Computermodelle des primären visuellen Kortex
Der primäre visuelle Kortex höherer Säugetiere wie Katzen und nichtmenschlicher Primaten ist eines der am besten beschriebenen kortikalen Areale. Aus diesem Grunde dient es als beispielhaftes Areal, um visuelle Verarbeitung und kortikale Berechnungen im Allgemeinen zu verstehen. Wir verwenden mathematische Ansätze, die auf Netzwerkmodellen verschiedener Komplexität (Ratenmodelle vs. spikende Modelle, integrate-and-fire vs. Hodgkin-Huxley-Modelle, Säulenmodelle vs. Kartenmodelle) basieren, um die funktionelle Organisation des visuellen Kortex zu charakterisieren, die Dynamik kortikaler Netzwerke zu untersuchen und Hypothesen über die Mechanismen, die den Antworteigenschaften von Zellen im visuellen Kortex zugrunde liegen, zu evaluieren. Eine kürzlich durchgeführte modellbasierte Analyse experimenteller Daten hat ergeben, dass kortikale Netzwerke möglicherweise in einem Regime arbeiten, das nahe an der Grenze des Übergangs zu selbsttätig aufrechterhaltender Aktivität liegt. Dieses Ergebnis wird als ein Ausgangspunkt für weitere Untersuchungen dienen.
Danksagungen: Diese Projekt wurde vom BMBF, der DFG, dem HFSPO, dem Welcome Trust und der Technischen Universität Berlin finanziert.
Ausgewählte Publikationen:
Stimberg, M., Wimmer, K., Martin, R., Schwabe, L., Marino, J., Schummers, J., Lyon, D., Sur, M. and Obermayer, K. (2009). The Operating Regime of Local Computations in Primary Visual Cortex. Cerebral Cortex, 19, 2166 – 2180.
Schummers, J., Cronin, B., Wimmer, K., Stimberg, M., Martin, R., Obermayer, K., Koerding, K. and Sur, M. (2007). Dynamics of Orientation Tuning in Cat V1 Neurons Depend on Location within Layers and Orientation Maps. Frontiers in Neuroscience, 1, 145 – 159.
Schwabe, L., Obermayer, K., Angelucci, A. and Bressloff, P. (2006). The Role of Feedback in Shaping the Extra-Classical Receptive Field of Cortical Neurons: A Recurrent Network Model. Journal of Neuroscience, 26, 9117 – 9129.
Mariño, J., Schummers, J., Lyon, D., Schwabe, L., Beck, O., Wiesing, P., Obermayer, K. and Sur, M. (2005). Invariant Computations in Local Cortical Networks with Balanced Excitation and Inhibition. Nature Neuroscience, 8, 194 – 201.
Müller, T., Stetter, M., Hübener, M., Gödecke, I., Chapman, B., Löwel, S., Sengpiel, F., Bonhoeffer, T. and Obermayer, K. (2000). An Analysis of Orientation and Ocular Dominance Patterns in the Visual Cortex of Cats and Ferrets. Neural Computation, 12, 2573 – 2596.
Bauer, U., Scholz, M., Levitt, J., Obermayer, K. and Lund, J. (1999). A Model for the Depth-Dependence of Receptive Field Size and Contrast Sensitivity of Cells in Layer 4C of Macaque Striate Cortex. Vision Research, 39, 613 – 629.
Obermayer K. and Blasdel, G. (1997). Singularities in Primate Orientation Maps. Neural Computation, 9, 555 – 576.
Obermayer, K. and Blasdel, G. (1993). Geometry of Orientation and Ocular Dominance Columns in Monkey Striate Cortex. Journal of Neuroscience, 13, 4114 – 4129.