Raumkodierung während glatter Augenfolgebewegungen

Bei der Interaktion mit unserer Umwelt ist die Wahrnehmung von bewegten Objekten mit besonderen Aufgaben verbunden. Da nur in einem kleinen Bereich des visuellen Feldes Objekte mit höchster Auflösung wahrgenommen werden, stellen bewegte visuelle Ziele eine Herausforderung für die visuelle Wahrnehmun...

Ausführliche Beschreibung

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Bibliographische Detailangaben
1. Verfasser: Hüsers, Jan
Beteiligte: Bremmer, Frank (Prof. Dr.) (BetreuerIn (Doktorarbeit))
Format: Dissertation
Sprache:Deutsch
Veröffentlicht: Philipps-Universität Marburg 2013
Physik
Schlagworte:
Online Zugang:PDF-Volltext
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Beschreibung
Zusammenfassung:Bei der Interaktion mit unserer Umwelt ist die Wahrnehmung von bewegten Objekten mit besonderen Aufgaben verbunden. Da nur in einem kleinen Bereich des visuellen Feldes Objekte mit höchster Auflösung wahrgenommen werden, stellen bewegte visuelle Ziele eine Herausforderung für die visuelle Wahrnehmung dar. Mit sogenannten glatten Augenfolgebewegungen werden bewegte Objekte im Bereich des schärfsten Sehens gehalten. Bei einem stationären Beobachter bleiben während dieser Augenbewegung die Raumkoordinaten der äußeren Welt relativ zum Beobachter konstant, während sie sich relativ zur Blickrichtung ständig verändern. Aus früheren Studien ist bekannt, dass die Ausführung von glatten Augenfolgebewegungen zu systematischen Verschiebungen bei der Lokalisation kurz präsentierter Reize führt. Kurz eingeblendete, visuelle Ziele werden während glatter Augenfolgebewegungen unter Laborbedingungen in Richtung der glatten Augenfolgebewegung verschoben wahrgenommen. Der Ort, relativ zur Blickrichtung an dem ein kurzer visueller Reiz präsentiert wird, hat ebenfalls einen großen Einfluss auf die Lokalisation. Bei Zielen, die in dem Halbfeld des visuellen Feldes in das sich das Auge bewegt präsentiert werden, zeigen Probanden deutlich größere Lokalisationsfehler als bei Zielen in dem anderen Halbfeld. Frühere Studien zeigten auch, dass die Augenbewegung auf die Lokalisation auditorischer Reize einen geringen Effekt hat. In dieser Dissertation habe ich drei Experimente zur Wahrnehmung und Kodierung des Raumes während glatter Augenfolgebewegungen durchgeführt. In der ersten Studie dieser Arbeit untersuchte ich, wie die Lokalisation und Integration von auditorischen und visuellen Reizen während glatter Augenfolgebewegungen erfolgt. Während periodischer glatter Augenfolgebewegungen wurden visuelle und auditorische Reize räumlich kongruent präsentiert und die Lokalisation von menschlichen Probanden untersucht. Dabei wurden sowohl unimodal auditorische oder visuelle Reize lokalisiert, als auch bimodale audiovisuelle Reize. Es zeigte sich dabei, dass die Lokalisation audiovisueller Reize während glatter Augenfolgebewegungen nach einer Maximum-Likelihood-Methode aus den unimodalen Antworten sehr gut vorhergesagt werden kann. Dieses Ergebnis bestätigt zum einen, dass während glatter Augenfolgebewegungen keine supramodale Repräsentation des Raumes existiert, weil die Informationen von unterschiedlichen Modalitäten zu deutlich unterschiedlichen Lokalisationsmustern führen. Die zur Verfügung stehenden Informationen von verschiedenen Modalitäten wurden allerdings nach einem einfachen Maximum-Likelihood-Modell optimal integriert. Physikalische Beschleunigungen werden im Alltag in einer dynamischen Umgebung ständig beobachtet. Es war bekannt, dass das visuelle System für die Diskriminierung unterschiedlicher Beschleunigungen weit weniger sensibel ist als beispielsweise für die Diskriminierung unterschiedlicher Geschwindigkeiten. Es war