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NEURONALE GRUNDLAGEN DER GESTALTWAHRNEHMUNG (ANDREAS K. ENGEL UND WOLF SINGER)

Dozent: Dr. Alexander C. SchützReferent: Thomas MüllerDatum: 13.07.2009

Neuronale Grundlagen der Gestaltwahrnehm

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GLIEDERUNG1. Allgemeines2. Das Problem der perzeptiven

Integration3. Erklärungsmodell für die

Gestaltbildung4. Die zeitliche Bindung im Sehsystem5. Intersensorische und

sensomotorische Integration6. Fazit


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1. ALLGEMEINES Gehirn integriert Sinneseindrücke zu

kohärenten (beständigen) Wahrnehmungseindrücken

Voraussetzung um Dinge und Ereignisse zu unterscheiden

Signale der Sinnesorgane Ordnung und Strukturierung


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1. ALLGEMEINES

Elementare Daten werden in gestalthaften Kontext eingebettet und mit Bedeutung versehen

Ohne diese Integration: Wirrwarr von Sinneseindrücken (Vgl. Kaleidoskop)

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1. ALLGEMEINES 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)


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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


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a) Kontinuität

b) Nahe beieinander

c) sich ähnlich

d) „gemeinsames Schicksal“

e) Geschlossenheit

f) „gute Fortsetzung“

g) Symmetrie


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Neurone im Sehsystem reagieren nur auf einfache Merkmale und Teilaspekte

Hell-Dunkel-Kontur


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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


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Probleme: parallele Verschaltung des Sehsystems, Hintergrund

Mehrere Assemblies gleichzeitig benötigt, die verschiedene Objekte repräsentieren

Mechanismus notwendig der Neurone einzelner Assemblies zusammenbringt


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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


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3. ERKLÄRUNGSMODELL FÜR DIE GESTALTBILDUNG


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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


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4. DIE ZEITLICHE BINDUNG IM SEHSYSTEMa) Versuch an Nagetieren

b) Einzelner Lichtbalken

c) Zellen synchron aktiv

d) Gleiche Neurone mit 2 in verschiedene Richtungen laufenden Balken stimuliert

e) Impulse nicht mehr synchron


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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)


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Wahrnehmung des gesunden Auges bevorzugt, des geschädigten jedoch dauerhaft unterdrückt

Schielamblyopie: Herabgesetzte Sehschärfe des betr. Auges räumliche Verzerrung des subjektiven

Wahrnehmungsbildes Störung der Mustererkennung


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Selektive Störung der intrakortikalen Synchronisation

Neurone, die vom gestörten Auge innerviert werden

Seltener zeitliche Korrelationen


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Versuch mit Katzen


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)


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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


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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


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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


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Synchronisation zwischen somatosensorischen und motorischen Kortexarealen bei Rhesusaffen (Washington)

Katzenversuch Frankfurt: Synchronisation auch im

Parietallappen (Vermittler zw. Sensorischen u.

motorischen Arealen)


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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)


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6. FAZIT Assembly-Modell bewahrheitet sich

Zeitlicher Bindungsmechanismus im Hirn existiert

Neuronale Objektrepräsentation über ausgedehnte und weite Hirnbereiche


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6. FAZIT Synchronisationsphänomene wichtig für

die Gestaltwahrnehmung

Synchronisationsphänomene entsprechen dem integrativen System

Hirn bildet zusammenhängende Perzepte aus dem Material der Sinnesorgane


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QUELLEN Neuronale Grundlagen der Gestaltwahrnehmung (Andreas K. Engel und Wolf Singer)http://www.edgarhelmutneumann.de/bilder/mein%20kaleidoskop.jpg

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