Forschungsprojekte - AG Visuelle Wahrnehmung

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Bistabile Wahrnehmung und Predictive Coding

Die Funktion von Wahrnehmung besteht in der Identifikation der Ursachen sensorischer Reize. Die für diesen inferenziellen Prozess verfügbaren sensorischen Daten sind jedoch ungenau und mehrdeutig, sodass das Gehirn gemäß der so genannten "Predictive coding"-Hypothese Vorannahmen nutzt, um eine genaue und eindeutige Wahrnehmung zu ermöglichen. Solche Vorannahmen werden im Kontext kontinuierlicher Veränderungen der statistischen Eigenschaften unserer volatilen Umwelt gelernt und mit hinzukommenden sensorischen Daten abgeglichen. In diesem Projekt erforschen wir diese Inferenzprozesse anhand des Phänomens der bistabilen Wahrnehmung, wie sie beispielsweise durch zweideutige Bewegungsreize oder binokulären Wettstreit ausgelöst wird. Anhand von Verhaltensexperimenten, computationaler Modellierung, TMS und fMRI untersuchen wir insbesondere die Rolle des frontalen Kortex bei bistabiler Wahrnehmung. Darüber hinaus untersuchen wir im Rahmen der "Predictive Coding"-Theorie der Schizophrenie den Zusammenhang zwischen psychotischen Symptomen und der Veränderung von Inferenzprozesse.

Gefördert durch Berlin Institute of Health (Clinician Scientist Programm), Berlin School of Mind and Brain und DFG.

Die Rolle von Vorannahmen bei perzeptuellen Entscheidungen

Perzeptuelle Entscheidungen unterliegen dem Einfluss von Vorannahmen, welche die Selektion sensorischer Daten bestimmen. Dieses selektive "Sampling" sensorischer Daten wird im Rahmen der "Predictive Coding"-Theorie als ein Bayesianischer Inferenzprozess verstanden, bei dem die Zustände der Welt aus den sensorischen Daten anhand von Vorannahmen abgeleitet werden. In diesem Projekt untersuchen wir die neuronalen Mechanismen, die dem Einfluss von Vorannahmen auf selektives Sampling und dessen Modulation durch übergeordnete Annahmen über die Veränderbarkeit (Volatilität) der Umwelt zugrunde liegen. Darüber hinaus untersuchen wir im Rahmen der "Predictive Coding"-Theorie der Schizophrenie den Zusammenhang zwischen Veränderungen der neuronalen Mechanismen des selektiven Samplings und psychotischen Symptomen wie Wahn und Halluzinationen.

Gefördert durch DFG.

Die Rolle von Dopamin in der Entstehung psychosetypischer Wahrnehmungsveränderungen

Ziel dieses Projekts ist die Charakterisierung der Rolle von Dopamin in der Entstehung psychosetypischer Fehlwahrnehmungen. Hierzu wird der Effekt von dopaminergen Medikamenten auf die visuelle Wahrnehmung und die damit verbundene Hirnaktivität mit fMRI untersucht. Davon erhoffen wir uns ein besseres Verständnis des Zusammenhangs zwischen spezifischen Transmitterveränderungen und einzelnen psychotischen Symptomen, was eine Voraussetzung für die Entwicklung individualisierter Therapieregimes ist.

Gefördert durch BMBF und Berlin Institute of Health (Clinician Scientist Programm).

Der Einfluss von Feedback auf die visuelle Wahrnehmung

Nach der "Bayesian Brain Hypothesis" liegt unserer Wahrnehmung ein probabilistischer Inferenzprozess zugrunde, bei dem die Zustände der Welt aus den sensorischen Daten anhand von gelernten Vorannahmen abgeleitet werden. Dieses Projekt untersucht mittels Verhaltensexperimenten und fMRI inwieweit dieses Zusammenspiel von sensorischen Daten und Vorannahmen durch externe Rückmeldungen über unsere Wahrnehmungsentscheidungen beeinflusst wird. Im Zentrum des Projekts steht die Hypothese, dass unzuverlässige externe Rückmeldungen zu einer geringeren Gewichtung sensorischen Informationen und einer stärkeren Gewichtung gelernter Vorannahmen führt.

Gefördert durch DFG.

Psychose erklären – Stigma reduzieren: Ein neues Störungsmodell für Schizophrenie

Schizophrenie ist eine in hohem Maße stigmatisierende Diagnose. Dies ist einerseits bedingt durch die häufig schwere Symptomausprägung und die Chronizität der Erkrankung. Zum anderen liegt ein Grund für die Stigmatisierung in der charakteristischen Symptomatik, die durch so genannte Positivsymptome wie Wahn und Halluzinationen sowie durch Negativsymptome wie Affektverflachung und Apathie gekennzeichnet ist.  Ziel dieses Projekts ist es, ein neues therapeutisches Störungsmodell für Psychosen zu entwickeln, das sowohl für die Betroffenen als auch für deren soziales Umfeld der Entpathologisierung, Akzeptanz und Destigmatisierung psychotischer Störungen dient. Es geht dabei weniger um die Erforschung von Krankheitsmechanismen, als vielmehr um die Erarbeitung eines plausiblen und einfach vermittelbaren Modells auf der Basis des neuesten wissenschaftlichen Kenntnisstandes zur praktischen therapeutischen Anwendung.

Gefördert durch Berlin Institute of Health (Clinical Fellow Programm).

Konfidenzbasierte Lernen (Leitung Dr. Matthias Guggenmos)

Verstärkungslernen erklärt grundlegende Aspekte menschlichen Lernens und Verhaltens, und darüber hinaus, wie defizitäres Lernen zur Entwicklung von dysfunktionalen Verhaltensmustern und psychischen Störungen führen kann. Eine wesentliche Limitation dieser Lerntheorie ist allerdings, dass sich viele Lernvorgänge ohne externes Feedback vollziehen und wichtige Aspekte psychiatrischer Erkrankungen durch selbstverstärkende Prozesse charakterisiert sind. Dieses Projekt erforscht auf behavioraler und neuronaler Ebene die Rolle von subjektiver Konfidenz bei Lernen ohne Feedback. Darüber hinaus werden interindividuelle Unterschiede solchen Lernens im Zusammenhang mit Symptomen der Depression untersucht.

Gefördert durch DFG.