ingo rechenberg die laterale inhibition rezeptiver felder leistung einer elementaren...
TRANSCRIPT
![Page 1: Ingo Rechenberg Die laterale Inhibition rezeptiver Felder Leistung einer elementaren Neuronenschaltung Weiterverwendung nur unter Angabe der Quelle gestattet](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012310/55204d6749795902118bd754/html5/thumbnails/1.jpg)
Ingo Rechenberg
Die laterale Inhibition rezeptiver Felder
Leistung einer elementaren Neuronenschaltung
Weiterverwendung nur unter Angabe der Quelle gestattet
PowerPoint-Folien zur 7. Vorlesung „Bionik II / Biosensorik, Bioinformatik“
![Page 2: Ingo Rechenberg Die laterale Inhibition rezeptiver Felder Leistung einer elementaren Neuronenschaltung Weiterverwendung nur unter Angabe der Quelle gestattet](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012310/55204d6749795902118bd754/html5/thumbnails/2.jpg)
Durch die logarithmische Adaptation kann das menschliche Auge Sinneseindrücke zwischen Dämmerung und hellem Sonnenschein von bis zu 12 Zehnerpotenzen an physikalischer Leuchtdichte überbrücken. Ein freiäugig gerade noch sichtbarer Stern 6. Größe ist gegenüber der Sonne um 32 Größenklassen oder 12¼ Zehnerpotenzen schwächer.
Beim Temperatursinn hingegen nimmt die Reaktion der Thermorezeptoren annähernd linear zur Reizgröße zu. Denn hier ist weniger die "Messung" der Temperatur wichtig, als vielmehr eine Warnung vor Verbrennung oder Erfrieren in einem moderaten Temperaturbereich.
Zur Empfindlichkeitskennlinie biologischer Sensoren
Sonne (-26,8 mag) Stern (6 mag)
Die Wega hat definitionsmäßig dem Wert 0 mag
![Page 3: Ingo Rechenberg Die laterale Inhibition rezeptiver Felder Leistung einer elementaren Neuronenschaltung Weiterverwendung nur unter Angabe der Quelle gestattet](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012310/55204d6749795902118bd754/html5/thumbnails/3.jpg)
Das Weber-Fechner-Gesetz
0log
SSkI
S = Objektive Reizstärke
S0 = ReferenzreizstärkeI = Wahrgenommene Reizstärke
Gustav Theodor Fechner 1801 -1887
Ernst Heinrich Weber 1801 1795 - 1878
I
S
![Page 4: Ingo Rechenberg Die laterale Inhibition rezeptiver Felder Leistung einer elementaren Neuronenschaltung Weiterverwendung nur unter Angabe der Quelle gestattet](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012310/55204d6749795902118bd754/html5/thumbnails/4.jpg)
8 3 8 3800 300 800 300
log log
5500
0,9810,981
21
21
ΔloggolΔgollog
)Δ(log)Δ(log
IIII
IIII
Konsequenz eines logarithmischen Sensorverhaltens
![Page 5: Ingo Rechenberg Die laterale Inhibition rezeptiver Felder Leistung einer elementaren Neuronenschaltung Weiterverwendung nur unter Angabe der Quelle gestattet](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012310/55204d6749795902118bd754/html5/thumbnails/5.jpg)
Neuronale Inhibitionsschaltung
Interneuron
![Page 6: Ingo Rechenberg Die laterale Inhibition rezeptiver Felder Leistung einer elementaren Neuronenschaltung Weiterverwendung nur unter Angabe der Quelle gestattet](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012310/55204d6749795902118bd754/html5/thumbnails/6.jpg)
4 44 8 8 8
2 2 1 5 444 4 2 10 8 82
Laterale Inhibition in technischer Darstellung
Inhibitionskoeffizient = 1/4
![Page 7: Ingo Rechenberg Die laterale Inhibition rezeptiver Felder Leistung einer elementaren Neuronenschaltung Weiterverwendung nur unter Angabe der Quelle gestattet](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012310/55204d6749795902118bd754/html5/thumbnails/7.jpg)
0 0 -2 2 00
Laterale Inhibition in technischer Darstellung
Inhibitionskoeffizient = 1/2
4 44 8 8 8
![Page 8: Ingo Rechenberg Die laterale Inhibition rezeptiver Felder Leistung einer elementaren Neuronenschaltung Weiterverwendung nur unter Angabe der Quelle gestattet](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012310/55204d6749795902118bd754/html5/thumbnails/8.jpg)
