Modul 3

- ein Gebiet im inferotemporalen Kortex, welches stärker auf aufrechte Gesichter antwortet als auf umgekehrte Gesichter und Objekte
- Teil des lateralen Gyrus fusiformis
- ist bei Prosopagnosie oft beschädigt
- sie ist generell empfänglicher für Gesichter als Objekte
-> allerdings reagieren auch andere Hirnregionen selektiv auf Gesichter z.B. Occipital face area, sulcus temporalis
-> diese 3 Regionen bilden ein Netzwerk, das die Wahrnehmung von Gesichtern ermöglicht

- die Unterschiede bei der Gesichtswahrnehmung/verarbeitung sind nicht durch die Stimulusklasse (Objekt oder Gesicht) getrieben ist, sondern durch die Expertise und wir seien Experten darin, Gesichter zu erkennen

- Holistische/ konfigurale Verarbeitung erfolgt auch bei aderen Expertisen (ist gestützt durch z.B. Schachspieler, Ärzte zeigen ebenfalls holistische Verarbeitung in ihrem Bereich)
- Gyrus fusiformis ist auch für andere Expertise Objekte aktiv (er ist z.B. bei Schach-Experten stärker aktiviert als bei Anfängern)
- Junge Kinder sollten deutlich reduzierte ganzheitliche Verarbeitung für Gesichter zeigen -> weil sich ja Expertise erst über die Zeit entwickelt ( in der Tat ist es so, dass die ganzheitliche Verarbeitung im Alter ansteigt und auch die Fusiform Face Area wird im Erwachsenenalter größer)
- Verarbeitung andere Expertise Objekte sollte die Gesichtsverarbeitung beeinträchtigen (Interferenz nachgewiesen: Autoexperten wurde eine Liste mit Bildern von Autos und Gesichtern gegeben -> die Autoexperten waren langsamer im Erkennen der Gesichter, als die Laien, weil ihre Expertise für Autos die für Gesichter überlappt)
 

1. zunächst wird die Struktur des Gesichts enkodiert
in a: -die sichtzentrierte Beschreibung (das, was wir wirklich sehen)
und in b: die Ausdrucks-unabhängige Beschreibung (versucht nicht den Ausdruck zu analysieren)

a wird genutzt, um/ für:
- eine Ausdrucksanalyse durchzuführen -> Gesichtsausdruck wird analysiert -> Gemützustand kann abgeleitet werden
- eine Gesichts-Sprachanalyse durchzuführen -> Lippenbewegung wird analysiert, um die Sprachwahrnehmung zu unterstützen
- eine gelenkte visuelle Verarbeitung -> spezifische Gesichtsinfos können selektiv verarbeitet werden

b wird genutzt um/ für:
- Gesichtserkennungseinheit -> vorliegende Info des Gesichts wird mit strukturellen Infos über bekannte Gesichter verglichen, dadurch wird erkannt, dass es sich um eine bekannte Person handelt oder auch nicht
- wenn eine Person bekannt ist, wird ein Personen- Identitäts-Knoten aktiviert -> enthält Infos über Personen (z.B. Beruf)
- danach erfolgt eine Namensgenerierung

-> das Kognitive System spielt eine wichtige Rolle in diesem Modell

http://edoc.hu-berlin.de/dissertationen/wild-wall-nele-2004-05-28/HTML/Wildwall1_html_m4e4ad8f6.png

- die Gesichtserkennung für bekannte Gesichter ist viel leichter (sieht man ein Bild mit verschiedenen Personen, die man nicht kennt, ist es schwer sie nur durch die Gesichtsinformationen auseinander zu halten)
- Gesichtserkennung erfolgt vor Name, aber nicht umgekehrt

-Strukturelle Endkodierung führt zu einer Weiterverarbeitung auf zwei Pfaden
a: Gesichtsgedächtnis -> man identifiziert unabhängig vom Blickwinkel, um welche Person es sich handelt
b: spezifischere Informationen -> identifieren z.B Emotionen und Geschlecht, etc

Stärken:
- nützliches Modell, welches viel Foschung geleitet und angeregt hat
- Zusammenfassung einer Vielzahl relevanter Infos bei Wahrnehmung von Gesichtern

