream (wo)
Teilweise (nicht exklusiv!) Input von den Magnozellen
Wahrnehmung von Bewegung
Visuelle Aufmerksamkeit
Wie erfolgt die Farberkennung?
auf der Retina werden Farben als Reize von den Zapfen (Cones) empfangen -> (zuständige Gene auf X-Chromosom, daher mehr Männer betroffen)
Im Cortex erfolgt die Farberkennung über V4 (inferio-temporaler Cortex)
Teil des Ventral Streams
Cerebral Achromatosopia → Vollständige Farbblindheit, alles in grau
Was sagt das Prinzip der Farbkonstanz aus?
Gehirn versucht Farbe unabhängig von den Lichtverhältnissen wahrzunehmen
Integration von visuellem Input in verschiedenen Rezeptiven Feldern innerhalb von V4
Wie erfolgt die Wahrnehmung von Bewegung?
MT/V5 Teil des Dorsal Streams; MT = Middle Temporal Area
Wie erfolgt die visuelle Integration von Teilen als Ganzes?
Gestaltgesetze:
Nähe (proximity)
Ähnlichkeit (similarity)
Gute Gestalt / Einfachheit / Prägnanz (good continuation)
Forsetzung (closure)
Gemeinsames Schicksal (common fate)
Neuronale Verarbeitung: Auf verschiedenen Ebenen & mit Interaktionen Lateral Occipital Complex (LOC):
Aktivierung Objekte > Texturen
aber echte Objekte == ausgedachte Objekte
→ Welches Design? - 2x2 Faktordesign
Was beschreibt der Effekt der Objektkonstanz?
Ist die Fähigkeit des visuellen Systems, Objekte als dieselben zu erkennen, obwohl sich ihr retinales Abbild verändert
Viewpoint invariant vs. viewpoint-dependent processing
Adaptations-Design (Vuilleumiert et al., 2002):
fMRT-Studie
Wenn ein Stimulus wiederholt gezeigt wird, niedrigere Aktivierung
Adaption in Brocas Areal, Left Fusiform
Keine Adaption in Lateral Occipital Cortex (adaptiert nur bei gleicher Objektform)
Was ist Prosopagnosie?
selektive Störung im Erkennen von Gesichtern
Nach Läsion (acquired prosopagnosia) z.B. nach Schlaganfall in der Fusiform Face Area (FFA)
Oft mehrere Gehirnareale involviert
Kommt oft zusammen mit Objektagnosie vor
Welche zentralen Unterschiede gibt es in der Objekterkennung und der Gesichtserkennung?
Gesichter sind komplexer als Objekte. Aber:
Erkennung von komplexen Objekten in Selektiver Prosopagnosie
Ganzheitliche (holistic) vs. teilbasierte (part-based) Verarbeitung
Gesichter werden als ganzheitliche Objekte erkannt
Alternativ: Kontinuum, Evidenz: Wenig überzeugende Fälle von Prosapognosie ohne Objektagnosie und vice versa
Expertise
Greeble-Experiment (Gauthier et al., 1999) zeigt, dass FFA (Fusiform Face Area)-Aktivierung durch visuelle Expertise entstehen kann - nicht nur durch Gesichter
Was beschreibt der Thatcher-Effekt?
Lokale Verzerrungen in Gesichtern (z.B. invertierte Augen) werden nur bei aufrechter Darstellung als grotesk wahrgenommen, nicht aber bei auf den Kopf stehenden Gesichtern
als Evidenz für holistische (ganzheitliche) Verarbeitung von Gesichtern
Bei invertierten Gesichtern erfolgt die Verarbeitung merkmalbasiert, wodurch Relationsänderungen schlechter erkannt werden
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