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NEURONALE GRUNDLAGEN DER GESTALTWAHRNEHMUNG (ANDREAS K. ENGEL UND WOLF SINGER)
Dozent: Dr. Alexander C. SchützReferent: Thomas MüllerDatum: 13.07.2009
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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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2.DAS PROBLEM DER PERZEPTIVEN INTEGRATION
a) Kontinuität
b) Nahe beieinander
c) sich ähnlich
d) „gemeinsames Schicksal“
e) Geschlossenheit
f) „gute Fortsetzung“
g) Symmetrie
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2.DAS PROBLEM DER PERZEPTIVEN INTEGRATION
Neurone im Sehsystem reagieren nur auf einfache Merkmale und Teilaspekte
Hell-Dunkel-Kontur
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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
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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
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2.DAS PROBLEM DER PERZEPTIVEN INTEGRATION
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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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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)
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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
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4. DIE ZEITLICHE BINDUNG IM SEHSYSTEM
Selektive Störung der intrakortikalen Synchronisation
Neurone, die vom gestörten Auge innerviert werden
Seltener zeitliche Korrelationen
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4. DIE ZEITLICHE BINDUNG IM SEHSYSTEM
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Versuch mit Katzen
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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)
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4. DIE ZEITLICHE BINDUNG IM SEHSYSTEM
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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
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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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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
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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)
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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)
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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
http://fias.uni-frankfurt.de/historical/press/c_vdmalsburg.jpg
http://ese.wustl.edu/~nehorai/research/eegmeg/EMEG-Overview_files/eeg2.jpg
http://tierversuchsgegner-berlin-brandenburg.de/cms/upload/Image/versuchstiere/primatenstuhl.jpg
http://www.cosma-katze.de/images/katze_start.jpg
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