Ein Modell zur örtlich-zeitlichen Signalübertragung im visuellen System des Menschen auf der Basis der linearen Systemtheorie kontinuierlicher Medien

Abstract

In this paper, a three dimensional homogeneous neural web serves as a model for the transmission of spatial-temporal luminous pattern by the human visual system. The propagation of neuronal excitation in afferent and lateral direction is assumed to be anisotropic. It is described by a modified heat conduction equation a main feature of which is a regenerative signal component. The time-dependent solution describes f.e. the temporal transmission characteristics for flickering grids in the whole frequency range. The stationary solution contains the spatial transmission characteristics for grids as well as the structure of receptive fields with inhibitory surrounds. The structure of the solution makes it under-standable how the transition from spatial selectivity to spatial-frequency-selectivity develops with growing depth of the neuronal web.

Zusammenfassung

Als Modell für die Übertragung örtlich-zeitlich variabler Helligkeitsmuster durch das visuelle System des Menschen wird ein dreidimensionales, homogenes neuronales Geflecht betrachtet. Die Ausbreitung der neuronalen Erregung erfolgt anisotrop in afferenter und lateraler Richtung und wird durch eine modifizierte Wärmeleitungsgleichung beschrieben, deren Hauptmerkmal ein regenrativer Signalanteil ist. Die zeitabhängige Lösung beschreibt u.a. die zeitliche Übertragungscharakteristik für flimmernde Gitter im gesamten Frequenzbereich. Die stationäre Lösung beschreibt die örtliche Übertragungscharakteristik für Gitter, wobei auch die Struktur rezeptiver Felder mit inhibitorischem Umfeld deutlich erkennbar ist. Die Struktur der Lösung läßt verstehen, wie sich mit zunehmender Tiefe im neuronalen Geflecht der Übergang von der Ortsselektivität zur Ortsfrequenzselektivität vollzieht.