Schwächen:
- Analyse von Gesichtsidentität und Gesichtsausdruck sind nicht vollkommen unabhängig (sind nicht in zwei unabhängige Pfade trennbar)
- Wahrnehmung von Blicken sollte mit eingeschlossen werden

visuelle mentale Vorstellung tritt auf, wenn eine Repräsentation im visuellen KZG vorhanden ist, aber der Stimulus nicht tatsächlich gesehen wird; bildliche Vorstellung geht mit der Erfahrung einher mit dem geistigen Auge zu sehen

- Grundidee: Visuelle Vorstellung läuft ähnlich ab wie die visuelle Wahrnehmung (man nimmt die Wahrnehmung von Stimuli vorweg, weil man schon Vorstellung hat)

- Annahme: visuelle Vorstellungen sind bildhafte Präsentationen
-> wie Bilder oder Zeichnungen von Objekten
-> räumlich organisiert
-> werden in Hirnregionen des visuellen Puffers erstellt -> man stellt Aktivation in V1 und V2 her

Vorhersage:
- Wahrnehmung und Vorstellung sollten einander beeinflussen (sollten sich hemmen und unterstützten können)

Grundidee:
- Vorstellung ist nur implizites propositionales Wissen -> hat nichts mit Wahrnehmung zu tun; es handelt sich nur um unbewusstes Wissen
- nicht räumlich dargestellt, nur als wenn - dann Form strukturiert

Annahme:
- wir haben Wissen darüber, wie Dinge in der jeweiligen Situation aussehen würden
-> generell unbewusstes, abgespeichertes Wissen über Objekte (wir wissen, dass ein gewisser Ball rot ist und stellen ihn uns so vor)

- es gibt überlappende Hirnregionen für Vorstellung und Wahrnehmung (2/3 überlappen)

- durch die Vorstellung eines Objekt, erfolgt eine erleichterte Wahrnehmung eines Objekts
-> Paradigma der binokularen Rivalität: VP werden auf jedem Auge unterschiedliche Stimuli präsentiert, d.h. Gehirn muss entscheide, welches der beiden Objekte wahrgenommen wird. Wenn man sich eines der beiden Objekte vorstellt, erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass genau dieses Objekt wahrgenommen wird und nicht das andere

- Interferenz (Überlappung) zwischen Wahrnehmung und Vorstellung konnte durch
-> Dual-Task Paradigma gezeigt werden: VP muss zwei Aufgaben gleichzeitig ausführen; sie sollten eine visuelle Vorstellung generieren und gleichzeitig entweder eine visuelle Aufgabe lösen oder eine auditive -> gleichzeitige visuelle Aufgabe reduziert Lebhaftigkeit visueller Vorstellung stärker als auditive Vorstellung

- Objektkategorie wird bei Rotation beibehalten -> man kann sich Rotation vorstellen, aber man nimmt dann was anderes wahr, als wenn das Objekt wirklich rotiert wird
- Gehirnaktivität ist bei der Wahrnehmung generell stärker als bei der bloßen Vorstellung
- Aktivation in V1 und V2 ist bei Wahrnehmung deutlich höher als bei der Vorstellung

- Vorstellung
-> bei der Vorstellung sind eher Bereiche der späteren Verarbeitung visueller Reize aktiv (inferiorer temporaler Kortex)
-> vorwiegend top-down Aktivation unter Nutzung von Wissen

- Wahrnehmung
-> es sind eher Bereiche der frühen Verarbeitung visueller Reize aktiv (V1,V2)
-> vorwiegend bottom-up Aktivation

- die Theorie geht zunächst von einem ökologischen Ansatz aus
-> und zwar, dass die statischen Objekte, die wir im Labor untersuchen, nicht die reale Welt in Bewegung widerspiegeln

Annahme:
- Wahrnehmung ist mehr als die bloße Objekterkennung
-> Wahrnehmung ist sehr eng mit Handlung verknüpft - > nimmt an, dass es einen direkten Pfad zwischen Wahrnehmung und Handeln gibt
-> Wahrnehmung hilft uns, schnell und angemessen reagieren zu können

- nicht durch die extrahierende Abstraktion von einzelnen Infos der retinalen, neuronalen oder mentalen Bilder

