B4 Lernen invarianter Repräsentationen bei offener und geschlossener Wahrnehmungs-Handlungs-Schleife in einem Modell des Sehsystems
Prof. Dr. Reinhard Eckhorn,
Dr. Thomas Wachtler-Kulla
Objekte erkennen wir unabhängig von ihrer Abbildung auf der
Retina, und Orte in unserer Umwelt nehmen wir stabil wahr, obwohl sie
sich bei Eigenbewegungen fortlaufend auf der Retina verschieben. In
unserem Sehsystem werden also aus varianten Retina-Projektionen
invariante Repräsentationen von Seh-Objekten und -Orten erzeugt.
Földiäk (1991) verwendete für neuronales Lernen als
erster die Tatsache, dass sich invariante Eigenschaften von
Sehobjekten langsamer ändern als andere Merkmale. Wir haben
diesen Gedanken erweitert und wollen in einem biologisch plausiblen
Teilmodell des Sehsystems die sich langsam ändernden
Eigenschaften von Sehobjekten (ventraler Sehpfad) und von Sehorten
(dorsaler Pfad) separieren und selektiv zum Lernen verwenden. Das
Lernen soll dabei in simulierter 3D-Umgebung erfolgen, in der sich ein
Subjekt (Kamera) bewegt und dabei ortsfeste Objekte fixiert
(geschlossene senso-motorischen Schleife) oder alternativ ohne
Fixation lernt (offene Schleife). Wir erwarten, (1.) dass wir die
neuronalen Prinzipien der Invarianz-Codierung und Repräsentation
aus den gelernten Schaltungen extrahieren können, (2.) dass die
rezeptiven Felder der Neuronen im dorsalen und ventralen Sehpfad denen
des realen Sehsystems entsprechen, aber weitere bislang unbekannte
Eigenschaften zeigen, (3.) dass schnelles Lernen und gute
Invarianzleistungen die geschlossene senso-motorische Schleife
erfordern. Schließlich wollen wir allgemeine Aussagen über
das Lernen und die funktionelle Struktur invarianter senso-motorischer
Repräsentationen gewinnen - in Zusammenarbeit mit den
experimentellen Projekten A3, A4, A5, und B4.
- Eckhorn, R., Gail, A., Bruns, B., Gabriel, A., Al-Shaikhli, B.
& Saam, M. (2004).
Different types of signal coupling in the visual cortex related to
neural mechanisms of associative processing and perception. IEEE Transactions on
Neural Networks, 15, 1039–1052
- Frien, A. & Eckhorn, R. (2000). Functional coupling shows higher
stimulus specificity for fast oscillations than for slow modulations
in striate cortex of awake monkey. European Journal of Neuroscience, 12,
14–26
- Saam, M. & Eckhorn, R. (2000). Lateral spike conduction velocity
in visual cortex affects spatial range of synchronization and
receptive field size: Alearning model with spiking neurons.
Biological Cybernetics, 83, L1–L9
.
|