Neuronale Grundlagen der Gestaltwahrnehmung (Andreas K

Präsentation zum Thema: "Neuronale Grundlagen der Gestaltwahrnehmung (Andreas K"—  Präsentation transkript:

1 Neuronale Grundlagen der Gestaltwahrnehmung (Andreas K. Engel und Wolf Singer) Neuronale Grundlagen der Gestaltwahrnehmung Dozent: Dr. Alexander C. Schütz Referent: Thomas Müller Datum:

2 Gliederung Allgemeines Das Problem der perzeptiven Integration
Allgemeines Das Problem der perzeptiven Integration Erklärungsmodell für die Gestaltbildung Die zeitliche Bindung im Sehsystem Intersensorische und sensomotorische Integration Fazit Neuronale Grundlagen der Gestaltwahrnehmung

3 1. Allgemeines Gehirn integriert Sinneseindrücke zu kohärenten (beständigen) Wahrnehmungseindrücken Voraussetzung um Dinge und Ereignisse zu unterscheiden Signale der Sinnesorgane  Ordnung und Strukturierung Neuronale Grundlagen der Gestaltwahrnehmung

4 1. Allgemeines Elementare Daten werden in gestalthaften Kontext eingebettet und mit Bedeutung versehen Ohne diese Integration: Wirrwarr von Sinneseindrücken (Vgl. Kaleidoskop) Neuronale Grundlagen der Gestaltwahrnehmung

5 Neuronale Grundlagen der Gestaltwahrnehmung

6 1. Allgemeines Bedeutung der Integrationsprozesse lange bekannt
Bedeutung der Integrationsprozesse lange bekannt ABER: wenig Wissen über physiologische Grundlagen von z.B. : Gestaltbildung & Figur-Grund-Trennung Integration innerhalb einzelner Sinnessysteme Repräsentation von Objekten als zusammenhängende neuronale Aktivitätsmuster Interaktion verschiedener Systeme (z.B. sensomotorische Integration) Neuronale Grundlagen der Gestaltwahrnehmung

7 2.Das Problem der perzeptiven Integration
SEGMENTIERUNG: Abgrenzung zusammengehörender Bildbereiche (Analyse der Umgebungsmerkmale und deren Relationen) Merkmale müssen zur Objekterkennung gruppiert werden  Gestalt Gestaltkriterien sind einfach Neuronale Grundlagen der Gestaltwahrnehmung

8 2.Das Problem der perzeptiven Integration
Kontinuität Nahe beieinander sich ähnlich „gemeinsames Schicksal“ Geschlossenheit „gute Fortsetzung“ Symmetrie Neuronale Grundlagen der Gestaltwahrnehmung

9 2.Das Problem der perzeptiven Integration
Neurone im Sehsystem reagieren nur auf einfache Merkmale und Teilaspekte Hell-Dunkel-Kontur Neuronale Grundlagen der Gestaltwahrnehmung

10 2.Das Problem der perzeptiven Integration
Merkmalsanalyse lokal  eine Nervenzelle verfügt über rezeptives Feld Objekt arbeitsteilig: viele Neurone analysieren Teilaspekt Neurone in verschiedenen Hirnbereichen (z.B. bei Rhesusaffen 30 visuelle Areale) Neuronenverbände (Assemblies) über weite Kortexbereiche verteilt Neuronale Grundlagen der Gestaltwahrnehmung

11 2.Das Problem der perzeptiven Integration
Probleme: parallele Verschaltung des Sehsystems, Hintergrund Mehrere Assemblies gleichzeitig benötigt, die verschiedene Objekte repräsentieren Mechanismus notwendig der Neurone einzelner Assemblies zusammenbringt Neuronale Grundlagen der Gestaltwahrnehmung

12 2.Das Problem der perzeptiven Integration
Neuronale Grundlagen der Gestaltwahrnehmung

13 3. Erklärungsmodell für die Gestaltbildung
Hypothese in 80er: von der Malsburg zeitlicher Integrationsmechanismus Zeitliche Korrelation weniger Tausendstel Sekunden Synchronisation für Gestaltnatur der vis. Eindrücke verantwortlich Neuronale Grundlagen der Gestaltwahrnehmung

14 3. Erklärungsmodell für die Gestaltbildung
Neuronale Grundlagen der Gestaltwahrnehmung

15 4. Die zeitliche Bindung im Sehsystem
4. Die zeitliche Bindung im Sehsystem Wiss. nachgewiesen: Neurone des Sehsystems können Aktionspotentiale im Millisekundenbereich synchronisieren Wichtig für perzeptive Integration und Segmentierung Synchronisation über verschiedene vis. Kortexareale möglich, sogar zwischen verschiedenen Hirnhälften Neuronale Grundlagen der Gestaltwahrnehmung

16 4. Die zeitliche Bindung im Sehsystem
Versuch an Nagetieren Einzelner Lichtbalken Zellen synchron aktiv Neuronale Grundlagen der Gestaltwahrnehmung d) Gleiche Neurone mit 2 in verschiedene Richtungen laufenden Balken stimuliert e) Impulse nicht mehr synchron