- sondern durch Analyse des optischen Felds = strukturelles Muster des Lichts, dass auf die Retina fällt, während wir uns oder die Umwelt sich bewegt d.h. die Retina erreicht Licht und dieses Licht verändert sich durch Bewegung
-> Optischer Fluss = Veränderung der visuellen Infos die das Auge erreichen bei Bewegung der Person oder der Umwelt
-> liefert eindeutige Infos über räumliche Anordnung von Objekten
- nutzen laut Theorie die Analyse des optischen Flusses um direkt wahrzunehmen und schnell handeln zu können
- und die Analyse von Affordanzen (Aufforderungscharakter von Objekten), die wir nach der Theorie schnell wahrnehmen können
-> geht davon aus, dass wir keine komplexe Infoverarbeitung über verschiedene Ebenen brauchen
 

Beispiel des optischen Flusses eines Piloten während der Landung mit Fokus der Ausbreitung in der Mitte:

- der Punkt der angesteuert wird (Punkt oder Fokus der Ausbreitung) erscheint bewegungslos
- die Bereiche um diesen Punkt herum scheinen sich auszudehnen

- globale-radiale Ausbreitungs-Hypothese nach Gibson:
-> um das Ziel zu erreichen, muss die Person korrigieren, welcher Punkt sich konstant nicht bewegt (Pilot muss den Steuerknüppel nach vorne oder hinten lenken, um den Punkt, der sich nicht bewegt, genau dahin zu bekommen, wo er landen möchte -> Punkt erfolgt direkt, ohne komplexe Prozesse zu analysieren, wie Geschwindikeit, Höhe, etc.)

- geht davon aus, dass Personen die potentielle Verwendung von Objekten direkt wahrnehmen können, ohne sie weiter zu analysieren

- Studie:
-> Personen wurden ähnlich visuelle Objekte vorgelegt, die entweder greifbar waren oder nicht
-> Ergebnis: Versuchspersonen können schneller nach verwendbaren Objekten greifen, als nach nicht-verwendbaren Objekten
-> Konklusion: stützt die Theorie, dass Affordanzen schnell und direkt wahrgenommen werden können

Stärken:
- hohe ökologische Validität (geht auf Realität der Umwelt ein; kein Labor)
- berücksichtig Infovielfalt visueller Stimuli
- berücksichtig die Wichtigkeit von Veränderungen in der optischen Anordnung
- bezog das dorsale vision-for-action System bereits ein, bevor dieses erkannt wurde

Schwächen:
- weitaus kompliziertere Wahrnehmungsprozesse als angenommen
- Annahme der Wahrnehmung ohne internale Repräsentationen nicht haltbar (nur direkte Wahrnehmung ohne mentale Repräsentationen nicht haltbar)
- Unterschätzung von top-down Prozessen
- Rolle von Bewegung für die Wahrnehmung ist komplizierter als beschrieben

- Wir bewegen uns zu einem Ziel (z.B. wir bewegen unsere Hand zu etwas, das wir greifen wollen)

-> dies wird über den retinalen Fluss gesteuert = Veränderung in den Lichtmustern auf der Retina wird analysiert
- durch den Fokus der Ausbreitung (s. Gibson optischer Fluss)
- durch den rotierenden Fluss (Rotation auf dem retinalen Abbild), der durch das Folgen eines gekrümmten Pfades sowie Augen- und Kopfbewegungen erzeugt wird

- die Nutzung Global-Radialer Ausdehnung ist oft nicht ausreichend um eine Bewegung zu einem Ziel zu generieren

- Bei Bewegungen und Augenbewegungen wird eine Efferenzkopie erzeugt = Gehirn schickt zwei Signale los
-> eins zur Ausführung einer Bewegung von z.B Augen/ Körperteile
-> eins für die Korrektur von Wahrnehmung
 

- Medial-superiore temporale Areale (MST), die für die Bewegung zuständig sind, reagieren stark auf den optischen Fluss
- die Steuerung des optischen Flusses ist unabhängig von weiteren Infos möglich
-> Menschen können allein mit dem optischen Fluss navigieren
- nur ein Auge wird für Wahrnehmung des optischen Flusses benötigt
-> trz bessere Leistung / Steuerung mit zwei Augen
-> extra-retinale Infos werden zusätzlich genutzt
- Gehirn benutzt flexibel verschiedene Infos (Hinweisreize)