bislang unklar, ob die Beschleunigung des Auges während glatter Augenfolgebewegungen die Lokalisation beeinflusst. Im zweiten Experiment dieser Dissertation habe ich daher den Einfluss der Beschleunigung des Auges auf die Lokalisation während glatter Augenfolgebewegungen untersucht. Es zeigten sich hier messbare Einflüsse. Die Lokalisationsfehler während positiver Beschleunigungen waren betragsmäßig deutlich geringer als während negativer (abbremsendes Auge) oder nicht beschleunigter glatter Augenfolgebewegungen. Basierend auf physiologischen Daten vorhergehender Studien kann eine mögliche Erklärung für diesen Effekt darin begründet sein, dass positive Beschleunigung neuronal besser kodiert wird. Visuelle Ziele, die sich auf einen Beobachter hinzubewegen, erscheinen dem Betrachter beschleunigt. Sich nähernde Ziele erfordern im Alltag eher eine Reaktion als Ziele, die sich entfernen (Kampf oder Flucht). Ein Beobachter kann von einer besseren Einschätzung des Ortes sich nähernder visueller Objekte also profitieren. Psychophysikalische Studien haben kürzlich gezeigt, dass während glatter Augenfolgebewegung isoluminante, chromatische Reize besser detektiert und diskriminisiert werden können als während Fixation. In der dritten Studie dieser Arbeit wurde die Raum- und Farbkodierung während glatter Augenfolgebewegungen im Areal V4 des Rhesusaffens untersucht. Diese Experimentserie hatte zwei Ziele. Erstens sollte untersucht werden ob ein neuronales Korrelat für den Befund der verbesserten Kodierung chromatischer Reize gefunden werden kann. Die zweite Fragestellung betrifft die Raumkodierung und sollte überprüfen, ob sich die Lage der rezeptiven Felder während glatter Augenfolgebewegungen im Vergleich zur Fixation verschiebt. Dem Affen wurden während glatter Augenfolgebewegungen oder Fixation mit jeder Bildwiederholung an einer zufälligen Position im Raum isoluminante, chromatische Reize gezeigt. Die unterschiedlichen Fragestellungen in diesem Experiment führten zu zwei Ergebnissen. (i) Die neuronalen Antworten auf isoluminante, chromatische Reize waren während glatter Augenfolgebewegungen in der Populationsanalyse im Vergleich zur Fixation tatsächlich deutlich stärker. Diese Daten zeigen erstmals ein neuronales Korrelat für die psychophysikalischen Befunde einer erhöhten Sensitivität für chromatische Reize. Die Lage der rezeptiven Felder verändert sich während glatter Augenfolgebewegungen im Vergleich zur Fixation nicht signifikant im Areal V4. Ein ähnliches Ergebnis wurde bereits in einer früheren Studie im visuellen Areal MT gezeigt. Daraus lässt sich der Schluss ziehen, dass die Fehlwahrnehmungen, die während psychophysikalischen Lokalisationsexperimenten zu beobachten sind, vermutlich nicht auf eine veränderte oder verschobene Lage der rezeptiven Felder in visuellen Arealen zurückzuführen sind. Der Ursprung der Fehlwahrnehmungen bleibt damit weiter unklar. Basierend auf Studien zur Fehlwahrnehmungen während Sakkaden und Raumkodierung relativ zur Aufmerksamkeit, erscheint es zunehmend wahrscheinlicher, dass die Lokalisationsergebnisse während glatter Augenfolgebewegungen auf eine fehlerbehaftete Kodierung der Augenposition und räumlich inhomogene Aufmerksamkeitseffekte zurückgeführt werden können. Zusammenfassend zeigen die Ergebnisse dieser Dissertation, dass viele externe Faktoren, wie die Beschleunigung eines visuellen Ziels oder auditorische Reize die Raumwahrnehmung während glatter Augenfolgebewegungen modulieren können. Zusätzlich können interne Signale, die verantwortlich sind für die Kontrolle und Aufrechterhaltung glatter Augenfolgebewegungen, die Kodierung und Wahrnehmung von Farbe oder kurz präsentierten Objekten verändern.
DOI:https://doi.org/10.17192/z2013.0388