Objekte in Szenen - Wie die Struktur natürlicher Szenen visuelle Objektrepräsentationen beeinflusst

• Antragsteller: Professor Dr. Daniel Kaiser, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Allgemeine, Kognitive und Mathematische Psychologie ; Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 406934830

In alltäglichen Situationen ist unsere visuelle Umwelt hochgradig komplex und besteht aus einer Vielzahl verschiedener Objekte. Diese Objekte befinden sich nicht in unvorhersehbaren, wechselnden Positionen im Raum, sondern ihre Positionen unterliegen typischen, häufig wiederkehrenden räumlichen Strukturen. Zum Beispiel hängen Lampen normalerweise von der Zimmerdecke, während wir erwarten, Teppiche auf dem Fußboden zu sehen. Beeinflusst die dauerhafte Erfahrung mit Objekten, die wir in solchen, sehr vorhersehbaren Positionen sehen, die Verarbeitung dieser Objekte im visuellen System? Hier vertrete ich die Idee, dass sich durch wiederholende Regularitäten in Objektpositionen effiziente Verarbeitungskanäle für Objekte, die sich in spezifischen Positionen befinden, herausbilden. In diesem Projekt werde ich Verhaltensexperimente und eine Kombination von fMRT- und EEG-Aufnahmen einsetzen, um zwei entscheidende, aus dieser Idee abgeleitete Vorhersagen zu testen: (1) Objektinformation ist nicht uniform über das visuelle Feld verteilt, sondern Objekte werden bevorzugt verarbeitet, wenn sie in ihrem typischen Positionen erscheinen. Demzufolge sollten typisch positionierte Objekte (zum Beispiel eine Lampe im oberen visuellen Feld) genauer wahrgenommen werden können und die neuronalen Repräsentationen dieser Objekte sollten besser unterscheidbar sein - im Vergleich zu Objekten, die an untypischen Positionen erscheinen (zum Beispiel, eine Lampe im unteren visuellen Feld). (2) Die Architektur der visuellen Repräsentationen individueller Objekte ist teilweise durch Objektstrukturen in der Umwelt determiniert, sodass Objekte, die mit ähnlichen Positionen in der Umwelt assoziiert sind, auch ähnlich kodiert sind. Infolgedessen sollte die Ähnlichkeit der Repräsentationen im visuellen Cortex durch die typischen Distanzen zwischen einzelnen Objekten erklärt werden können (beispielsweise sollte eine Lampe ähnlicher zu einem Tisch als zu einem Teppich repräsentiert sein), selbst wenn die Objekte einzeln und zentral präsentiert werden. Die Idee positionsspezifischer Verarbeitungskanäle entlang der visuellen Hierarchie legt nahe, dass die Auswirkungen typischer räumlicher Strukturen im objekt-selektiven Cortex und zum Zeitpunkt früher Objektverarbeitungsschritte zu beobachten sind. Die Kombination von fMRT und EEG erlaubt es diese Vorhersage zu testen, da so präzise aufgezeigt werden kann, wie die Struktur alltäglicher Umgebungen die räumlichen und zeitlichen Charakteristika der Objektverarbeitung beeinflusst. Die Ergebnisse des Vorhabens können zeigen, dass visuelle Objektrepräsentationen nur im Kontext von realen Umgebungen und deren räumlicher Struktur verstanden werden können. Darüber hinaus können die neuen Erkenntnisse eine Erklärung für effiziente Wahrnehmungsleistungen in natürlichen Szenen, die viele verschiedene - aber regulär strukturierte - Objekte umfassen, bieten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Großbritannien
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Radoslaw Martin Cichy