Nutzung der Expansionsrate des retinalen Abbilds

Tau Theorie: (wenn ein Objekt weit weg ist erscheint es klein, wenn es nah ist groß)
- Tau = Größe des retinalen Abbildes eines Objekts geteilt durch dessen Expansionsrate (also wie schnell ein Objekt größer wird)
- und aus diesem Größer werden kann man abschätzen, wann das Objekt auftreffen wird
-> denn je schneller das Objekt größer wird, desto weniger Zeit bleibt bis zum Kontakt (Tau spezifiziert die Zeit bis zum Kontakt)

- Studie von Savelsbergh:

- Manipulation der retinalen Größe durch einen Ball, der auf dem Flug Luft verliert
-> Ball wird kleiner auf dem Flug, aber wenn der Ball näher kommt wird der Ball größer
-> dadurch wurde das größer-werden beim Näherkommen langsamer

Ergebnis: VP greifen später nach dem Ball, der Luft verliert
ABER: Effekt war kleiner als erwartet -> es werden anscheinend andere Infos zur Tiefenwahrnehmung gleichzeitig verwendet

- Stärken:
- Tau-Hypothese ist ansprechend einfach
- Tau wird verwendet, um Entscheidungen hinsichtlich Zeit bis zum Kontakt zu UNTERSTÜTZEN (nicht alleine)

- Schwächen:
- es werden auch andere Cues als Tau verwendet
- besonders wichtig in einfachen, reizarmen Umwelten (weniger in komplexen)
- ignoriert Beschleunigung (z.B Ball wird schneller durch Wind)
- Objekte müssen sphärisch symmetrisch sein (Rugby)

- wird eingesetzt, beim Greifen eines Objektes, welches schwer zu erreichen ist (weil es hinter einem anderen Objekt liegt oder man um die Ecke greifen muss)

- geht von zwei Teilprozessen der Handlungsausführung aus
-> von einer vorgeschalteten Planung -> sie wird in einem Planungssystem ausgeführt
-> und einer späteren Kontrolle der Handlung -> zur Prüfung und Korrektur bei einer Ausführung der Handlung

- geht davon aus, dass dabei unterschiedliche Hirnregionen involviert sind

- es wird vür der Ausführung einer Bewegung verwendet
- es wählt ein angemessenes Ziel (wo wird die Handlung hinbewegt)
- es entscheidet, WIE ein Objekt gegriffen werden soll (mit zwei Fingern oder der ganzen Hand)
- es legt den zeitlichen Verlauf der Bewegung fest (schnell oder langsam)
- es nutzt räumliche und nicht-räumliche Infos (wo sich das Objekt befindet und welche Beschaffenheit das Objekt hat z.B. zerbrechlich)
- es ist realtiv langsam -> es wird durch bewusste Prozesse beeinflusst (Planung benötigt Zeit)
- die Planung hängt ab von:
-> einer visuellen Repräsentation angesiedelt im inferioren Parietallappen
-> motorischen Prozessen im Frontallappen und in den Basalganglien

- es wird nach dem Planungssystem aktiviert
- es soll sicherstellen, dass Bewegungen korrekt ausgeführt werden
- es wird von den räumlichen Merkmalen des Zielobjekts beeinflusst
- es funktioniert realtiv schnell
- die Kontrolle hängt ab von:
-> einer visuellen Repräsentation angesiedelt im superioren Parietallappen
-> motorischen Prozessen im Kleinhirn

- Kontrolle: Superiore Parietallappen (SPL)
- Planung: Inferiore Parietallappen (IPL)
- Objekterkennung: Inferotemporaler Lappen (IT)
- Motorischer Kortex (M1)
- Präfrontaler Kortex (PFC)

Studie von Glover:
- Planung: VP sollten sich darauf vorbereiten nach einem Objekt zu greifen, aber sie sollten sich noch nicht bewegen
- Kontrolle: VP sollten nach einem Objekt greifen

Befunde:
- Planungsprozesse sind mit stärkerer Aktivität im inferioren Parietallappen verbunden
- Kontrollprozesse sind mit stärkerer Aktivität im superioren Parietallappen und im Kleinhirn verbunden

