Localization of external stimuli during simulated self- and object-motion

Im Rahmen dieser Dissertation wurden 5 Studien durchgeführt. In der ersten Studie wurde die Lokalisation kurzzeitig eingeblendeter visueller Stimuli während reflexiver Augenbewegungen (Optokinetischer Nystagmus (OKN)) untersucht. Während der langsamen Phase des OKN wurden Ziele in Richtung der Augenbewegung fehllokalisiert. Dieser Fehler sank kurz vor den schnellen Phasen ab und stieg im Anschluss an die schnellen Phasen vorübergehen an. Kontrollexperimente zeigten, dass der Fehler hauptsächlich durch die Augenbewegung und nicht durch die Hintergrundbewegung verursacht wird. Unsere Daten belegen zum ersten Mal den Einfluss reflexiver Augenbewegungen auf die Lokalisation kurzzeitiger visueller Stimuli. In der zweiten Studie wurde die Lokalisation kurzzeitig eingeblendeter visueller Stimuli während Optokinetischem Nachnystagmus (OKAN) untersucht. Während der langsamen Phasen des OKAN wird die retinale Exzentrizität der Ziele überschätzt. Dies entspricht einer Ausdehnung des visuellen Raums. Kurz vor Beginn der schnellen Phase werden Ziele in Richtung der schnellen Phase fehllokalisiert, nach deren Ende werden sie in die Gegenrichtung verschoben wahrgenommen. Solche biphasischen modulationsschemata treten auch während Sakkaden und den schnellen Phasen des OKN auf. Ein direkter Vergleich zeigt jedoch, dass der Lokalisationsfehler während OKAN deutlich größer ist und länger vor Beginn der schnellen Phase auftritt. In der dritten Studie wurden die schnellen Phasen von OKN und OKAN sowie visuell geführte und spontane Sakkaden untersucht. Schnelle Phasen von OKN und OKAN unterscheiden sich in ihrer main-sequence. Die schnellen Phasen des OKN sind durch ihre geringere Geschwindigkeit und größere Dauer charakterisiert. Des Weiteren wurde gezeigt, dass die main-sequence von spontanen Sakkaden von den Hintergrundeigenschaften abhängt. Spontane Sakkaden in Dunkelheit sind langsamer und dauern länger als im hellen ausgeführte Sakkaden. Der Einfluss der Hintergrundhelligkeit auf visuell geführte Sakkaden war minimal. Unsere Daten unterstreichen die Bedeutung der Umgebungsbedingungen (Helligkeit), der Aufgabe (spontan vs. visuell geführt) sowie des zugrunde liegenden neuronalen Netzes für die exakten raum-zeitlichen Eigenschaften schneller Augenbewegungen. Im Rahmen der vierten Studie wurde die Dynamik (main-sequence) von schnellen Phasen des Schau- und Stiernystagmus sowie visuell geführten Sakkaden untersucht. Schnelle Phasen von Schau- und Stiernystagmus unterscheiden sich in Bezug auf ihre main-sequence. Schnelle Phasen des Stiernystagmus dauern länger und haben eine geringere Maximalgeschwindigkeit als schnelle Phasen des Schaunystagmus. Visuell geführte Sakkaden und schnelle Phasen des Schaunystagmus teilen die gleiche main-sequence, sind aber schneller und kürzer als schnelle Phasen des Stiernystagmus. Unsere Daten unterstreichen die Bedeutung der Aufgabenstellung (reflexiv bzw. willentlich) für die exakten raum-zeitlichen Eigenschaften schneller Augenbewegungen. Primaten führen Sakkaden zu stationären und bewegten Zielen aus. Sakkaden auf bewegte Ziele sind komplexer zu programmieren da das okulomotorische System die Richtung und Geschwindigkeit sowie die interne Latenz des System bei der Programmierung der Sakkade berücksichtigen muss. Eines der bei Rhesusaffen für die Kodierung von Sakkaden verantwortlichen Areale ist das laterale intraparietale (LIP) Areal. Ob Zellen im Areal LIP unterschiedliche Aktivität während der Programmierung von Sakkaden auf stationäre und bewegte Ziele zeigen zu untersuchen war Ziel der fünften Studie. Zu diesem Zweck wurde die Aktivität von Neuronen im Areal LIP aufgezeichnet während die Affen Sakkaden auf bewegte und stationäre Ziele ausführten. Wie in vorangegangenen Studien hing die Aktivität vieler Neurone im Areal LIP von der Richtung und Amplitude der ausgeführten Sakkade ab. Für ein Drittel der Zellen unterschied sich die gemessene Aktivität für Sakkaden auf stationäre und bewegte Ziele, auch wenn die Amplitude der Sakkaden identisch war. Daher gehen wir davon aus dass das Areal LIP an der Kontrolle von Sakkaden auf stationäre und bewegte Ziele beteiligt ist.