Biologische Bildverarbeitung: Adaption, Rekurrenz und Optimale Codierung

Die primäre Sehrinde in höheren Tieren wie Katzen und Affen ist die erste Stufe der Bildverarbeitung im Gehirn. Aus diesem Grunde findet man in der Sehrinde Gruppen von Nervenzellen, die sich oftmals so verhalten, als ob sie auf lokale Bildelemente ansprechen. Beispiele sind "neuronale Detektoren" für Kanten, Farbkontrast, Disparität, Bewegung und Texturen. Experimente haben gezeigt, dass die Antworteigenschaften von Nervenzellen in der Sehrinde bzgl. äußere Reize und die Stärke der Verbindungen zwischen zwei Nervenzellen innerhalb der Sehrinde auch in erwachsenen Tieren nicht konstant sind, sondern sich auf unterschiedlichen Zeitskalen (einige Millisekunden bis einige Stunden) verändern können. Daraus folgt, dass sich die Repräsentation visueller Information im Gehirn ebenfalls auf dieser Zeitskala verändert. Was könnte der Grund dafür sein? In meinem Vortrag möchte ich zeigen, dass eine Reihe der beobachteten Phänomene das Prinzip der optimalen Kodierung von Information erklärt werden können. Als Beispiele dienen mir die Phänomene Kontrast-Adaption, dynamische Kodierung und die aktivitätsabhängige Entstehung rezeptiver Felder während der Entwicklung der Sehrinde.