0 0 -200 200 00
Laterale Inhibition in technischer Darstellung
Inhibitionskoeffizient = 1/2
400 400400 800 800 800
![Page 9: Ingo Rechenberg Die laterale Inhibition rezeptiver Felder Leistung einer elementaren Neuronenschaltung Weiterverwendung nur unter Angabe der Quelle gestattet](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012310/55204d6749795902118bd754/html5/thumbnails/9.jpg)
4 4 4 8 8 8400 400 400 800 800 800
log log log log log log
5,991 5,991 5,991 6,685 6,6856,6851,386 1,386 1,386 2,079 2,079 2,079
Inhibition mit logarithmischer Sensor-Kennlinie
0 00 0- 0,347 0,3470 00 0- 0,347 0,347
Inhibitionskoeffizient = 1/2
![Page 10: Ingo Rechenberg Die laterale Inhibition rezeptiver Felder Leistung einer elementaren Neuronenschaltung Weiterverwendung nur unter Angabe der Quelle gestattet](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012310/55204d6749795902118bd754/html5/thumbnails/10.jpg)
Amakrinzelle
Horizontalzelle
Ganglienzelle
Bipolarzelle
Stäbchen (Dämmerungssehen)
Zapfen (Farbsehen)
Querverschaltung der Netzhaut
![Page 11: Ingo Rechenberg Die laterale Inhibition rezeptiver Felder Leistung einer elementaren Neuronenschaltung Weiterverwendung nur unter Angabe der Quelle gestattet](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012310/55204d6749795902118bd754/html5/thumbnails/11.jpg)
Zentrum
OFF-Bipolare ON-Bipolare
OFF-Ganglienzelle
ON-Ganglienzelle
Zapfen
Licht
Elementare Sehzellenverschaltung – ON / OFF-Antworten
![Page 12: Ingo Rechenberg Die laterale Inhibition rezeptiver Felder Leistung einer elementaren Neuronenschaltung Weiterverwendung nur unter Angabe der Quelle gestattet](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012310/55204d6749795902118bd754/html5/thumbnails/12.jpg)
Elementare Sehzellenverschaltung – ON / OFF-Antworten
PeripherieZentrum
OFF-Bipolare ON-Bipolare
OFF-Ganglienzelle
ON-Ganglienzelle
Zapfen
Licht Licht
Horizontalzelle
![Page 13: Ingo Rechenberg Die laterale Inhibition rezeptiver Felder Leistung einer elementaren Neuronenschaltung Weiterverwendung nur unter Angabe der Quelle gestattet](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012310/55204d6749795902118bd754/html5/thumbnails/13.jpg)
Die Netzhaut kann den Unterschied in der Lichtintensität zweier nah beieinander liegender Punkte übertreiben - sie kann den Kontrast verstärken. Dies geschieht durch die Hemmung der Aktivität benach-barter Photorezeptoren und Ganglienzellen: durch laterale Inhibition
Beispiel rechts: Zwei benachbarte Zapfen in der Fovea sind über zwei ON-Bipolarzellen mit zwei Ganglienzellen verbunden. Beide Zapfen werden belichtet, der linke bekommt aber etwas mehr Licht ab als der rechte. Wie sieht das Ausgangssignal der beiden Ganglienzellen aus? Die Ganglienzelle des stärker belichteten Zapfen gibt ein eindeutiges ON-Signal. Bei der Ganglienzelle des schwächer belichteten Zapfens sieht das anders aus: Die Zelle bekommt einen hemmenden Input von einer OFF-Bipolarzellen ihres Nachbarn. Zusätzlich wird der schwächer belichtete Zapfen noch durch eine Horizontalzelle (grün) gehemmt.
Horizontalzellen empfangen nicht-invertierte Signale von Photore-zeptoren, geben aber ihr Signal über invertierende Synapsen an andere Photorezeptoren weiter. Der Effekt dieser Verschaltung ist eine Hemmmung der Ganglienzelle, die zu dem Zielphotorezeptor gehört.
Durch die doppelte Hemmung (OFF-Bipolarzelle und Horizontalzelle) wird die Aktivität Ganglienzelle des schwächer-belichteten Zapfens unterdrückt. Die linke Ganglienzelle liefert die Information "Es wird heller!" ans Gehirn. Die rechte funkt "Es wird dunkler!". Durch die Falschinformation der schwächer belichteten Nachbarzelle wird so der Kontrast zwischen zwei Bildpunkten verstärkt.
