Visuelle Wahrnehmung 2A

• Corpus geniculatum laterale / Thalamus : seitlicher Kniehöcker

• Colliculus superioris

= bilaterale Struktur auf Hirnstamm

• dort gehn 10% der Neurone hin

• Neurone des colliculus superioris

  • reagieren auf räumliche Infos

  • auch von anderen Sinnen = multisensorische Integration

  • führen zu höherem visuellen Areal

= wichtigste subkortikale Schaltstelle vor V1

• seitlicher Kniehöcker = Knubbel auf rundlicher Struktur des Thalamus

  • in sechs Schichten unterteilt

    • 1-2: Magnocellulare Schichten (großzellig)

    • 3-6: Parvocellulare Schichten (kleinzellig)

  • Schichtarten verarbeiten verschiedene visuelle Infos

  • linker Kniehöcker verarbeitet Infos vom rechten Gesichtsfeld und umgekehrt

  • retinotrop organisiert

Thalamus und V1 sind retinotrop

= benachbarte Orte auf Retina werden repräsentiert von benachbarten Neuronen im Thalamus und in V1

• rezeptive Felder im Thalamus

• CGL retinotrop

• Gesichtsfeldhälften in jeweils anderer kontralateralen Hemisphäre verarbeitet

  • rechtes Gesichtsfeld vom linen CGL

  • linkes Gesichtsfeld vom rechten CGL

• Schichten 2,3,5 für Verarbeitung des Ipsilateralen Auges und 1, 4, 5 fürs Kontralaterale Auge

• Schicht 1,2 magnozellulär 3-6 parvozellulär

• visueller Kortex einer Hemisphäre bildet nur eine Gesichtsfeldhälfte ab

• Sulcus Calcarinus = trennt Verarbeitung der oberen und unteren Gesichtsfeldhälfte

  • untere Gesichtsfeldhälfte über Sulcus Calcarinus verarbeitet

  • obere Gesichtsfeldhälfte unter Sulcus Calcarinus verarbeitet

• Fovea an Spitze des Hinterhauptlappens verarbeitet

• Peripheres geht in Richtung Mitte des Hirns

• Fovea ist auf relativ großem Abschnitt repräsentiert, obwohl nur 0.01% der Netzhaut

• sie nimmt 8-10% von V1 ein

= gestreifter Kortex = anderer Name für V1

• ein weißer Streifen ist in V1 zu sehen

  • Linie des Gennari

• Extrastriate Areale = Areale außerhalb von V1, die auch für visuelle Verarbeitung zuständig sind

  • höhere visuelle Area siedlen sich um V1 an

= reagieren maximal auf Linien einer bestimmten Ausrichtung

• Neurone haben bevorzugte Stimuli

• Tuning Kurve

• Liniendetektoren = einfache kortikale Zellen in V1= reagiern maximal auf Linien bestimmter Ausrichtung

• Merkmalsdetektoren = komplexe kortikale Zellen in V1= reagieren maximal auf Linein bestimmter Länge, Dicke, Bewegungsrichtung oder Ecken

• Hubel und Wiesel 1981 Nobelpreis

  • Versuch mit Katzen

    • Reize präsentiert und geschaut wo am meisten APs

= mathematische Beschreibung zur Charakterisierung des Antwortverhaltens einer sensorischen Nervenzelle auf einen bestimmten externen Reiz

• in Abhängigkeit eines bestimmten Reizparameters (Stimulus)

• Neuron antwoetet mit Feuerrate (Response)

• zeigt maximale Feuerungsrate auf bestimmte Merkmalsausprägung

  • Liniendetektoren vs. Merkmalsdetektoren

= Neurone des Thalamus (mit runden rezeptiven Feldern) werden in V1 zu Liniendetektor verschaltet

• einfache Zellen feuern auf bestimmte Ausrichtung nur in mitte des Felds

• komplexe Zellen feuern auch, wenn Linie am Rand

• wenn die Antworten von Neuronen, die auf bestimmte Stiumulus-Eigenschaft reagiert, bei anhaltender Stimulierung abschwächt

