During evolution nature has developed a rich variety of senses that perceive and process physical signals coming from diverse environments. Here we derive a general mathematical framework predicting performance and neuronal characteristics of arbitrary sensory systems. We substantiate this work by treating three modalities as concrete examples. First, we show how optimality relates to echo suppression in nature and technology. Second, we explore the capabilities and limitations of the lateral-line system to localize and simultaneously recognize hydrodynamic objects. Third, we resolve the paradox of a snake's infrared sense converting low resolution to a distinct neuronal representation. Finally, we introduce, analyze, and simulate the neuronal concept of integrated Multimodal Teaching (iMT) that, consistently with and even extending the usual experimental interpretation, explains how an intrinsic alignment of sensory maps can develop.     «

During evolution nature has developed a rich variety of senses that perceive and process physical signals coming from diverse environments. Here we derive a general mathematical framework predicting performance and neuronal characteristics of arbitrary sensory systems. We substantiate this work by treating three modalities as concrete examples. First, we show how optimality relates to echo suppression in nature and technology. Second, we explore the capabilities and limitations of the lateral-li...     »

Die Natur hat eine reiche Vielfalt an Sinnessystemen hervorgebracht, die Signale der Umgebung unter verschiedensten Bedingungen wahrnehmen, verarbeiten und interpretieren können. In der vorliegenden Arbeit wird ein mathematisches Konzept präsentiert, das die Leistungsfähigkeit und wichtige Charakteristika beliebiger sensorischer Systeme vorhersagbar macht. Dabei wird zum Einen gezeigt, wie Optimalität Echounterdrückung in Natur und Technik erklären kann. Zum Anderen wird die Fähigkeit des Seitenliniensystems, hydrodynamische Objekte zu lokalisieren und gleichzeitig zu erkennen modelliert und fundamentale Beschränkungen aufgezeigt. Darüber hinaus wird das Paradoxon des Infrarotsinns von Schlangen abgehandelt. Abschließend wird das Konzept eines integrierten multimodalen Lehrers (iMT) zur intrinsischen Bildung einer kongruenten multimodalen Wahrnehmung erarbeitet, neuronal simuliert und in den Kontext existierender Experimente gestellt.     «

Die Natur hat eine reiche Vielfalt an Sinnessystemen hervorgebracht, die Signale der Umgebung unter verschiedensten Bedingungen wahrnehmen, verarbeiten und interpretieren können. In der vorliegenden Arbeit wird ein mathematisches Konzept präsentiert, das die Leistungsfähigkeit und wichtige Charakteristika beliebiger sensorischer Systeme vorhersagbar macht. Dabei wird zum Einen gezeigt, wie Optimalität Echounterdrückung in Natur und Technik erklären kann. Zum Anderen wird die Fähigkeit des Seiten...     »