Zur lateralen Inhibition im Auge
![Page 14: Ingo Rechenberg Die laterale Inhibition rezeptiver Felder Leistung einer elementaren Neuronenschaltung Weiterverwendung nur unter Angabe der Quelle gestattet](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012310/55204d6749795902118bd754/html5/thumbnails/14.jpg)
4 4 4 84444444
4 4 4
4 4 44 4 4
4 4 44 4 44 4 4
8888888
88888888
888
88888
888
888884 4 4 4
4 4 4 102222222
4 4 4
4 4 44 4 4
4 4 44 4 44 4 4
10101010101010
88888888
888
88888
888
888884 4 4 2
Hervorhebung eines Hell-Dunkel-Sprunges durch Inhibition
Inhibitionskoeffizient = 1/4Verstärkung = 2
![Page 15: Ingo Rechenberg Die laterale Inhibition rezeptiver Felder Leistung einer elementaren Neuronenschaltung Weiterverwendung nur unter Angabe der Quelle gestattet](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012310/55204d6749795902118bd754/html5/thumbnails/15.jpg)
Mach-Streifen
![Page 16: Ingo Rechenberg Die laterale Inhibition rezeptiver Felder Leistung einer elementaren Neuronenschaltung Weiterverwendung nur unter Angabe der Quelle gestattet](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012310/55204d6749795902118bd754/html5/thumbnails/16.jpg)
Kontrasttäuschung
![Page 17: Ingo Rechenberg Die laterale Inhibition rezeptiver Felder Leistung einer elementaren Neuronenschaltung Weiterverwendung nur unter Angabe der Quelle gestattet](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012310/55204d6749795902118bd754/html5/thumbnails/17.jpg)
Sehtafel
U H N Z E R I L OZ N R P V W Z S T
U P N E R F M A DE U V H Z L R P W
Z U N V E R O P GH N U P Z R E S F
N E Z R H M P L S
Z N R P V M U A E
E F H W L I A O U
"Würde mir jemand ein optisches Gerät mit solchen Fehlern anbieten, würde ich es in aller Deutlichkeit zurückweisen." So beurteilte der berühmte Physiker Hermann von Helmholtz die Qualität des menschlichen Auges.
![Page 18: Ingo Rechenberg Die laterale Inhibition rezeptiver Felder Leistung einer elementaren Neuronenschaltung Weiterverwendung nur unter Angabe der Quelle gestattet](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012310/55204d6749795902118bd754/html5/thumbnails/18.jpg)
e -Ebene
a -Ebene
Zweidimensionale e- a -Verknüpfung
![Page 19: Ingo Rechenberg Die laterale Inhibition rezeptiver Felder Leistung einer elementaren Neuronenschaltung Weiterverwendung nur unter Angabe der Quelle gestattet](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012310/55204d6749795902118bd754/html5/thumbnails/19.jpg)
Vertikale und horizontale Inhibitionsoperation
Originale Helligkeitsverteilung
Hinter dem Inhibitionsfilter
Verstärkung um den Faktor 2
(Inhibitionskoeffizient = 1/ 8)
8 8 8 8 8 81616
16
16
16
16
16
16 16 16 16 16 16
8 8 8 8 8 8
8 8 8 8 8 8
8 8 8 8 8 8
8 8 8 8 8 8
8 8 8 8 8 8
4 4 3 3 4 41010
10
8
10
10
10
10 10 10 10 10 10
4 4 3 3 4 4
3 3 2 2 3 3
3 3 2 2 3 3
4 4 3 3 4 4
4 4 3 3 4 4
4
100 8
12i
ieea
51
8
30
4
62
7
8 8 6 6 8 82020
20
1620
20
20
20 20 20 20 20 20
8 8 6 6 8 8
6 6 4 4 6 6
6 6 4 4 6 6
8 8 6 6 8 8
8 8 6 6 8 8
![Page 20: Ingo Rechenberg Die laterale Inhibition rezeptiver Felder Leistung einer elementaren Neuronenschaltung Weiterverwendung nur unter Angabe der Quelle gestattet](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012310/55204d6749795902118bd754/html5/thumbnails/20.jpg)
Gegenüberstellung
8 8 8 8 8 816
16
16
16
16
16
16
16 16 16 16 16 16
8 8 8 8 8 8
8 8 8 8 8 8
8 8 8 8 8 8
8 8 8 8 8 8
8 8 8 8 8 8
8 8 6 8 8 82020
20
16
20
20
20
20 20 20 20 20 20
8 8 6 8 8 8
6 6 4 4 6 6
6 6 4 4 6 6
8 8 6 6 8 8
8 8 6 6 8 8
![Page 21: Ingo Rechenberg Die laterale Inhibition rezeptiver Felder Leistung einer elementaren Neuronenschaltung Weiterverwendung nur unter Angabe der Quelle gestattet](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012310/55204d6749795902118bd754/html5/thumbnails/21.jpg)
