Geometrisch-optische Illusionen aus den frühen Stadien des visuellen Kortex: Computergestützte Modelle und Top-Down-Feedback

• Antragsteller: Junhao Liang, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Biologische Psychologie und Kognitive Neurowissenschaften ; Kognitive und systemische Humanneurowissenschaften
• Förderung: Förderung von 2021 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 465358224

• Erstellungsjahr: 2023

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Das Projekt plante die Verwendung eines mathematischen Modells zur Untersuchung der neuronalen Dynamik des frühen visuellen Kortex und die Verwendung von Experimenten zur visuellen Psychophysik des Menschen, um den Wahrnehmungsunterschied zwischen zentralem und peripherem Sehen bei geometrisch-optischen Täuschungen zu testen, mit dem Ziel, den zugrunde liegenden neuronalen Mechanismus zu untersuchen. Zuerst haben wir ein bildberechenbares Modell des primären visuellen Kortex (V1) erstellt. Das Modell erfasst die mehrskaligen Orientierungskodierungseigenschaften von V1 und verarbeitet visuelle Eingaben aus einer mehrskaligen steuerbaren Pyramidenzerlegung aus einem 2D-Bild. Diese visuellen Eingaben werden durch neuronale laterale Interaktionen im Modell moduliert und erfassen so die wesentliche neurophysiologische Struktur des visuellen Kortex. Die modulierten Ausgänge werden zur Rekonstruktion eines neuen Bildes verwendet. Somit ahmt das Modell die voraufmerksame Modulation durch den V1-Mechanismus nach. Zweitens führten wir ein menschliches visuelles Psychophysik-Experiment mit Blickverfolgung bei einer visuellen Suchaufgabe durch, die von einer Flip-Tilt-Illusion inspiriert war, die den Unterschied zwischen zentralem und peripherem Sehen zeigte. Unser Befund deutet auf die Rolle von V1 bei der Berechnung der Bottomup-Ausprägung visueller Eingaben hin und weist auf eine zentral-periphere Dichotomie im menschlichen Sehen hin, bei der das zentrale und periphere Sehen auf die visuelle Dekodierung bzw. visuelle Auswahl spezialisiert sind. Diese Ergebnisse des Projekts liefern neue Einblicke in den Mechanismus von V1 bei der visuellen Informationsverarbeitung und inspirieren weitere Studien zum räumlichen Sehen.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Further evidence for V1 Saliency Hypothesis from an anomalous visual search behavior: a replication study and its extension. Bernstein Conference 2021.
  Maher, S.; Riedel, C.; Karlej, J.; Liang, J. & Zhaoping, L.
  
• Criticality enhances the multilevel reliability of stimulus responses in cortical neural networks. PLOS Computational Biology, 18(1), e1009848.
  Liang, Junhao & Zhou, Changsong
  
• Eye tracking evidence for V1 Saliency Hypothesis from an anomalous visual search behavior. Annual Meeting of the Vision Sciences Society (V-VSS 2022), St. Pete Beach, FL, USA.
  Liang, J.; Maher, S. & Zhaoping, L.
  
• Perceptually non-distinctive uniqueness in eye of origin of visual inputs boosts saliency by unique color and/or orientation: implications for mechanisms in the primary visual cortex. European Conference on Visual Perception (ECVP 2022), Nijmegen, the Netherlands.
  Zou, J.; Liang, J. & Zhaoping, L.
  
• Saliency by barely visible uniqueness in eye of origin of visual inputs: its assessment by the V1 Saliency Hypothesis and its interaction with saliency by color and/or orientation. Bernstein Conference 2022., Berlin, Germany.
  Zou, J.; Liang, J. & Zhaoping, L.
  
• Eye movement evidence for the V1 Saliency Hypothesis and the Central-peripheral Dichotomy theory in an anomalous visual search task. Vision Research, 212, 108308.
  Liang, Junhao; Maher, Severin & Zhaoping, Li