• => es wird ein bestimmtes Merkmal adaptiert

• Beispiel

  • Liniendetektoren würden am meisten bei senkrechte Linien feuern

  • betrachtet man vorher lange Linien die um 20 grad nach rechts geneigt sind, so erschwachen, diese Liniendetektoren

  • betrachtet man dann senkrechte Linien, verschiebt sich die Tuning Kurve asymmetrisch nach links - weil diese Liniendetektoren maximal sensitiv sind und das Bild nach links geneigt wirkt

• untereinanderliegende Neurone reagieren auf gleiche Richtung

• nebeneinanderliegende Neurone reagieren auf verschiedene Richtungen

=> jede Richtung ist auf 1mm repräsentiert = Orientierungssäule

• untereinanderliegende Neurone reagierne bevorzugt auf ein Auge

  • beide Augen auf jeweils 0,25 - 0,5mm repräsentiert

• Infos beider Augen in diesen Säulen

• Eine Dominanzsäule besteht aus vielen Orientierungssäulen, welche alle dieselbe Stelle der Retina abbilden

• fMRT kan darstellen = Grenze der Auflösung des fMRT

• enthält gesamte Informationsmaschinerie für einen Ort der Netzhaut

• alle Liniendetektoren und Infos von rechts und links

• Mittig = Blobs = mit cytochromoxydase abfärbbare Bereiche

  • Rolle unklar, vl. Farbsehen

Ziel = physiologische und verhaltensbezogene Auswirkungen einer begrenzten visuellen Erfahrung untersuchen und erfahren ob Gehirnentwicklung/Plastizität auf Erfahrung und weniger auf Natur zurückzuführen ist

• Katzen ab 2 Monate für 5h pro Tag bis 5 Monate in bestimmte Umgebung gegeben

  • Umgebung mit waagrechten Streifen

  • Umgebung mit senkrechten Streifen

  => Verhaltensdefizite, die sich nur Teilweise mit Zeit widerlegten

• Katzen hatten nur noch solche Neuronen, die auf räumlichkeit (waagrecht oder senkrecht) spezialisiert waren

= Zwei Bahnen der visuellen Verarbeitung

• ein Affe wurde trainiert um Formen zu unterscheiden

• ein Affe sollte Futter in der Nähe eines Objekts (Landmarke) suchen

• Läsion des Temporallappens = gehemmte Analyse von Form und Farbe (ventrale Bahn)

• Läsion des Parietallappens = gehemmte Analyse von Bewegungen und räumlichen Beziehungen (“WO?) (Dorsale Bahn)

• 1. Affe konnte seine Aufgabe nicht erfüllen, aber die des anderen und umgekehrt

1. Ventrale Bahn

   • von V1 zu Temporallappen

   • Analyse von Form und Farbe (Was oder Wie)

2. Dorsale Bahn

   • von V1 zu Pariettallappen

   • Analyse Bewegungen und räumliche Beziehungen (Wo)

= Bewegungsanalyse

• Neurone bearbeiten Bewegungrichtungen und Geschwindigkeit

  • feuer max. bei bestimmter Bewegungsrichtung

= Farbwahrnehmung

• V4 reagiert stärker bei Farbbildern als bei SW Bildern

• Läsionen in V4 => Fabblindheit = Achromatopsie

• manche Neurone feuern selektiv auf bei bestimmten Biegungsgraden

• Fusiform Face Area (FFA)

  • Spezialisierung Gesichtserkennung

  • feuert max bei Gesichtern

  • steigt mit Lebenserfahrung - nicht umbedingt angeboren

• Parahippocampal Place Area (PPA)

  • spezialisiert auf Häuser und Landschaften

• Extrastriate body Area (EBA)

  • feuert mehr bei Körperteilen als bei Objekten

• Visual word form area (VWFA)

  • max Reaktion auf Wörter und aussprechbare Buchstabenfolgen

• Einzelkodierung:

  • Neuron spezifisch für einen Reiz

• Ensemblekodierung:

  • mehrere Neurone geben Infos

  • verschiedene Aktivierungen können auseinandergerechnet werden