HERMANNsche Kontrasttäuschung
Hermann, L. (1870) Eine Erscheinung simultanen Contrastes. Pflügers Archiv für die gesamte Physiologie 3, 13-15
![Page 22: Ingo Rechenberg Die laterale Inhibition rezeptiver Felder Leistung einer elementaren Neuronenschaltung Weiterverwendung nur unter Angabe der Quelle gestattet](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012310/55204d6749795902118bd754/html5/thumbnails/22.jpg)
Mathematische Interpretation des Fensterkreuzoperators
4
100 4
14i
ieea1304
2
Dieser Operator ist das digitale Analogon zum Laplace-Operator: 2
2
2
22
yx
)()(1Δ
)Δ(Δ0210222
2
ffffhx
fxf
2
2
2
2
yf
xf
diskretisiert 4321024
1fffff
h
f1
f0
f2
h h
f3
f0
f4
x, y
)()1Δ
)Δ(Δ0430222
2ffff
hyf
yf
![Page 23: Ingo Rechenberg Die laterale Inhibition rezeptiver Felder Leistung einer elementaren Neuronenschaltung Weiterverwendung nur unter Angabe der Quelle gestattet](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012310/55204d6749795902118bd754/html5/thumbnails/23.jpg)
Optische Täuschungen als Grundlage zur Analyse
der neuronalen Informationsverarbeitung
![Page 24: Ingo Rechenberg Die laterale Inhibition rezeptiver Felder Leistung einer elementaren Neuronenschaltung Weiterverwendung nur unter Angabe der Quelle gestattet](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012310/55204d6749795902118bd754/html5/thumbnails/24.jpg)
Szintilations- Täuschung
![Page 25: Ingo Rechenberg Die laterale Inhibition rezeptiver Felder Leistung einer elementaren Neuronenschaltung Weiterverwendung nur unter Angabe der Quelle gestattet](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012310/55204d6749795902118bd754/html5/thumbnails/25.jpg)
Scheinkontur
![Page 26: Ingo Rechenberg Die laterale Inhibition rezeptiver Felder Leistung einer elementaren Neuronenschaltung Weiterverwendung nur unter Angabe der Quelle gestattet](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012310/55204d6749795902118bd754/html5/thumbnails/26.jpg)
Scheinkontur
![Page 27: Ingo Rechenberg Die laterale Inhibition rezeptiver Felder Leistung einer elementaren Neuronenschaltung Weiterverwendung nur unter Angabe der Quelle gestattet](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012310/55204d6749795902118bd754/html5/thumbnails/27.jpg)
Der Necker-Würfel
![Page 28: Ingo Rechenberg Die laterale Inhibition rezeptiver Felder Leistung einer elementaren Neuronenschaltung Weiterverwendung nur unter Angabe der Quelle gestattet](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012310/55204d6749795902118bd754/html5/thumbnails/28.jpg)
Der Necker-Würfel
![Page 29: Ingo Rechenberg Die laterale Inhibition rezeptiver Felder Leistung einer elementaren Neuronenschaltung Weiterverwendung nur unter Angabe der Quelle gestattet](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012310/55204d6749795902118bd754/html5/thumbnails/29.jpg)
Müller-Lyer-TäuschungFranz Müller-Lyer (1889)
![Page 30: Ingo Rechenberg Die laterale Inhibition rezeptiver Felder Leistung einer elementaren Neuronenschaltung Weiterverwendung nur unter Angabe der Quelle gestattet](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012310/55204d6749795902118bd754/html5/thumbnails/30.jpg)
Ponzo-Täuschung
![Page 31: Ingo Rechenberg Die laterale Inhibition rezeptiver Felder Leistung einer elementaren Neuronenschaltung Weiterverwendung nur unter Angabe der Quelle gestattet](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012310/55204d6749795902118bd754/html5/thumbnails/31.jpg)
Poggendorff-Täuschung
