Objektdetektion in natürlichen optischen Flussfeldern bei Insekten und Vögeln

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Viele Insekten und Vögel sind virtuose Flieger, was eine schnelle Orientierung in dreidimensionalen Umwelten voraussetzt. Hierbei stellt der optische Fluss, d.h. die durch Eigenbewegung verursachten Bildverschiebungen auf den Augen, eine wesentliche Informationsquelle dar, weil er sowohl Information über die Eigenbewegung als auch über die räumliche Struktur der Umwelt liefert. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, neuronale Mechanismen aufzuklären, die es erlauben, aus dem natürlichen optischen Fluss Objektinformation wie z.B. über Landeobjekte oder Hindernisse in der Flugbahn zu extrahieren und in adäquate Flugsteuersignale umzusetzen. Die Anforderungen an solche Mechanismen sind bei Insekten und Vögeln vergleichbar, und die Repräsentation des optischen Flusses im Gehirn scheint bei beiden Tiergruppen ähnlich zu sein. Drei grundlegende Fragen sollen erstmals vergleichend bei Insekten und Vögeln beantwortet werden: (1) Durch welche Flug- und Blickstrategien wird der für die Objektdetektion relevante optische Fluss erzeugt? (2) Wie ist Objektinformation, die in verhaltensgeneriertem optischen Fluss enthalten ist, in der Aktivität neuronaler Ensembles im visuellen System repräsentiert? (3) Durch welche Mechanismen visueller Informationsverarbeitung wird Objektinformation aus dem verhaltensgenerierten optischen Fluss extrahiert? Die Untersuchungen basieren auf drei innovativen methodischen Ansätzen, der quantitativen Analyse von objektinduziertem Orientierungsverhalten mittels Hochgeschwindigkeitsvideoanalyse, der Untersuchung bewegungsempfindlicher Neuronen bei Reizung mit verhaltensgeneriertem optischen Fluss, und der Modellierung experimentell etablierter Hypothesen zur neuronalen Verarbeitung von verhaltensgeneriertem optischen Fluss.