Visuelle Funtkionen des Superior Colliculus beim Primaten

01.12.2019 bis 30.11.2022

Foveales Sehen ermöglicht es uns, komplexe Objekte zu erkennen, aber ebenso wichtig ist es, die Fovea erfolgreich auf Objekte von Interesse auszurichten. Untersuchungen zur Objekterkennung haben sich überwiegend auf das foveale Sehen konzentriert und dabei die Mechanismen ignoriert, die hinter der Erkennung peripherer Objekte stehen und dadurch die foveale Orientierung erleichtern. Wir werden diese wichtige Lücke durch eine neuartige Untersuchung einer evolutionär konservierten Gehirnstruktur, des Superior Colliculus (SC) im Mittelhirn, schließen, diese Struktur kann gleichzeitig zur Erfassung peripherer Objekte und zur Ausrichtung der Fovea für eine detaillierte Objektverarbeitung beitragen. Bei Primaten sind die Sehfunktionen des SC, der verschiedene Eingaben sowohl von der Netzhaut als auch vom visuellen Kortex erhält, weitestgehend unverstanden. Wir nehmen an, dass der SC die Erkennung peripherer Objekte durch visuelle Auswahlmechanismen erleichtert und dadurch die Dichotomie zwischen visueller Objekterkennung an der Fovea einerseits und visueller Orientierung an peripheren Objekten andererseits überbrückt. Wir werden die visuellen Funktionen vom SC im Kontext der visuellen Objektverarbeitung ausführlich charakterisieren und die unterschätzte Rolle hervorheben, die diese Struktur bei der Objekterkennung spielen kann. Wir werden speziell drei verschiedene Aspekte der visuellen Verarbeitung vom SC untersuchen, die wir für das Sehen von Objekten als kritisch erachten: globale Form-basierte Objekterkennung, Bewegungs-basierte Objektsegmentierung und schließlich die Empfindlichkeit für visuelle Formen mit niedriger räumlicher Frequenz. Vor allem werden wir auch testen, inwieweit die visuelle Objektverarbeitung im SC unabhängig von Eingaben aus dem primären visuellen Kortex ist, der maßgeblich für die nachfolgende Objektverarbeitung in kortikalen ventralen Strom verantwortlich ist. Wir werden Techniken zur Erfassung und Manipulation von neuronalen Populationen bei nicht-menschlichen Primaten (Rhesus-Makaken) anwenden und die visuellen Eigenschaften vom SC mit und ohne reversibler Inaktivierung des primären visuellen Kortex vergleichen. Unsere Experimente werden neuronale Berechnungen für das Sehen zeigen, die außerhalb des visuellen Kortex durchgeführt werden. Dies hat einen großen Einfluss auf unser Verständnis der visuellen Verarbeitungswege bei Primaten.