Perception of visual motion speed in human und monkey
Die Wahrnehmung der visuellen Geschwindigkeit bei Mensch und Affe
by Pinar Boyraz
Date of Examination:2007-04-19
Date of issue:2007-06-27
Advisor:Prof. Dr. Stefan Treue
Referee:Prof. Dr. Jens Frahm
Referee:Prof. Dr. Uwe Jürgens
Referee:Dr. Tzvetomir Tzvetanov
Persistent Address:
http://dx.doi.org/10.53846/goediss-3208
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Format:PDF
Description:Dissertation
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Abstract
English
Perception of motion is crucial for the survival of most animals, as well as of humans. It has been shown that a number of stimulus factors can influence the visual perception of motion speed. This thesis comprises a set of experiments that focus on misperceptions of motion speed with humans and macaque monkeys.In the first part of this thesis, we quantified two speed misperceptions in humans, which depend on stimulus contrast and stimulus size. We asked naive subjects to perform a speed discrimination task and varied the size or the contrast of one of the two moving stimuli. We observed variable effects of contrast and a highly salient and consistent effect of stimulus size on speed perception in humans.In the second part of this thesis, recording from speed selective neurons in the visual area MT of awake macaque monkeys, we sought for changes in neuronal activity with a change in stimulus size. We used different approaches to investigate changes in neurons responses. Firstly, we were interested in the changes of speed preferences of neurons. Varying the stimulus size, we measured the responses of neurons to a range of speeds (i.e. speed tuning curves). Our results showed that neurons preferred slower speeds for smaller stimuli, indicating that tuning curves shifted toward slower speeds. Secondly, we were interested in the activity of neurons at a given constant speed, for different sizes of identical stimuli. The results of these experiments are in accordance with the results from psychophysical experiments, given that perceived visual speed is decoded from the population activity of speed selective neurons in the medial temporal area.
Keywords: Motion Perception; Visual Motion Processing; Visual Illusions; Visual Cortex
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Die Wahrnehmung der Bewegung ist äusserst wichtig für viele Lebewesen sowie für die Menschen. Es ist bereits bekannt, dass einige Stimuluseigenschaften die wahrgenommene Geschwindigkeit beeinflussen können. Diese Dissertation umfasst eine Reihe von Experimenten, die sich mit der verzerrten Wahrnehmung der Geschwindigkeit bei menschlichen Probanden und Rhesusaffen auseinandersetzen.Im ersten Teil dieser Arbeit haben wir zwei Täuschungen der visuellen Geschwindigkeit, die von der Grösse und des Kontrasts abhängig sind, quantitativ vorgelegt. Zu diesem Zweck haben Testpersonen eine Geschwindigkeitsdiskriminationsaufgabe gelöst, wo sie berichten mussten, welche von zwei Punkmustern, die unterschiedlich kontrastreich oder unterschiedlich groß waren, sich schneller bewegt hat. Wir haben unterschiedliche Effekte vom Kontrast, jedoch grossen und konsistenten Effekt von Grösse befolgen können.Im zweiten Teil der Arbeit haben wir nach einer Änderung der neuronalen Aktivität im medial temporalen Kortexareal der Rhesusaffen gesucht, die durch eine Änderung in Stimulusgrösse hervorgerufen sein könnte.Um die Änderungen in der Aktivität zu erforschen haben wir zwei unterschiedliche Ansätze benutzt. Erstens haben wir uns für die Änderungen in der Geschwindigkeitsselektivität der einzelnen Neurone interessiert, indem wir die Stimulusgröße variiert haben und die Anzahl der extrazellulären Aktionspotenziale der einzelnen Neurone für ihre bevorzugte Geschwindigkeiten gemessen haben. Wir haben beobachtet, daß Neurone im Areal MT niedrigere Geschwindigkeiten für kleinere Stimuli bevorzugt haben. Zweitens haben wir die Aktivität der Neurone für unterschiedlich Grosse Stimuli in konstanter Geschwindigkeit gemessen und gefunden, dass für kleinere Stimuli die Äktivität sich so verändert, als würde sich die Geschwindigkeit erhöhen, wobei diese in Realität konstant geblieben ist. Unsere physiologischen und psychophysischen Ergebnisse sind consistent und unterstützen die Hypothese, dass die wahrgenommene Geschwindigkeit ein Resultat der Populationsaktivität im medial temporalen Areal ist.
Schlagwörter: Bewegungswahrnehmung; Visuelle Bewegungsverarbeitung; Visuelle Illusionen; Visueller Kortex