![Page 32: Ingo Rechenberg Die laterale Inhibition rezeptiver Felder Leistung einer elementaren Neuronenschaltung Weiterverwendung nur unter Angabe der Quelle gestattet](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012310/55204d6749795902118bd754/html5/thumbnails/32.jpg)
Feld B ist genauso dunkelgrau wie Feld A
![Page 33: Ingo Rechenberg Die laterale Inhibition rezeptiver Felder Leistung einer elementaren Neuronenschaltung Weiterverwendung nur unter Angabe der Quelle gestattet](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012310/55204d6749795902118bd754/html5/thumbnails/33.jpg)
![Page 34: Ingo Rechenberg Die laterale Inhibition rezeptiver Felder Leistung einer elementaren Neuronenschaltung Weiterverwendung nur unter Angabe der Quelle gestattet](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012310/55204d6749795902118bd754/html5/thumbnails/34.jpg)
![Page 35: Ingo Rechenberg Die laterale Inhibition rezeptiver Felder Leistung einer elementaren Neuronenschaltung Weiterverwendung nur unter Angabe der Quelle gestattet](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012310/55204d6749795902118bd754/html5/thumbnails/35.jpg)
Entwurf eines größen-, dreh- und verschiebungsinvarianten Zeichenerkennungssystems mit einer Inhibitionsschaltung
Z. B. Erkennung Sichelzellenanämie
![Page 36: Ingo Rechenberg Die laterale Inhibition rezeptiver Felder Leistung einer elementaren Neuronenschaltung Weiterverwendung nur unter Angabe der Quelle gestattet](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012310/55204d6749795902118bd754/html5/thumbnails/36.jpg)
Triviales Modell:
Entfernungsinvarianter Intensitätssensor
![Page 37: Ingo Rechenberg Die laterale Inhibition rezeptiver Felder Leistung einer elementaren Neuronenschaltung Weiterverwendung nur unter Angabe der Quelle gestattet](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012310/55204d6749795902118bd754/html5/thumbnails/37.jpg)
Invarianzeigenschaft: Größe, Rotation, Translation
Immer ist es ein Dreieck !
![Page 38: Ingo Rechenberg Die laterale Inhibition rezeptiver Felder Leistung einer elementaren Neuronenschaltung Weiterverwendung nur unter Angabe der Quelle gestattet](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012310/55204d6749795902118bd754/html5/thumbnails/38.jpg)
Kompaktheit K als größen- rotations- und translationsinvariante Eigenschaft geometrischer Figuren:
FlächeUmfang
√K =
282,021
2
2
rrK r = Radius des Kreises
219,063
334/ 42
s
sK s = Seite des gleichschenkligen Dreiecks
250,041
4
2
aaK a = Seitenlänge des Quadrats
177,082
82 2
aaK a = Seitenlänge der Quadrate
Es gilt K zu messen
![Page 39: Ingo Rechenberg Die laterale Inhibition rezeptiver Felder Leistung einer elementaren Neuronenschaltung Weiterverwendung nur unter Angabe der Quelle gestattet](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012310/55204d6749795902118bd754/html5/thumbnails/39.jpg)
Idee zur Umfangsmessung
![Page 40: Ingo Rechenberg Die laterale Inhibition rezeptiver Felder Leistung einer elementaren Neuronenschaltung Weiterverwendung nur unter Angabe der Quelle gestattet](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012310/55204d6749795902118bd754/html5/thumbnails/40.jpg)
Originale Helligkeitsverteilung
Hinter dem Inhibitionsfilter(Verstärkung = 8/3, Inh. Koeff = 1/8
„Soll“ für Umfangsmessung
0 0 0 0 0 001
1
1
1
1
0
0 1 1 1 1 0
0 1 1 1 1 0
0 1 1 1 1 0
0 1 1 1 1 0
0 1 1 1 1 0
0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 001
0
0
0
1
0
0 1 0 0 1 0
0 5/3 1 1 0
0 1 0 0 1 0
0 1 0 0 1 0
0 1 1 0
0 0 0 0 0 0
5/3 5/3
5/3
0 0 0 0 0 001
0
0
0
1
0
0 1 0 0 1 0
0 2 1 1 2 0
0 1 0 0 1 0
0 1 0 0 1 0
0 2 1 1 2 00 0 0 0 0 0
Vertikale, horizontale und diagonale Inhibitionsoperation
8
100 8
138
iieea
51
8
30
4
62
7 00 00für aa !
