Rüdiger von der Heydt Form Analysis in Visual Cortex Seminar: Visuelle Wahrnehmung Dozent: Dr. Alexander C. Schütz Referentin: Katharina Ites 08.04.2017 Form Analysis in Visual Cortex

Form Analysis in Visual Cortex Gliederung Der visuelle Cortex Beispiel für illusionäre Kontur Der primäre visuelle Cortex 2. Rezeptive Felder von Zellen im visuellen Cortex Konzentrische rezeptive Felder Einfache rezeptive Felder Komplexe rezeptive Felder Endinhibierte rezeptive Felder 3. Kortikale Mechanismen der Konturwahrnehmung in V2 4. Das Theoretische Level 5. Modell zur Konturwahrnehmung 6. These: Rüdiger von der Heydt 7. Klausurfragen 8. Quellen 08.04.2017 Form Analysis in Visual Cortex

Form Analysis in Visual Cortex Der visuelle Cortex 1. Wie kann das System Konturen Wahrnehmen, die nicht im Bild definiert sind? 2. Wie versucht es diese Objekt anhand der Konturen zu identifizieren? 3. Können kortikale Mechanismen für die Formanalyse differenziert werden von anderen Formaspekten wie z.B. Farbe und Bewegung? 08.04.2017 Form Analysis in Visual Cortex

Form Analysis in Visual Cortex Der visuelle Cortex Teil der Großhirnrinde, ermöglicht visuelle Wahrnehmung Ihm entsprechen die Areale 17, 18, 19 unterteilt in Primäre Sehrinde (V1) Sekundäre Sehrinde (V2-V5) Rüdiger von der Heydt: Konzentration auf V1 und V2. Wichtige Rolle bei Wahrnehmung von Formen, Konturen und illusionären Konturen. 08.04.2017 Form Analysis in Visual Cortex

Form Analysis in Visual Cortex Der visuelle Cortex Beispiel für eine illusionäre Kontur Kanizsa Dreieck 08.04.2017 Form Analysis in Visual Cortex

Form Analysis in Visual Cortex Der visuelle Cortex 08.04.2017 Form Analysis in Visual Cortex

Der primäre visuelle Cortex (Areal 17, V1) Input der Augen weitergeleitet über afferente Fasern der Neurone des Corpus geniculatum laterale zu V1 David Hubel und Torsten Wiesel, 1959 Antwortverhalten von Neuronen in V1 auf visuelle Reize. ausgewogenheit 08.04.2017 Form Analysis in Visual Cortex

Rezeptive Felder von Zellen im visuellen Cortex räumlich begrenzte Areale. Änderung der Beleuchtung Veränderung im Entladungsverhalten. Areale unterschiedlich groß, unterschiedliche Formen 08.04.2017 Form Analysis in Visual Cortex

Rezeptive Felder von Zellen im visuellen Cortex Konzentrische rezeptive Felder Einfache rezeptive Felder Komplexe rezeptive Felder Endinhibierte rezeptive Felder  Klassifiziert nach Reaktion auf visuelle Stimuli 08.04.2017 Form Analysis in Visual Cortex

Rezeptive Felder von Zellen im visuellen Cortex 1. Konzentrische rezeptive Felder Zellen in der Eingangsschicht V1 2 Haupttypen: - Licht im Zentrum erregt, in der Peripherie hemmt - Licht im Zentrum hemmt, in der Peripherie erregt 08.04.2017 Form Analysis in Visual Cortex

Rezeptive Felder von Zellen im visuellen Cortex 08.04.2017 Form Analysis in Visual Cortex

Rezeptive Felder von Zellen im visuellen Cortex 2. Einfache rezeptive Felder Längliche rezeptive Felder Antwort auf linienförmige Reize mit bestimmter Orientierung Erregung oder Hemmung Reiz in Orientierung und Breite wie erregende Zone dann stärkste Reaktion. Orientierungs- Tuningkurve 08.04.2017 Form Analysis in Visual Cortex

Rezeptive Felder von Zellen im visuellen Cortex 08.04.2017 Form Analysis in Visual Cortex

Rezeptive Felder von Zellen im visuellen Cortex 3. Komplexe rezeptive Felder Spezifische Reaktion auf linienförmige, sich bewegende Reize Bevorzugte Orientierung Reiz muss nicht innerhalb des rezeptiven Feldes liegen binokular, das rezeptive Feld reagiert auf Reize aus beiden Augen. 08.04.2017 Form Analysis in Visual Cortex

Rezeptive Felder von Zellen im visuellen Cortex 08.04.2017 Form Analysis in Visual Cortex

Rezeptive Felder von Zellen im visuellen Cortex 4. Endinhibierte Zellen Präferenz für kurze Linien innerhalb des rezeptiven Feld. Reaktion nimmt ab, wenn Muster über bestimmte Länge ausgedehnt wird. Orientierungsselektiv 08.04.2017 Form Analysis in Visual Cortex

Rezeptive Felder von Zellen im visuellen Cortex 08.04.2017 Form Analysis in Visual Cortex

Kortikale Mechanismen der Konturwahrnehmung in V2 V2 erhält Informationen über afferenten Input von V1. Rezeptor Feld in V2 größer, aber starke anatomische Ähnlichkeit. Zellen sensitiv für Bewegung und Lichtverhältnisse.  reagieren auf illusionäre Konturen, die durch Ecken oder Linien definiert sind. (Konturzellen) 08.04.2017 Form Analysis in Visual Cortex

Kortikale Mechanismen der Konturwahrnehmung in V2  Zelle signalisiert eine illusorische Kontur. 08.04.2017 Form Analysis in Visual Cortex

