Rüdiger von der Heydt Form Analysis in Visual Cortex

Präsentation zum Thema: "Rüdiger von der Heydt Form Analysis in Visual Cortex"—  Präsentation transkript:

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

2 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 Form Analysis in Visual Cortex

3 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? Form Analysis in Visual Cortex

4 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. Form Analysis in Visual Cortex

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

6 Form Analysis in Visual Cortex
Der visuelle Cortex Form Analysis in Visual Cortex

7 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 Form Analysis in Visual Cortex

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

9 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 Form Analysis in Visual Cortex

10 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 Form Analysis in Visual Cortex

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

12 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 Form Analysis in Visual Cortex

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

14 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. Form Analysis in Visual Cortex

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

16 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 Form Analysis in Visual Cortex

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

18 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) Form Analysis in Visual Cortex

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

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

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

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

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

24 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% Form Analysis in Visual Cortex

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

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

27 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. Form Analysis in Visual Cortex

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

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

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

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

32 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. Form Analysis in Visual Cortex

33 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! Form Analysis in Visual Cortex

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

35 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 Form Analysis in Visual Cortex

36 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. Form Analysis in Visual Cortex

37 Form Analysis in Visual Cortex
Quellen Quellenverzeichnis: Rüdiger von der Heydt: Form Analysis in Visual Cortex - Bilderverzeichnis: Form Analysis in Visual Cortex