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Gießen - New Haven

Deutsch - US-amerikanische Kooperation in Computational Neuroscience

"Neuronale Theorie der dreidimensionalen Formwahrnehmung"

Normalerweise nehmen wir die dreidimensionale (3D) Form eines Objekts unmittelbar wahr, wenn wir das Objekt ansehen. Wir können angeben, welche Teile der Objektoberfläche uns am nächsten und welche am weitesten weg liegen und können die Orientierung und die Krümmung verschiedener Teile des Objekts beurteilen. Obwohl diese Fähigkeit uns mühelos erscheint, so ist die Rekonstruktion der dreidimensionalen Form eines Objekts aus der zweidimensionalen Projektion der retinalen Abbildung ein extrem schwieriges computationales Problem, das bisher von keinem Computer-Algorithmus gelöst werden kann. Dennoch kann das Gehirn es lösen. Dieses Projekt soll untersuchen, wie das Gehirn die 3D-Form von Objekten aus Bildern auf der Retina erzeugen kann.

Das Gehirn  beinhaltet Zellen, die messen, wie sich die Muster der Lichtintensitäten in verschiedenen Bereichen des retinalen Bildes unterscheiden. Insbesondere gibt es Zellen im visuellen Cortex, die die 2D-Orientierung von Intensitätsgradienten im Bild messen. Dieses Projekt entwickelt und überprüft die Hypothese, dass diese Zellen den Haupt-Input für die Berechnungen liefern, die uns die Wahrnehmung von 3D-Formen ermöglichen. Das Projekt verwendet sowohl Computermodelle von neuronalen Schaltkreisen, um die Theorie zu entwickeln, als auch psychophysische Experimente mit Freiwilligen, um die  Vorhersagen der Theorie zu testen. Das letztendliche Ziel ist es, ein Modell zu erstellen, das erklärt, wie das Gehirn Messungen von Bildorientierungen in spezieller Organisation zusammenfasst um 3D-Krümmungen und –Orientierungen abzuleiten. Dieses Vorgehen ermöglicht uns, den Prozess der 3D-Formwahrnehmung von den ersten Schritten des Prozesses (2D-Bildmessungen) bis hin zu den letzten Schritten (3D-Repräsentationen von Oberflächenstukturen) im Gehirn zu verfolgen.

 


An dieser Kooperation sind folgende Wissenschaftler beteiligt:

  • Prof. Roland W. Fleming, Psychologie, Justus-von-Liebig-Universität Gießen
  • Prof. Steven Zucker, Dept. of Computer Science, Yale University, New Haven, USA

 

Deutscher Koordinator:

Prof. Dr. Roland W. Fleming
Justus-Liebig-Universität Gießen
Abteilung Allgemeine Psychologie
Otto-Behaghel-Strasse 10F
35394 Gießen

Tel.: +49 (0) 641 / 99-26140
Fax: +49 (0) 641 / 99-26119
E-mail:
roland.w.fleming@psychol.uni-giessen.de      

 

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