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Titel:Perception of biological motion by form analysis
Autor:Lange, Joachim
Weitere Beteiligte: Bremmer, Frank (Prof. Dr.)
Erscheinungsjahr:2006
URI:http://archiv.ub.uni-marburg.de/diss/z2006/0113
DOI: https://doi.org/10.17192/z2006.0113
URN: urn:nbn:de:hebis:04-z2006-01134
DDC: Physik
Titel(trans.):Wahrnehmung biologischer Bewegung durch Formanalyse

Dokument

Schlagwörter:
Visuelle Wahrnehmung, Computersimulation, Computer Model, Hirnforschung, Visual perception, Brain

Summary:
Detection of other living beings’ movements is a fundamental property of the human visual system. Viewing their movements, categorizing their actions, and interpreting social behaviors like gestures constitutes a framework of our everyday lives. These observed actions are complex and differences among them are rather subtle. However, humans recognize these actions without ma jor efforts and without being aware of the complexity of the observed tasks. In point-light walkers, the visual information about the human body is reduced to only a handful point-lights placed on the ma jor joints of the otherwise invisible body. But even this sparse information does not effectively reduce humans’ abilities to perceive the performed actions. Neurophysiological and neuroimaging studies suggested that the movement of the human body is represented in specific brain areas. Nonetheless, the underlying network is still issue of controversial discussion. To investigate the role of form information, I developed a model and conducted psychophysical experiments using point-light walkers. A widely accepted theory claims that in point-light walkers, form information is decreased to a non-usable minimum and, thus, the perception of biological motion is driven by the analysis of motion signals. In my study, I could show that point-light walker indeed contain useful form information. Moreover, I could show that temporal integration of this information is sufficient to explain results from psychophysical, neurophysiological, and neuroimaging studies. In opposition to the standard models of biological motion perception, I could also show that all results can be explained without the analysis of local motion signals.

Zusammenfassung:
Zu den Aufgaben des menschlichen visuellen Systems gehört die Wahrnehmung der Bewegung anderer Lebewesen. In unserem alltäglichen Leben sind wir ständig damit konfrontiert, die Bewegungen von Mitmenschen wahrzunehmen, zu analysieren und Bewegungen und Gesten zu interpretieren. Menschliche Bewegungen sind in der Regel sehr komplex und Bewegungen mit unterschiedlicher sozialer Bedeutung unterscheiden sich manchmal nur in Nuancen voneinander. Trotz dieser offensichtlichen Schwierigkeiten bewältigt das menschliche Gehirn die täglichen Aufgaben scheinbar so leicht, dass uns die Komplexität der Aufgaben meist gar nicht bewusst wird. In so genannten Lichtpunkt-Läufern ist die visuelle Information über den gesehenen Körper stark reduziert. In diesen Reizen sind nur etwa ein Dutzend Lichtpunkte sichtbar, die auf den Gelenken eines laufenden Menschen platziert sind. Trotz dieser stark reduzierten Information kann unser visuelles System die dargestellten Handlungen weiterhin schnell und nahezu problemlos erkennen. In verschiedenen neurophysiologischen und bildgebenden Studien konnten Gehirna- reale identifiziert werden, die speziell die Bewegungen eines menschlichen Körpers kodieren. Wie dieses Netzwerk von Gehirnarealen miteinander verknüpft ist, ist weiterhin Gegenstand der Forschung. In dieser Arbeit habe ich ein Modell entwickelt, das seine Informationen nur aus den verfügbaren Forminformationen zieht. Dieses Modell erlaubte es, den quantitativen Einfluss von Forminformationen auf die Wahrnehmung biologischer Bewegung zu untersuchen. Des Weiteren konnte dieser Modellansatz zu einem neuronal plausiblen Modell weiterentwickelt werden. Die allgemein akzeptierte Theorie zur Wahrnehmung biologischer Bewegung besagt, dass die Forminformation in Lichtpunkt-Läufern nicht ausreicht, um auf diese Weise den Wahrnehmungsprozess zu erklären. Aus diesem Grund wird angenommen, dass Wahrnehmung biologischer Bewegung durch Analyse der vorhandenen Bewegungssignale erfolgt. Durch meine Arbeit konnte ich jedoch zeigen, dass die Forminformation entgegen der oft vertretenen Meinung doch ausreichend ist. Durch zeitliche Integration dieser Information können sowohl psychophysische als auch neurophysiologische Ergebnisse und Resultate aus bildgebenden Studien erklärt werden.


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