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Themen für Bachelor- und Masterarbeiten im Abschlußmodul Visuelle Neurowissenschaften

Abschlussarbeiten können in den folgenden fünf Bereichen durchgeführt werden. Bitte melden Sie sich bis 15. Mai per Email bei der Betreuerin/dem Betreuer. Falls Sie sich noch nicht für eine Betreuerin/einen Betreuer entscheiden können, aber eine Arbeit in unserer Abteilung schreiben möchte, melden Sie sich bitte bei Alexander Schütz

Interindividuelle Differenzen der Wahrnehmung und Sensomotorik (Jutta Billino)

Obwohl die Wahrnehmungspsychologie als klassisches Gebiet der allgemeinen Psychologie traditionsgemäß an Gesetzmäßigkeiten interessiert ist, setzt sich zunehmend die Einsicht durch, dass insbesondere Variation und Abweichungen wichtige Hinweise für ein umfassendes Verständnis der zugrunde liegenden neurobiologischen Prozesse geben können. Daher erforschen wir die systematische Modulation von Wahrnehmungsleistungen und sensomotorischen Integrationsleistungen. Insbesondere untersuchen wir dabei die visuelle Aufmerksamkeitslenkung und die Steuerung von Augenbewegungen. Bisherige Studien gliedern sich in drei Schwerpunkte:

1. Funktionelle Veränderungen im gesunden Altersverlauf und im Rahmen neurologischer Erkrankungen
2. Effekte von genetischen Polymorphismen, die die Neurotransmission modulieren
3. Einflüsse emotionaler Kontextinformation

Repräsentative Publikationen:

Billino, J., Braun, D., Bremmer, F., & Gegenfurtner, K. (2011). Challenges to normal neural functioning provide insights into separability of motion processing mechanisms. Neuropsychologia, 49, 3151-3163. http://dx.doi.org/10.1016/j.neuropsychologia.2011.07.009

Billino, J., Bremmer, F., & Gegenfurtner K.R. (2008). Differential aging of motion processing mechanisms: Evidence against general perceptual decline. Vision Research, 48, 1254-1261. http://dx.doi.org/10.1016/j.visres.2008.02.014

Rösler, A., Ulrich, C., Billino, J., Sterzer, P., Weidauer, S., Bernhardt, T., Steinmetz, H., Frölich, L., & Kleinschmidt, A. (2005). Effects of arousing emotional scenes on the distribution of visuospatial attention: changes with aging and early subcortical vascular dementia. Journal of the Neurological Sciences, 229-230, 109-116. http://dx.doi.org/10.1016/j.jns.2004.11.007

Haptische Wahrnehmung und visuell-haptische Interaktionen (Knut Drewing)

Haptische Wahrnehmung ist ein aktiver Prozess, bei dem Menschen zielgerichtet Informationen aufnehmen. Wenn wir etwa erfühlen möchten, wie weich ein Objekt ist, müssen wir es zunächst in geeigneter Weise explorieren, so dass die Sensoren relevante Informationen aufnehmen. Wir untersuchen die Mechanismen der Kontrolle des Bewegungs-Wahrnehmungs-Regelkreises beim menschlichen Fühlen. Dabei gehen wir von der Hypothese aus, dass Menschen ihre Fühlbewegungen „optimal“ ausführen. Weiterhin untersuchen wir das Zusammenspiel von Fühlen und Sehen–anhand der „Größen-Gewichts-Täuschung“ sowie bei der Integration visueller und haptischer Signale zur Weichheit von Objekten.

Repräsentative Publikationen:

Drewing, K., & Ernst, M.O. (2006). Integration of force and position cues for shape perception through active touch. Brain Research 1078, 92-100.

Drewing, K., Ramisch, A., & Bayer, F. (2009). Haptic, visual and visuo-haptic softness judgments for objects with deformable surfaces. In World Haptics 2009, Third Joint EuroHaptics Conference and Symposium on Haptic Interfaces for Virtual Environment and Teleoperator Systems (pp. 640-645). IEEE: Piscataway, NJ.

Kaim, L. & Drewing, K. (2011). Exploratory strategies in haptic softness discrimination are tuned to achieve high levels of task performance. IEEE Transactions on Haptics, 4. 242-252.

Raumwahrnehmung (Katja Fiehler)

Wir untersuchen die Planung zielgerichteter Augen- und Armbewegungen:
Die Ausführung einfacher, alltäglicher Bewegungen wie das Drücken eines Lichtschalters stellt eine komplexe Anforderung an unser Gehirn dar. So müssen nicht nur verschiedene Sinneseindrücke in ein kohärentes Bild zusammengeführt werden, sondern auch verschiedene räumliche Bezugssysteme in Einklang gebracht werden. Darüber hinaus wirken kognitive Prozesse auf die Planung von Bewegungen ein, wie Aufmerksamkeit oder Gedächtnis. Aufbauend auf bisherigen Studien untersuchen wir 2 Aspekte:

1. die Nutzung räumlicher Referenzsysteme für die Planung von Bewegungen zu Zielreizen verschiedener Sinnesmodalität
2. die Rolle von Aufmerksamkeit bei der Planung von Augen- und Handbewegungen

Um diese Fragestellungen zu untersuchen messen wir Augenbewegungen und Zeigeendpunkte.