Kortikale Mechanismen der Konturwahrnehmung in V2 Stärke der Reaktion variiert von Zelle zu Zelle. 08.04.2017 Form Analysis in Visual Cortex

Kortikale Mechanismen der Konturwahrnehmung in V2  Wahrnehmung abhängig von Anzahl der Linien. 08.04.2017 Form Analysis in Visual Cortex

Kortikale Mechanismen der Konturwahrnehmung in V2 Zellen in V2 reagieren auf illusionäre Linien und Ecken. Repräsentieren diese auch ganze illusionäre Festkörper? Bsp. Kanizsa Dreieck 08.04.2017 Form Analysis in Visual Cortex

Kortikale Mechanismen der Konturwahrnehmung in V2 08.04.2017 Form Analysis in Visual Cortex

Kortikale Mechanismen der Konturwahrnehmung Zellen in V2 reagieren auf linieninduzierte illusionäre Konturen. 55 von 150 Zellen, die in V2 getestet wurden .  In V1 keine Reaktion auf illusionäre Konturen nur eine von 77 Zellen, die in V1 getestet wurden. 37% 08.04.2017 Form Analysis in Visual Cortex

Das Theoretische Level Wieso ist es wichtig, illusionäre Konturen zu repräsentieren? 08.04.2017 Form Analysis in Visual Cortex

Das Theoretische Level Visuelle Cortex, Interpretation von 3D-Bildern nicht Bildanalyse 08.04.2017 Form Analysis in Visual Cortex

Das Theoretische Level Konturen nicht klar abgegrenzt Konturen aufdecken durch z.B. Bewegungen, Farbunterschiede. Kombination verschiedener Informationen durch Kortikale Konturmechanismen Wichtig: V2 erkennt diese illusionären Konturen. 08.04.2017 Form Analysis in Visual Cortex

Modell zur Konturwahrnehmung Kognitive und Low- Level Theorien der visuellen Wahrnehmung 08.04.2017 Form Analysis in Visual Cortex

Modell zur Konturwahrnehmung Low-Level Mechanismus: Multiplikative Beziehung endinhibierter Zellen. Aktivierung von Konturmechanismen Einfache und Komplexe Zellen Konturzellen Endinhibierte Zellen 08.04.2017 Form Analysis in Visual Cortex

Modell zur Konturwahrnehmung  Wahrnehmung abhängig von Anzahl der Linien. 08.04.2017 Form Analysis in Visual Cortex

Modell zur Konturwahrnehmung Kognitive Theorie, High- Level Mechanismus: Innere Repräsentation der Objekte. Reize aus der Umwelt werden mit gespeicherten sensorischen Informationen verglichen. 08.04.2017 Form Analysis in Visual Cortex

These: Rüdiger von der Heydt Theorien schwer differenziert zu betrachten, jedoch wichtig. Coren (1972) Annahme: Illusionäre Konturen resultieren aus Tiefenhinweisen, 3D Interpretation. Im Stimulus, viele Forscher stimmen ein, Suche nach einer 3 D Interpretation. 08.04.2017 Form Analysis in Visual Cortex

These: Rüdiger von der Heydt Kognitive Theorie: System nutzt interne Repräsentation von Objekten um Tiefenhinweise zu erkennen. Vergleicht ob gegebenes Bild mit gespeichertem Muster übereinstimmt. Low- Level Theorie: Tiefenhinweise sind Merkmale in Bildern, wodurch endinhibierte Zellen erregt werden und Konturmechanismus aktivieren. Tiefenkriterien auseinander zu halten. Forschung notwendig! 08.04.2017 Form Analysis in Visual Cortex

Form Analysis in Visual Cortex Vielen Dank für Eure Aufmerksamkeit 08.04.2017 Form Analysis in Visual Cortex

Form Analysis in Visual Cortex Klausurfragen 1. Nenne die 4 rezeptiven Felder von Zellen im visuellen Cortex. Konzentrische, Einfache, Komplexe, Endinhibierte rezeptive Felder. 2. Welche besondere Präferenz haben die Endinhibierten rezeptiven Felder? Endinhibierte rezeptive Felder haben Präferenz für kurze Linien innerhalb des rezeptiven Feld. Ihre Reaktion nimmt ab, wenn Muster über bestimmte Länge ausgedehnt wird. Außerdem sind sie Orientierungsselektiv 08.04.2017 Form Analysis in Visual Cortex

Form Analysis in Visual Cortex Klausurfragen 3. Wie ist das Modell der Konturwahrnehmung nach der Low- Level Theorie aufgebaut? Konturzellen schätzen Wahrscheinlichkeit ein, dass überdeckte Kontur im Wahrnehmungsfeld vorhanden ist, anhand der Kombination der Signale von endinhibierten Zellen (multipliziert) und denen der einfachen und komplexen Zellen. 08.04.2017 Form Analysis in Visual Cortex

Form Analysis in Visual Cortex Quellen Quellenverzeichnis: Rüdiger von der Heydt: Form Analysis in Visual Cortex http://brain.exp.univie.ac.at/20_vorlesung_ws03/bilder.htm http://brain.exp.univie.ac.at/20_vorlesung_ws04/bilder.htm http://www.allpsych.uni-giessen.de/karl/teach/aka.htm www.natlab.de/pdf/neuro_sehen_schueler.pdf www.allpsych.uni-giessen.de/knut/2005-ws0506-seminare-lernen/Kaufmann_Bahl.pdf - Bilderverzeichnis: www.airflag.com www.psychologie.uni-heidelberg.de www.oeventrop-katholisch.de 08.04.2017 Form Analysis in Visual Cortex