Interviews & Features    

 
· Einführung
· Die Forschungsmethode
· Wie werden schnelle Bilder verarbeitet?
Wie werden komplexe Bilder verarbeitet?
· Die Virtuelle Fliege
· Radiobeitrag "Im Cockpit der Fliege"
· Die Arbeitsgruppe
· Weiterführende Literatur und Links
· Feedback


:: Verarbeitung von komplexem natürlichen Bildfluss

Sensorische Informationsverarbeitung wird in der Regel mit Hilfe relativ einfacher Reize untersucht, deren Parameter systematisch und unabhängig voneinander variiert werden können. Derartige Reize sind unverzichtbar für Untersuchungen, die darauf abzielen, die Mechanismen der Informationsverarbeitung zu entschlüsseln. Jedoch ist es auf der Basis der Ergebnisse solcher Untersuchungen nicht ohne weiteres möglich zu verstehen, wie Information über die Umwelt im normalen Verhaltenskontext verarbeitet wird. In diesem Zusammenhang sind zwei Aspekte besonders wichtig:

  • Neuronen sind - zumindest verglichen mit technischen Schaltelementen - ausgesprochen unzuverlässig. Dies drückt sich darin aus, dass ihre elektrische Aktivität, mittels der sie Information signalisieren, auf wiederholte Präsentation eines bestimmten Reizes sehr variabel sein kann, d.h. dass auf denselben Reiz sehr unterschiedliche Reaktionen erfolgen können. Trotz dieser Variabilität sind Fliegen in der Lage, ihre virtuosen visuell kontrollierten Flugmanöver auszuführen - so wie wir in der Regel in der Lage sind, uns sicher und unfallfrei im Straßenverkehr zu bewegen. Es stellt sich die Frage, wie dies möglich ist.


  • In vielen Verhaltenssituationen werden die visuellen Reize nicht nur von außen vorgegeben, sondern, wie wir oben gesehen haben, durch die Art und Weise bestimmt, in der sich das Tier bewegt. Dies hat insbesondere bei sich schnell bewegenden Tieren, wie z.B. Fliegen oder Menschen im Straßenverkehr, erhebliche Konsequenzen für die dynamischen Eigenschaften des retinalen Bildflusses.
Um die neuronale Verarbeitung von natürlichen visuellen Reizen studieren zu können, haben wir eine Art Panoramakino für Fliegen ('FliMax') entwickelt, das es erstmals erlaubt, den Bildfluss, den Fliegen im freien Flug gesehen haben, mit einer Bildrate von 370 Bildern/s vorzuspielen und dabei gleichzeitig die Aktivität von Neuronen zu registrieren.



Beim Menschen beginnen aufeinander folgende Bilder eines Kinofilms ab etwa 20 Bildern/s zu verschmelzen, so dass der Eindruck natürlicher Bewegung entsteht. Das zeitliche Auflösungsvermögen des Sehsystems der Fliege ist jedoch ungleich höher als das des Menschen. Mit Hilfe von 'FliMax' können Bildsequenzen ähnlich dem bei schnellen Flugmanövern auftretenden Bildfluss präsentiert werden; auch hier verschmelzen die aufeinander folgenden Bilder und ergeben den Eindruck natürlicher Bewegungen.

Laufende Untersuchungen legen nahe, dass die Mechanismen im Gehirn, die der visuellen Bildverarbeitung zu Grunde liegen, hervorragend an die dynamischen Bedingungen des Bildflusses in normalen Verhaltenssituationen angepasst sind. Es sieht so aus, als ob die Mechanismen der visuellen Bildauswertung bei Fliegen nur deshalb in der Lage sind, dem Gehirn die notwendige Information über die Bewegungen des Tiers und dessen Umwelt so schnell und effizient zur Verfügung zu stellen, weil sie nur relativ wenige Schaltelemente benötigen und sich einfacher Mechanismen bedienen. Mit einfachen Mechanismen Großes zu leisten, so unsere derzeitige Hypothese, ist jedoch nur dann möglich, wenn diese die spezifischen Gegebenheiten der natürlichen Arbeitsbedingungen effizient ausnützen. Sie funktionieren zwar nicht unter allen erdenklichen Bedingungen, dafür aber besonders schnell und gut, wenn sich das Tier in seinem normalen Verhaltenskontext befindet.

von der Erkenntnis zur Anwendung- die virtuelle Fliege::