Repräsentative Publikationen:

Fiehler, K., Rösler, F., & Henriques, D.Y.P. (2010). Interaction between gaze and visual and proprioceptive position judgements. Experimental Brain Research, 203, 485-498.

Fiehler, K., Schütz, I., & Henriques, D.Y.P. (2011). Gaze-centered spatial updating of reach targets across different memory delays. Vision Research, 51, 890-897.

Reuschel, J., Rösler, F., Henriques, D.Y.P., & Fiehler, K. (2012). Spatial updating depends on gaze direction even after loss of vision. Journal of Neuroscience, 32(7), 2422-2429.

Shape and material perception (Roland Fleming)

 How does the brain work out the physical properties of objects?  One important source of information about what objects are made out of --- and how they respond to forces --- is their shape.  For example, soft materials rarely have hard corners, and rubbery materials can be bent.  We are trying to understand how 3D shape and material properties interact, by studying the perceptual organisation of 3D shape. This is a relatively new research area.  The proposed projects use a combination of computer graphics, geometry and perception experiments to work out how the brain estimates the properties of objects based on shape.  Possible research topics include:

1. How do we work out when an object has been bent out of shape?  What parameters does the visual system use to represent "bendiness"?  Can the visual system estimate bendiness when other aspects of the shape are varied?
2. How does the visual system work out if an objects is physically stable or likely to topple over?  Do all portions of the surface count equally, or are some features more important then others?

Representative Publications:

Barnett-Cowan M., Fleming R.W., Singh M. and HH. Bülthoff (2011) Perceived Object Stability Depends on Multisensory Estimates of Gravity. PLoS ONE 6(4): 1-5.

Roland W. Fleming, Daniel Holtmann-Rice, and Heinrich H. Bülthoff (2011).  Estimation of 3D shape from image orientations.  PNAS 108(51), 20438-20443. http://dx.doi.org/doi:10.1073/pnas.1114619109

Farbwahrnehmung (Karl Gegenfurtner)

Eines der größten ungelösten Rätsel im Bereich des Farbensehens ist die Entstehung von sprachlichen Kategorien für unterschiedliche Farben (z.B. "rot"). Warum bestimmte Farbtöne zusammengefasst werden und andere nicht kann viele Gründe haben. Wir wollen der Frage nachgehen, ob diese Katgeorien durch das Auftreten von Farbkombinationen in unserer Umgebung bedingt sind, oder etwa durch fundamentale Verarbeitungsmechanismen im visuellen System.

Repräsentative Publikationen:

Witzel, C. & Gegenfurtner, K.R. (2011) Is there a lateralized category effect for color? Journal of Vision, 11(12):16. http://www.journalofvision.org/content/11/12/16

Olkkonen, M., Witzel, C., Hansen, T. & Gegenfurtner, K.R. (2010) Categorical color constancy for real surfaces. Journal of Vision, 10(9):16. http://www.journalofvision.org/10/9/16.

Augenbewegungen und Wahrnehmung (Alexander Schütz)

Wir untersuchen die Wechselwirkung von Augenbewegungen und visueller Wahrnehmung unter zwei Aspekten:

1. In unserer Umgebung sind wir häufig mit konkurrierenden visuellen, akustischen und kognitiven Signalen konfrontiert, können aber jeweils nur einen Ort mit den Augen betrachten. Wir untersuchen wie das Gehirn verschiedene Arten von Informationen zur Steuerung von Augenbewegungen auswählt und integriert.
   
2. Während der Ausführung von Augenbewegungen ändern sich die einströmenden Informationen auf der Netzhaut dramatisch. Das Gehirn muss deshalb die Konsequenzen der Augenbewegungen auf die visuelle Information herausrechnen. Um diesen Prozess sichtbar zu machen, vergleichen wir die Wahrnehmung von Farbe, Form und Bewegung während Fixation und während der Ausführung von Augenbewegungen.
   

Repräsentative Publikationen:

Schütz, A. C., Braun, D. I., & Gegenfurtner, K. R. (2011). Eye movements and perception: A selective review. Journal of Vision, 11(5):9, 1-30. http://www.journalofvision.org/11/5/9

Schütz, A. C., Braun, D. I., Kerzel, D., & Gegenfurtner, K. R. (2008). Improved visual sensitivity during smooth pursuit eye movements. Nature Neuroscience, 11(10), 1211-1216. http://dx.doi.org/10.1038/nn.2194

Schütz, A. C., Trommershäuser, J., & Gegenfurtner, K. R. (2012). Dynamic integration of information about salience and value for saccadic eye movements. Proceedings of the National Academy of Sciences, in press. http://dx.doi.org/doi:10.1073/pnas.1115638109