Pattern selection in the visual cortex

Kaschube, Matthias

dc.contributor.advisor	Wolf, Fred Prof. Dr.	de
dc.contributor.author	Kaschube, Matthias	de
dc.date.accessioned	2006-04-25T15:34:19Z	de
dc.date.accessioned	2013-01-18T13:40:20Z	de
dc.date.available	2013-01-30T23:51:12Z	de
dc.date.issued	2006-04-25	de
dc.identifier.uri	http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-B58C-4	de
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.53846/goediss-2890
dc.description.abstract	Die Orientierungskarte im primären visuellen Kortex ist ein wichtiges Modellsystem für die Untersuchung kortikaler Entwicklung. Anhand eines grossen Satzes funktionaler bildgebender Daten zeigen wir, dass die Statistik topologischer Defekte in Orientierungskarten, so genannter Pinwheels, in phylogenetisch weit entfernten Spezies universelle Eigenschaften aufweist. Wir zeigen, dass diese universelle Statistik quantitativ von einem Modell aus der Theorie der Musterbildung reproduziert und erklärt wird. Dieses Modell, vom Swift-Hohenberg Typ, berücksichtigt grundlegende Eigenschaften der Organisation des visuellen Kortex. Anhand dieses Modells entwickeln wir Vorhersagen über die Dynamik der Orientierungskarte während ihrer normalen Entwicklung sowie unter äusserer Stimulation. Insbesondere führen wir das Konzept der Soft Spots ein. Diese sind spezifische Orte in der Orientierungskarte, an denen elektrische Stimulation eine grossflächige und persistente Reorganisation des Musters hervorrufen kann. Als Proof of Concept analysieren wir im Experiment die Reorganisation der Orientierungskarte infolge direkter elektrischer Stimulation im erwachsenen visuellen Kortex. Unsere Ergebnisse bestätigen die Hypothese, dass der Entwicklung der Orientierungskarte ein Prozess aktivätsabhängiger Selbstorganisation zugrunde liegt.	de
dc.format.mimetype	application/pdf	de
dc.language.iso	eng	de
dc.rights.uri	http://webdoc.sub.gwdg.de/diss/copyr_diss.html	de
dc.title	Pattern selection in the visual cortex	de
dc.type	doctoralThesis	de
dc.title.translated	Musterselektion im visuellen Kortex	de
dc.contributor.referee	Geisel, Theo Prof. Dr.	de
dc.date.examination	2005-12-22	de
dc.subject.dnb	530 Physik	de
dc.description.abstracteng	The orientation map in the primary visual cortex is an important model system for studying cortical development. By quantifying large sets of functional brain imaging data we find that the statistics of topological defects in orientation maps, the so-called pinwheels, exhibit universal properties in phylogenetically widely separated species. We show that these universal statistics are quantitatively reproduced and explained by a pattern formation model of Swift-Hohenberg type generalized to include key features of the visual cortical organization. Using this model we derive several predictions about the dynamics of the orientation map during normal development and under external stimulation. In particular, we introduce the novel concept of soft spots. Soft spots are specific locations in the orientation map at which a stimulation can induce widespread and persistent reorganization. As a proof of concept we analyze in experiment the reorganization of the orientation map following direct electrical stimulation in the adult visual cortex. Our results strongly support the hypothesis that the development of the orientation map is governed by a process of activity-dependent self-organization.	de
dc.contributor.coReferee	Zippelius, Annette Prof. Dr.	de
dc.subject.topic	Mathematics and Computer Science	de
dc.subject.ger	Pinwheel	de
dc.subject.ger	Musterbildung	de
dc.subject.ger	visueller Kortex	de
dc.subject.ger	Orientierungskarte	de
dc.subject.ger	ICMS	de
dc.subject.ger	Entwicklung	de
dc.subject.eng	pinwheels	de
dc.subject.eng	pattern formation	de
dc.subject.eng	visual cortex	de
dc.subject.eng	orientation map	de
dc.subject.eng	ICMS	de
dc.subject.eng	development	de
dc.subject.bk	33.19	de
dc.subject.bk	42.12	de
dc.subject.bk	42.10	de
dc.subject.bk	42.11	de
dc.identifier.urn	urn:nbn:de:gbv:7-webdoc-708-8	de
dc.identifier.purl	webdoc-708	de
dc.affiliation.institute	Fakultät für Physik	de
dc.subject.gokfull	RDH 200: Dynamische Systeme. Nichtlineare Systeme {Mathematische Physik}	de
dc.subject.gokfull	WC 000: Biophysik	de
dc.identifier.ppn	512793530	de

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Fakultät für Physik (inkl. GAUSS) [926]

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