![Page 41: Ingo Rechenberg Die laterale Inhibition rezeptiver Felder Leistung einer elementaren Neuronenschaltung Weiterverwendung nur unter Angabe der Quelle gestattet](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012310/55204d6749795902118bd754/html5/thumbnails/41.jpg)
Inhibition 1
2
21 K
K
0,282
0,250
0,219
0,177
Biologisch inspirierte Zeichenerkennungs-Schaltung
![Page 42: Ingo Rechenberg Die laterale Inhibition rezeptiver Felder Leistung einer elementaren Neuronenschaltung Weiterverwendung nur unter Angabe der Quelle gestattet](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012310/55204d6749795902118bd754/html5/thumbnails/42.jpg)
Arbeitsprinzip der Umfangsmessung:
Innerhalb einer beleuchteten Figur heben sich bei passend gewähltem Inhibitionskoeffizienten die Signale auf. Signale kommen nur am Rand durch!
11 81 81 8
1 8
1 8
1 81 81 8
![Page 43: Ingo Rechenberg Die laterale Inhibition rezeptiver Felder Leistung einer elementaren Neuronenschaltung Weiterverwendung nur unter Angabe der Quelle gestattet](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012310/55204d6749795902118bd754/html5/thumbnails/43.jpg)
Schichtung
von
Gestaltfiltern
Filterung nach Adjektiven
![Page 44: Ingo Rechenberg Die laterale Inhibition rezeptiver Felder Leistung einer elementaren Neuronenschaltung Weiterverwendung nur unter Angabe der Quelle gestattet](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012310/55204d6749795902118bd754/html5/thumbnails/44.jpg)
)]()(
2)[(
545433
54321000 21
eeeeee
eeeeeeea
01
2534
Der Lohmann-Fensteroperator
![Page 45: Ingo Rechenberg Die laterale Inhibition rezeptiver Felder Leistung einer elementaren Neuronenschaltung Weiterverwendung nur unter Angabe der Quelle gestattet](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012310/55204d6749795902118bd754/html5/thumbnails/45.jpg)
. . .
= 1
= 1
= 1
= 2
Beispiel
( ) [ ]21121
21
( )[ ]211212
1
( ) ( )[ ] 0111112121
( ) [ ] 01121
( )[ ] 12121
( )[ ]211212
1
( )[ ] 01121
( ) [ ] 12121
( )[ ] 2111121
21
( )[ ] 0112121
![Page 46: Ingo Rechenberg Die laterale Inhibition rezeptiver Felder Leistung einer elementaren Neuronenschaltung Weiterverwendung nur unter Angabe der Quelle gestattet](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012310/55204d6749795902118bd754/html5/thumbnails/46.jpg)
Besonderheit des Lohmann-Fensteroperators
Der Operator zählt Figuren innerhalb von Figuren negativ
+1 Fig. 0 Fig. -1 Fig. +1 Fig.