17 4. Die zeitliche Bindung im Sehsystem
Bisher nur Nachweis zeitlicher Bindung Keine kausale Relevanz für die Nutzung der Hirnaktivität nach dem Assembly-Modell Jedoch Hinweise, dass zeitliche Synchronisation für kohärente Wahrnehmungseindrücke bedeutend ist Studie mit fehlsichtigen Katzen (konvergentes Schielen) Neuronale Grundlagen der Gestaltwahrnehmung

18 4. Die zeitliche Bindung im Sehsystem
Wahrnehmung des gesunden Auges bevorzugt, des geschädigten jedoch dauerhaft unterdrückt Schielamblyopie: Herabgesetzte Sehschärfe des betr. Auges räumliche Verzerrung des subjektiven Wahrnehmungsbildes Störung der Mustererkennung Neuronale Grundlagen der Gestaltwahrnehmung

19 4. Die zeitliche Bindung im Sehsystem
Selektive Störung der intrakortikalen Synchronisation Neurone, die vom gestörten Auge innerviert werden Seltener zeitliche Korrelationen Neuronale Grundlagen der Gestaltwahrnehmung

20 4. Die zeitliche Bindung im Sehsystem
Versuch mit Katzen Neuronale Grundlagen der Gestaltwahrnehmung

21 4. Die zeitliche Bindung im Sehsystem
Weiterer Katzenversuch: Bedingungen: Stimuli lösen binokulären Wettstreit aus Wache Tiere mit chronisch implantierten Elektroden Beide Augen bekommen gleichzeitig verschiedene Muster präsentiert „Dominantes Auge“ unterdrückt „supprimiertes Auge“ (immer im Wechsel) Neuronale Grundlagen der Gestaltwahrnehmung

22 4. Die zeitliche Bindung im Sehsystem
Neuronale Grundlagen der Gestaltwahrnehmung

23 4. Die zeitliche Bindung im Sehsystem
Ergebniss: Neurone, die auf dominanten bzw. supprimierten Reiz ansprechen unterscheiden sich deutlich in ihrer Synchronisation Dominanter Reiz: zeitl. Korrelation verstärkt Supprimierter Reiz: zeitl. Korrelation nimmt ab Neuronale Grundlagen der Gestaltwahrnehmung

24 5. Intersensorische und sensomotorische Interaktion
Erkenntnisse auf andere Sinnessysteme (Informationsverarbeitung: parallel und arbeitsteilig) übertragbar Ebenfalls räumliche neuronale Aktivität und Bildung kohärenter Muster Assembly-Modell müsste nachweisbar sein Neuronale Grundlagen der Gestaltwahrnehmung

25 5. Intersensorische und sensomotorische Interaktion
Synchronisation zw. sensorischen Systemen sowie sensorischer und motorischer Zentren Exp. Nachweise durch Tierversuche für Riech-, Hör- und Tastsinn EEG und MEG Belege für Synchronisationen in der Hörrinde des Menschen Neuronale Synchronisation bedeutend für integrative Prozesse Neuronale Grundlagen der Gestaltwahrnehmung

26 5. Intersensorische und sensomotorische Interaktion
Synchronisation zwischen somatosensorischen und motorischen Kortexarealen bei Rhesusaffen (Washington) Katzenversuch Frankfurt: Synchronisation auch im Parietallappen (Vermittler zw. Sensorischen u. motorischen Arealen) Neuronale Grundlagen der Gestaltwahrnehmung

27 5. Intersensorische und sensomotorische Interaktion
Präzise Synchronisation zw. Sensorischen und motorischen Neurone nur bei erhöhter Aufmerksamkeit Bedeutung für selektive Koordination sensorischer und motorischer Verhaltensaspekte Zeitliche Korrelationen auch mit Colliculus superior (sensorisches Integrationszentrum im Stammhirn) Neuronale Grundlagen der Gestaltwahrnehmung

28 6. Fazit Assembly-Modell bewahrheitet sich
Assembly-Modell bewahrheitet sich Zeitlicher Bindungsmechanismus im Hirn existiert Neuronale Objektrepräsentation über ausgedehnte und weite Hirnbereiche Neuronale Grundlagen der Gestaltwahrnehmung

29 6. Fazit Synchronisationsphänomene wichtig für die Gestaltwahrnehmung
Synchronisationsphänomene wichtig für die Gestaltwahrnehmung Synchronisationsphänomene entsprechen dem integrativen System Hirn bildet zusammenhängende Perzepte aus dem Material der Sinnesorgane Neuronale Grundlagen der Gestaltwahrnehmung

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31 Quellen Neuronale Grundlagen der Gestaltwahrnehmung
Neuronale Grundlagen der Gestaltwahrnehmung (Andreas K. Engel und Wolf Singer) pg Overview_files/eeg2.jpg brandenburg.de/cms/upload/Image/versuchstiere/primatenstuhl. jpg Neuronale Grundlagen der Gestaltwahrnehmung