Vorträge

Kognitive und Neurodynamische Mechanismen der visuellen Aufmerksamkeit

Dr. Gustavo Deco
Siemens AG, München

In diesem Vortrag betrachten wir aus einer neurowissenschaftlichen Perspektive mikroskopische neurodynamische sowie auch kognitive systemische Aspekte und Mechanismen der visuellen Aufmerksamkeit.

Im ersten pädagogischen Teil des Vortrags behandeln wir die klassischen Ansätze zur Erforschung der Aufmerksamkeit auf eine makroskopische psychophysikalische Ebene und die damit zusammenhängenden abgeleiteten klassische Modelle von Treismann (Feature Integration Theory). Bei den weiteren experimentellen Betrachtungen der anderen neurowissenschaftlichen Ebenen, nämlich neurobiologische (Einzelzellableitungen) und neurophysiologische (fMRI Eperimente), zeigen wir zusätzliche Aspekte der visuellen Aufmerksamkeit, die eine Revision des klassischen Ansatzes erfordert.

Im zweiten wissenschaftlichen Teil des Vortrags integrieren und modellieren wir die mikroskopischen und makroskopischen Mechanismen, welche der visuellen Aufmerksamkeit zugrunde liegen.

Basierend auf der Hypothese der gelenkten Kompetition formulieren wir wir ein neurokognitives Modell, welches aus mehreren, miteinander verbundenen Populationen kortikaler Neuronen besteht. Nach der Hypothese der gelenkten Kompetition stehen Neuronen miteinander in einem Wettbewerb, welcher durch Aufmerksamkeit beeinflußt werden kann.

Die Populationen des Modells sind über verschiedene Hirnstrukturen verteilt, die verschiedenen Areale des dorsalen und ventralen Pfades des Primatenkortex, d.h. des sogenannten "wo"- und "was"-Pfades, zugeordnet werden können. Der "wo"-Pfad wird realisiert durch die rekurrente Verknüpfung der für Merkmalsextrahierung zuständigen Areale V1-V4 mit dem posterior parietalen Modul (PP), welches sich aus neuronalen Populationen zur Kodierung der räumlichen Position der Stimuli zusammensetzt. Der "was"-Pfad besteht aus den wechselseitigen Verknüpfungen der Areale V1-V4 mit dem inferotemporalen Modul (IT) mit neuronalen Populationen für die Kodierung spezifischer Objekte.

Modulatorische Aufmerksamkeitseffekte zwischen den explizit modellierten Modulen ergeben sich aus interarealen Kopplungen von neuronalen Populationen dieser Module. Die Aufmerksamkeit ist damit ein emergenter Effekt der Dynamik des kortikalen Systems. Die Dynamik wird dabei sowohl durch den sensorischen Input als auch durch die Einflüsse der präfrontalen Areale gesteuert.

Objekterkennung und visuelle Suche können in diesem neurodynamischen Rahmen einheitlich und vollständig beschrieben werden. Anwendungen im Bereich der aktiven Bildverarbeitung und der fMRI- basierten medizinischen Diagnostik werden diskutiert.

Zeit: Mittwoch, den 30. Januar 2002, 15 Uhr c.t.

Ort: Institut für Neuro- und Bioinformatik
        TZL, Seelandstr. 1a, Geb. 4
        Seminarraum S OG.2