Visuell gesteuertes Verhalten in komplexen 3D-Umwelten: Tier-Versuch, Computer-Simulation und Robotik-Experiment

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Welche Prozesse im Gehirn ermöglichen es Tieren und Menschen, sich in ihrer Umwelt zu bewegen, ohne mit Hindernissen zu kollidieren? Für die Analyse dieser grundlegenden, mitunter lebenswichtigen Leistung ist die Fliege ein exzellentes Modellsystem: Mit ihrem winzigen Gehirn steuert sie akrobatisches Flugverhalten und übertrifft dabei in mancher Hinsicht derzeitige künstliche autonome Systeme bei weitem. Um dies leisten zu können, formt die Fliege durch die spezifische Dynamik ihres Verhaltens aktiv die Bildsequenzen auf den Augen. Die so geformten Bildfolgen enthalten Information über die räumliche Organisation der Umwelt in einer für das Gehirn relativ leicht für die Verhaltenskontrolle nutzbaren Weise. Elektrophysiologische Experimente haben gezeigt, dass die neuronalen Auswertemechanismen im Gehirn der Fliege tatsächlich exzellent an die spezifische Dynamik der verhaltensgenerierten Bildsequenzen angepasst sind. In dem geplanten Forschungsvorhaben sollen Modelle der neuronalen Architektur dieser sensorischen Verarbeitungsstufen von visueller Bewegungsinformation sowie eines senso-motorischen Interfaces etabliert werden. Auf dieser Basis soll eine Modellierung des Orientierungsverhaltens sowie eine technische Nachbildung realisiert werden. Das Ziel der so entwickelten 3D-CyberFly soll nicht nur in einer technischen Imitation biologischer Verarbeitungsprinzipien liegen, sondern auch als entscheidender Verifikationsschritt der biologischen Modellbildung dienen. Im Gegensatz zu bisherigen Modellierungsansätzen soll das Verhalten der Fliege in komplexen drei-dimensionalen Umwelten nachgebildet werden.