Konklusion:
- Planung und Kontrolle werden in zwei unabhängigen Netzwerken generiert

Studie von Glover:
- TMS auf SPL; während VP nach einem Objekt greift, das seine Größe verändert -> Kontrollprozesse werden benötigt

Ergebnis:
- schlechtere Leistung, da die Kontroll-Prozesse im SPL ausgeschaltet sind

Aber:
- Befunde zur TMS auf IPL sind eher gegenläufig -> stärkere Störung der Planung bei TMS auf SPL

Stärken:
- die Annahme, dass Bewegung Planung erfordert, wird unterstützt
- Befunde zur Hirnaktivation stützen die Dissoziation zwischen Planung und Kontrolle

Schwächen:
- Zsmspiel von Kontrolle und Planung wird nicht spezifiziert
- Planungsprozesse sind komplizierter als sie im Modell beschrieben werden
- komplexe Faktoren spielen zsm, um die Präzision der Handlung zu verbessern

Aufgabenstellung:
Personen wurden mit Lichtpunkten ausgestattet und sollten sich in einem dunkeln Raum bewegen. VP sollten versuchen die Bewegung wahrzunehmen

Ergebnis:
-> Menschen sind in der Lage menschliche Bewegung anhand von sehr wenigen Infos wahrzunehmen (es scheint eine Spezialisierung dafür vorzuliegen)
- Fähigkeit menschliche Bewegung wahrzunehmen sei angeboren, spontan und automatisch
- fehlende Infos werden zu einer Gestalt ergänzt

- Wahrnehmung menschlicher Bewegung kann schon anhand von nur 6 Lichtpunkten erkannt werden
- sie ist auch bei nur kurzer Präsentation wahrnehmbar
- wir können dadurch auch Zusatzinfos identifizieren (Z.B. Geschlecht und Emotion)
- die Wahrnehmung menschlicher Bewegung fällt uns leichter als die tierischer

- Wahrnehmung menschlicher Bewegung ist nicht angeboren -> aber entsteht sehr früh (ca. ab dem 5. Monat)
- Wahrnehmung menschlicher Bewegung läuft nicht vollständig automatisch ab -> sie ist durch top-down Prozesse beeinflussbar

- findet teilweise in anderen Hirnarealen statt, als die Wahrnehmung nicht-biologischer Bewegung
-> MT/V5 & MST sind an der Erfassung nicht-biologischer Bewegung beteiligt
-> die superioren temporalen und prämotorischen frontalen Regionen sind an der Wahrnehmung biologischer Bewegung beteiligt

Forschung an Affen zeigte:
- sie besitzen ein Spiegelneuronsystem
-> System aus Neuronen, die aktiviert werden, wenn Tiere selbst eine Handlung ausüben, aber auch wenn sie einen anderen bei der Ausführung einer Handlung beobachten -> ermöglicht Imitation und verstehen von Handeln anderer Affen
-> System sitzt in Areal F5 des prämotorischen Kortex

Frage: existiert ein ähnliches System bei Menschen?
es gibt Regionen, die ähnlich auf das Ausführen einer Handlung oder Beobachten dieser Handlung bei anderen antworten
-> ventraler und dorsaler prämotorischer Kortex und viele andere

Studiendesign:

1. Kontextbedingung (nur Kontext ohne Handlung)
- Frühstückstisch vor dem Essen
- Frühstückstisch nach dem Essen

2. Handlungsbedingung (nur Handlung, ohne Kontext)
- Greifen nach Körper der Tasse
- Greifen nach Henkel der Tasse

3. Absichtsbedingung (Handlung und Kontext)
- Greifen nach Tasse während des Essens
- Greifen nach Tasse nach dem Essen

Untersuchung:
- Aktivation bei Absichtsbedingung minus Aktivation bei Handlungsbedingung
- Aktivation bei Absichtsbedingung minus Aktivation bei Kontextbedingung

Ergebnis:
- in der Absichtsbedingung konnte mehr Aktivität in Hirnregionen beobachtet werden, die ein Teil des Spiegelneuronsystems bilden, als in der Handlungs- und Kontext-Bedingung
-> aber Aktivation bei Intention liegt nicht im vorhergesagten Areal des prämotorischen Kortex (BA6), es liegt in den BA44, zumindest in der Nähe