The perception of dynamic spatio-temporal patterns, the perception of motion, is a fundamental part of visual cognition. In order to understand the principles behind these biological processes better, we analyze and construct a representation of dynamic spatio-temporal information on different levels of abstraction. Psychophysical experiments have shown that a spatio-temporal memory for early vision is evident and that the processing is realized in different representational layers of abstraction. The basic properties of this memory structure are reflected in multi-layered neural network models which this work is mainly about. Major architectural features of this network are derivatives of Kohonen’s self-organizing maps (SOMs). In order to render the system able to represent, process and predict spatio-temporal patterns on different levels of granularity and abstraction, the SOM’s are organized in a hierarchical manner. The model has the advantage of a self-teaching learning algorithm and stores temporal information by local feedback in each computational layer. Prediction ability was integrated by the introduction of neural associative memories. Constraints for the neural modeling and data sets for training the neural network are obtained by psychophysical experiments investigating human sub jects’ abilities for dealing with spatio-temporal information, and by neuro anatomical findings in the brain of mammals.     «

The perception of dynamic spatio-temporal patterns, the perception of motion, is a fundamental part of visual cognition. In order to understand the principles behind these biological processes better, we analyze and construct a representation of dynamic spatio-temporal information on different levels of abstraction. Psychophysical experiments have shown that a spatio-temporal memory for early vision is evident and that the processing is realized in different representational layers of abstractio...     »

Das Verarbeiten von dynamischen spatio-temporalen Mustern und die Perzeption von Bewegung, sind ein fundamentaler Bestandteil der visuellen Warnehmung. Um die Prinzipien auf denen Bewegungsperzeption beruht zu ver stehen, und um die zugrundeliegenden biologischen Prozesse zu verstehen, haben wir die Repräsentation dynamischer spatio-temporaler Information in verschiedenen Verarbeitungsschritten analysiert. Psychophysische Experimente zeigten, dass ein spatio-temporales Gedächtnis in der frühen visuellen Verarbeitung evident ist, und dass die Verarbeitung in verschieden granularen Schichten erfolgt. Diese grundlegenden Eigenschaften eines visuellen Gedächtnismodells werden in dieser Arbeit in einem mehrschichtigen künstlichen neuronalen Netz realisiert. Dieses neuronale Netz stellt zudem das zentrale Thema dieser Dissertation dar. Die einzelnen Verarbeitungsschichten wurden von Kohonens selbstorganisierenden Karten abgeleitet und bilden den architekturelle Hauptbestandteil unseres Modells. Wir haben eine hierarchische Strukturierung gewählt, um dem System die Repräsentation, Verarbeitung und der Prädiktion von spatio-temporalen Mustern auf multiplen Granularitätsebenen zu ermöglichen. Ein Vorteil hierarchischer Modelle ist die automatische Generierung der Eingabedaten für hierarchisch höhere, abstraktere Schichten. Die abstrakteren Schichten werden faktisch in einem generativen Prozess von den feiner granularen Stufen mit Trainingsinformation versorgt. Ein Kurzzeitgedächtnis wird in dem vorgestellten System durch lokale Rückkupplungen auf Neuronenebene realisert. Prädiktion wurde durch die Integration von neuronalen associativen Speichern ermöglicht. Sowohl die Randbedingungen der Modellierung des neuronalen Netzes, als auch experimentelle Trainingsdatensätze, wurden durch psychophysische Experimente mit Versuchspersonen gewonnen und abgeleitet. Weitere Hinweise zur Modellierung wurden aus den Ergebnissen experimenteller Neuroanatomy gewonnen.     «

Das Verarbeiten von dynamischen spatio-temporalen Mustern und die Perzeption von Bewegung, sind ein fundamentaler Bestandteil der visuellen Warnehmung. Um die Prinzipien auf denen Bewegungsperzeption beruht zu ver stehen, und um die zugrundeliegenden biologischen Prozesse zu verstehen, haben wir die Repräsentation dynamischer spatio-temporaler Information in verschiedenen Verarbeitungsschritten analysiert. Psychophysische Experimente zeigten, dass ein spatio-temporales Gedächtnis in der frühe...     »