![Page 47: Ingo Rechenberg Die laterale Inhibition rezeptiver Felder Leistung einer elementaren Neuronenschaltung Weiterverwendung nur unter Angabe der Quelle gestattet](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012310/55204d6749795902118bd754/html5/thumbnails/47.jpg)
Signalverarbeitung durch lokale Filter
![Page 48: Ingo Rechenberg Die laterale Inhibition rezeptiver Felder Leistung einer elementaren Neuronenschaltung Weiterverwendung nur unter Angabe der Quelle gestattet](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012310/55204d6749795902118bd754/html5/thumbnails/48.jpg)
518
304
627
518
304
627
518
304
627
518
304
627
518
304
627
518
304
627
518
304
627
518
304
627
518
304
627
518
304
627
518
304
627
518
304
627
518
304
627
518
304
627
518
304
627
518
304
627
518
304
627
518
304
627
518
304
627
518
304
627
518
304
627
518
304
627
518
304
627
518
304
627
Serielle Abarbeitung eines Fensteroperators
518
304
627
![Page 49: Ingo Rechenberg Die laterale Inhibition rezeptiver Felder Leistung einer elementaren Neuronenschaltung Weiterverwendung nur unter Angabe der Quelle gestattet](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012310/55204d6749795902118bd754/html5/thumbnails/49.jpg)
Entwurf eines Autofocus-Systems
mit einer Inhibitionsschaltung
![Page 50: Ingo Rechenberg Die laterale Inhibition rezeptiver Felder Leistung einer elementaren Neuronenschaltung Weiterverwendung nur unter Angabe der Quelle gestattet](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012310/55204d6749795902118bd754/html5/thumbnails/50.jpg)
10886644220Diff
101010101000000Diff
0 8642 10
= 10
= 10
MaximalwertRegler
M
0
42
1086
0
42
1086
0 101000 10
Zum System Biofocus
unscharf
scharf
| D | | D | | D |
![Page 51: Ingo Rechenberg Die laterale Inhibition rezeptiver Felder Leistung einer elementaren Neuronenschaltung Weiterverwendung nur unter Angabe der Quelle gestattet](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012310/55204d6749795902118bd754/html5/thumbnails/51.jpg)
0 8642 10
= 10
= 0
MaximalwertRegler
M
0
42
1086
0
42
1086
0 101000 10
Zum System Biofocus
unscharf
scharf
| Inh | | Inh | | Inh | | Inh |
210
210
210
20
210
20
20
20 101000Inh
210
26
28
24
26
22
24
20 8642Inh
![Page 52: Ingo Rechenberg Die laterale Inhibition rezeptiver Felder Leistung einer elementaren Neuronenschaltung Weiterverwendung nur unter Angabe der Quelle gestattet](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012310/55204d6749795902118bd754/html5/thumbnails/52.jpg)
Realisierung einer künstlichen Netzhaut
Spektrum der Wissenschaft, Juli 1991
![Page 53: Ingo Rechenberg Die laterale Inhibition rezeptiver Felder Leistung einer elementaren Neuronenschaltung Weiterverwendung nur unter Angabe der Quelle gestattet](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012310/55204d6749795902118bd754/html5/thumbnails/53.jpg)
Schematischer Aufbau der Riechschleimhaut
Aus Schmidt, Thews, Lang: Physiologie des Menschen
Laterale Inhibition durch periglomeruläre Zellenund Körnerzellen
![Page 54: Ingo Rechenberg Die laterale Inhibition rezeptiver Felder Leistung einer elementaren Neuronenschaltung Weiterverwendung nur unter Angabe der Quelle gestattet](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012310/55204d6749795902118bd754/html5/thumbnails/54.jpg)
Riechen ist dem Sehen nahe
Die periglomerulären Zellen entsprechen den Horizon-talzellen und die Körnerzellen den Amakrinzellen in der Netzhaut
Die laterale Inhibition in der Riechschleimhaut erhöht den molekularen Kontrast und damit die Unterscheid-barkeit von Düften
Horizontalzellen
Amakrinzellen
![Page 55: Ingo Rechenberg Die laterale Inhibition rezeptiver Felder Leistung einer elementaren Neuronenschaltung Weiterverwendung nur unter Angabe der Quelle gestattet](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012310/55204d6749795902118bd754/html5/thumbnails/55.jpg)
Mikro-Anatomie des Kleinhirns (Cerebellum)
Laterale Inhibition der Purkinje-Zellen
Stern-Z.
Korb-Z.
Purkinje-Z.
Parallelfasern
Kontrast verstärkendeInterneuronen
Körner-Z.
Golgi-Z.
Klet
terfa
sern
Moo
sfas
ern
![Page 56: Ingo Rechenberg Die laterale Inhibition rezeptiver Felder Leistung einer elementaren Neuronenschaltung Weiterverwendung nur unter Angabe der Quelle gestattet](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012310/55204d6749795902118bd754/html5/thumbnails/56.jpg)
Inhibitionsschaltung in der Biologie
1. Photorezeptoren in der Netzhaut
2. Tastsinneszellen der Hautoberfläche
3. Haarzellen in der Cochlea
5. Purkinje-Zellen im Kleinhirn (Korb- und Sternzellen)
4. Riechfasern im Bulbus olfactorius
![Page 57: Ingo Rechenberg Die laterale Inhibition rezeptiver Felder Leistung einer elementaren Neuronenschaltung Weiterverwendung nur unter Angabe der Quelle gestattet](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012310/55204d6749795902118bd754/html5/thumbnails/57.jpg)
Ende
www.bionik.tu-berlin.de