Die Entwicklung rezeptiver Felder und neuronaler Karten im visuellen Kortex

Abstract

Unter der Annahme, dass die Struktur des visuellen Kortex, Area 17, das Ergebnis eines stimulusgetriebenen Selbstorganisationsprozesses ist, werden in dieser Arbeit die Auswirkungen der visuellen Erfahrung auf die Entwicklung kortikaler Neuronen anhand gängiger Modelle eingehend untersucht. Die Arbeit teilt sich in drei in sich geschlossene Themenbereiche. Im ersten Teil wird die experimentell gefundene Veränderung der retinalen Bildfilterung als mögliche Erklärung für den Verlauf der Entwicklung der rezeptiven Felder kortikaler simpler Zellen diskutiert. Den numerischen Resutaten werden die Befunde von biologischen rezeptiven Feldern insbesondere im Fall visueller Deprivation gegenübergestellt. Im zweiten Teil wird das Modell zu einem topographischen erweitert und das Entstehen von kortikalen Merkmalskarten untersucht. Metrische Probleme machen die Modifikation des ursprünglichen Ansatzes mit einer selbstorganisierenden Karte notwendig, die zu der Verwendung eines Modells mit linearen adaptiven Unterräume führt. Hierbei ergeben sich zwanglos analoge Antwortverhalten, wie sie auch in biologischen komplexen Zellen gefunden werden. Der dritten Teil dieser Arbeit beschreibt die metrischen Eigenschaften hochdimensionaler Modelle mit bestimmten Symmetrien in einem vierdimensionalen Eigenschaftsraum. Es kann eine Klasse von relevanten Metriken extrahiert werden, die in der Lage ist, Eigenschaften hochdimensionaler Inputmanigfaltigkeiten zu beschreiben. Eine einfache Variante aus dieser Klasse wird verwendet, um die Kartenbildung in diesem Fall zu untersuchen. Dabei interessiert, inwiefern die notwendige Verallgemeinerung der Euklidischen Metrik auf den nichteuklidischen Fall die Strukturbildung in diesen Modellen beeinflusst.