Visuelle Funktionen des Superior Colliculus beim Primaten
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das foveale Sehen ermöglicht es uns, komplexe Objekte zu erkennen, aber die erfolgreiche Ausrichtung der Fovea auf das betreffende Objekt ist ebenso wichtig. Untersuchungen zur Objekterkennung haben sich überwiegend auf das foveale Sehen konzentriert und dabei die Mechanismen hinter der peripheren Objekterkennung ignoriert, die die foveale Orientierung erleichtern. In diesem Projekt füllten wir diese wichtige Lücke durch neuartige Untersuchungen einer evolutionär konservierten Hirnstruktur, dem Superior Colliculus (SC) des Mittelhirns, der gleichzeitig sowohl zur peripheren Objekterkennung als auch zur Orientierung der Fovea für die detaillierte Objektverarbeitung beitragen kann. Bei Primaten ist unser Verständnis der visuellen Funktionen des SC trotz vielfältiger Inputs sowohl von der Retina als auch vom visuellen Kortex nach wie vor gering. Wir stellten die Hypothese auf, dass der SC die Erkennung peripherer Objekte durch visuelle Selektionsmechanismen erleichtert und damit die Dichotomie zwischen visueller Objekterkennung in der Fovea einerseits und visueller Orientierung an peripheren Objekten andererseits überbrückt. Wir haben die visuellen Funktionen des SC charakterisiert, insbesondere im Kontext der visuellen Objektverarbeitung, und wir haben die unterschätzte Rolle hervorgehoben, die diese Struktur bei der Objekterkennung spielen kann. Wir untersuchten insbesondere die globale formbezogene Objekterkennung sowie die Bedeutung der niedrigen Spatialenfrequenzsensitivität für visuelle Formen. Vor allem aber testeten wir, inwieweit die visuellen Repräsentationen des SC denen im primären visuellen Kortex ähneln, der das Haupteingangstor für die nachfolgende visuelle Verarbeitung in den kortikalen ventralen und dorsalen Arealen darstellt. Wir verwendeten Techniken zur Aufzeichnung und Manipulation von Neuronenpopulationen bei nicht-menschlichen Primaten (Rhesusaffen) und charakterisierten die Augenbewegungseigenschaften sowie die Art und Weise, wie sie die kortikalen oder kollikulären visuellen Verarbeitungsrepräsentationen widerspiegeln könnten. Schließlich haben wir den primären visuellen Kortex inaktiviert und entdecken faszinierende Eigenschaften der visuell-motorischen Bahnen, die ihn umgehen. Unsere Experimente haben gezeigt, dass neuronale Berechnungen für das Sehen außerhalb des visuellen Kortex durchgeführt werden, was einen großen Einfluss auf unser Verständnis der visuellen Verarbeitungswege bei Primaten hat.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Task-Irrelevant Visual Forms Facilitate Covert and Overt Spatial Selection. The Journal of Neuroscience, 40(49), 9496-9506.
Bogadhi, Amarender R.; Buonocore, Antimo & Hafed, Ziad M.
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Active vision at the foveal scale in the primate superior colliculus. Journal of Neurophysiology, 125(4), 1121-1138.
Hafed, Ziad M.; Chen, Chih-Yang; Tian, Xiaoguang; Baumann, Matthias P. & Zhang, Tong
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Faster Detection of “Darks” than “Brights” by Monkey Superior Colliculus Neurons. The Journal of Neuroscience, 42(50), 9356-9371.
Malevich, Tatiana; Zhang, Tong; Baumann, Matthias P.; Bogadhi, Amarender R. & Hafed, Ziad M.
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Express detection of visual objects by primate superior colliculus neurons. Scientific Reports, 13(1).
Bogadhi, Amarender R. & Hafed, Ziad M.
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Sensory tuning in neuronal movement commands. Proceedings of the National Academy of Sciences, 120(38).
Baumann, Matthias P.; Bogadhi, Amarender R.; Denninger, Anna F. & Hafed, Ziad M.
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Visual feature tuning properties of stimulus-driven saccadic inhibition in macaque monkeys. Journal of Neurophysiology, 130(5), 1282-1302.
Khademi, Fatemeh; Zhang, Tong; Baumann, Matthias P.; Buonocore, Antimo; Malevich, Tatiana; Yu, Yue & Hafed, Ziad M.
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Visual Functions of the Primate Superior Colliculus. Annual Review of Vision Science, 9(1), 361-383.
Hafed, Ziad M.; Hoffmann, Klaus-Peter; Chen, Chih-Yang & Bogadhi, Amarender R.
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Visual Feature Tuning Properties of Short-Latency Stimulus-Driven Ocular Position Drift Responses during Gaze Fixation. The Journal of Neuroscience, 44(13), e1815232024.
Khademi, Fatemeh; Zhang, Tong; Baumann, Matthias P.; Malevich, Tatiana; Yu, Yue & Hafed, Ziad M.
