Das visuelle System erhält als Eingangssignal ein optisches Bild. Die Verarbeitung und Interpretation dieser Informationen erlauben es uns unsere Umwelt visuell wahrzunehmen und visuell geleitete Handlungen durchzufuehren. Gegenwärtig ist man der Auffassung, dass diese Prozesse sowohl serielle Verarbeitungsschritte unterschiedlicher Komplexität in verschiedenen Hirnarealen als auch parallele Verarbeitung verschiedener Informationsquellen- wie z.B. Farbe und Bewegung - beinhalten.
Unser Ziel ist es, Modelle unterschiedlicher Verarbeitungsmodule des visuellen Systems (Farbe, Bewegung, Form, Stereo etc.) zu entwickeln und die Interaktionen zwischen den einzelnen Modulen zu verstehen.
Messmethoden
a) Psychophysik
Wir untersuchen z. B. ob das Erkennen von verschiedenen Unregelmäßigkeiten in Mustern auf den gleichen Verarbeitungsmechanismen des visuellen Systems basieren. Des Weiteren beschäftigen wir uns mit Fragestellungen zum Entstehen und Beeinflussen von Bewegungsnachbildern.
b) Funktionelle Magnetresonanz-Tomographie (fMRT)
c) Augenbewegungen und Pupillenreaktion
Eine Abtastrate von 2000 Hz ermöglicht es uns, Stimulus-Bilder in Echtzeit während Augenbewegungen (Sakkaden) zu verändern.
d) Vergleichsmessungen
Wir messen die Veränderungen in der visuellen Wahrnehmung bei Menschen mit Dyslexie oder Synästhesie oder auch nach Hirnläsionen.
Beispiele laufender Projekte
Wahrnehmung und Handlung
- Poggendorff-Illusion
Wir haben mit Hilfe der Poggendorff-Illusion getestet, ob dieselben kortikalen Mechanismen der visuell-motorischen Extrapolation mit Augenbewegungen, und der Wahrnehmungsextrapolation zugrundeliegen (siehe auch Abbildung rechts).
In dieser optischen Täuschung sind schräge Linien scheinbar verdeckt durch einen darüberliegenden Balken. Dabei sieht es so aus, als wäre die rechte Linie die Fortsetzung der oberen linken Linie. Tatsächlich ist es aber die untere linke Linie, welche die rechte fortführt.
Aufmerksamkeit und visuelle Sensitivität
Kann durch bewusste Aufmerksamkeit ausgewählt werden, welche Eingangssignale das Verhalten beeinflussen oder kann sogar die Präzision von Verarbeitungsprozessen auf niedriger Ebene verbessert werden?
Wir untersuchen zum einen, wie sich Intensität von Bewegungsnachbildern (Motion after effect) durch Aufmerksamkeit beeinflussen lässt. Des weiteren interessiert uns, inwieweit diese durch Aufmerksamkeit erzeugten Nachbilder zwischen den Verarbeitungswegen unserer beider Augen ausgetauscht werden können: findet ein interokkulaerer Transfer statt?
An- und Aus-Pfade im visuellen Kortex
- An-Aus-Signal
Die selektive Adaptation an Helligkeits-veränderungen (heller/dunkler) legt die Existenz von An- und Aus-Kanälen nahe, wie beispielsweise diejenigen die man in der Netzhaut aber auch im LGN (lateral geniculate Nucleus) findet. Mittels fMRT-Messungen suchen wir nach Hinweisen für eine funktionelle Trennung dieser Pfade auch auf kortikaler Ebene.
Signal-Entdeckungs-Theorie
Normale psychophysische Methoden messen das Signal/Rausch-Verhältnis in der Wahrnehmung einer Person als dimensionslose Größe und verraten nicht, inwieweit eine Leistungsverbesserung durch Signalverstärkung oder Rauschreduktion zustande kam. Wir haben eine Methode entwickelt, die zwischen diesen Erklärungsalternativen unterscheiden kann.
Grundlegende visuelle Geometrie
Durch den Vergleich von Vernier- und Bisektions-Schwellen versuchen wir zu verstehen, wie das visuelle System die relative Position von Objekten berechnet.
Verarbeitung von Oberflächenstruktur
Das visuelle System kann Texturen auf Grund der ihnen innewohnenden statistischen Kennzahlen wie Mittelwert und Varianz der lokalen Orientierung unterscheiden. Wir messen die statistische Effizienz dieser Berechnungen, um die dahinter liegenden physiologischen Prozesse zu modellieren.
Ausgewählte Publikationen
Tibber, M., Grant, S. & Morgan, M.J. (2009) Occulomotor responses and visuospatial perpeptual judgments compete for common limited resources.?Journal of Vision, 9, 1-13, 3217-24.
Tibber, M.S., Anderson, E.J., Melmoth, D.R., Rees, G. & Morgan, M.J. (2009). Common Cortical Loci Are Activated during Visuospatial Interpolation and Orientation Discrimination Judgements. PLoS ONE, 4(2) e4585.
Spang, K. & Morgan, M.J. (2008). Cortical correlates of stereoscopic depth produced by temporal delay. Journal of Vision, 8, 1-12.
Gheri, C., Chopping, S. & Morgan, M.J. (2008). Synaesthetic colours do not camouflage form in visual search. Proc. Roy. Soc. B, 275(2) 841-246.
Parkes, L., Lund, J., Angelucci, A., Solomon, J. A. & Morgan, M. J. (2001). Compulsory averaging of crowded orientation signals in human vision. Nature Neuroscience, 4, 739-744.