Auswirkungen sakkadischer Bildbewegungen auf die Verarbeitung in der Netzhaut: Phänomene, Mechanismen, und Verhältnis zur visuellen Prozessierung in höheren Gehirnarealen

• Antragsteller: Professor Dr. Ziad Hafed, Ph.D., seit 6/2020
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 355457424

Während des natürlichen Sehens wird der Bildfluss auf der Netzhaut hauptsächlich durch das Verhalten des Beobachters bestimmt. Besonders dominant sind in dieser Hinsicht Augenbewegungen, diese erfolgen während des aktiven Sehens unablässig 3- bis 5-mal pro Sekunde. Trotzdem wurde in der Vergangenheit die Signalverarbeitung in der Netzhaut oft mit Hilfe isolierter Stimuli untersucht, ohne die äußerst dynamischen Aspekte des natürlichen Sehverhaltens zu berücksichtigen.In diesem Projekt werden wir den Einfluss untersuchen, den Augenbewegungen auf die Signalverarbeitung in der Netzhaut haben. Wir werden die sakkaden-assoziierten Aktivitätsmodulationen in der Netzhaut im Detail charakterisieren, sowie die in der Netzhaut auftretenden Effekte mit den Phänomenen in Projektionszielen der Netzhaut korrelieren. Außerdem werden wir die Mechanismen untersuchen, die den sakkaden-assoziierten Aktivitätsmodulationen in der Netzhaut zugrunde liegen.Basierend auf Ergebnissen aus Vorversuchen erwarten wir, dass die Antworten der Netzhaut zu "Teststimuli" stark moduliert werden, wenn diese nicht isoliert, sondern im Kontext von Sakkaden gezeigt werden. Wir werden zeigen, dass dieser modulierende Einfluss von Sakkaden bis zu 1 Sekunde vorhält. Augenbewegungen sollten also unter natürlichen Bedingungen, mit nur kurzen Fixationszeiten, einen hoch-relevanten Einfluss auf die Signalverarbeitung in der Netzhaut haben. Wir werden zeigen, dass die detaillierten Eigenschaften der Modulation von Folgendem abhängen: der Zeitdauer zwischen Sakkade und Teststimulus, den statistischen Eigenschaften des während der Sakkade präsenten Hintergrundbildes, und der ambienten Helligkeit. Außerdem reagieren unterschiedliche Zelltypen verschieden. So können beispielsweise die Antworten von OFF Ganglienzellen, aber nicht von ON Ganglienzellen, nach Sakkaden auch positiv moduliert sein. Die von höheren Hirnarealen bekannte Diversität an sakkaden-assoziierter Aktivitätsmodulationen könnte daher zum Teil ihren Ursprung in der Netzhaut haben.Dieses Projekt zeichnet sich dadurch aus, dass es die Signalverarbeitung in der Netzhaut unter Bedingungen des natürlichen Sehverhaltens untersucht, und dabei in einem integrativen Ansatz die sakkaden-assoziierten Aktivitätsmodulationen der Netzhaut und in höheren Hirnarealen miteinander in Beziehung setzt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Großgeräte: Hi-density CMOS multielectrode array
• Gerätegruppe: 7500 Mittelwertrechner und Vielkanalanalysatoren (außer Strahlungsmeßgeräte 026)
• Ehemaliger Antragsteller: Dr. Thomas Münch, bis 6/2020