Bestimmung des genauen dynamischen Gleichgewichts der visuellen Wahrnehmung

Das Projekt verfolgt einen neuartigen Ansatz zur Erforschung multistabiler Wahrnehmung. Auf den ersten Blick erscheint die Dynamik multistabiler Wahrnehmungen von Person zu Person und Situation zu Situation sehr unterschiedlich zu sein, aber unter der Oberfläche lässt diese Dynamik ein genaues Gleichgewicht zwischen Inhibition, Adaption und Rauschen erkennen. Dies haben unsere publizierten Vorarbeiten gezeigt. Daraus ergeben sich mehrere Vorhersagen, welche in diesem Projekt überprüft werden sollen.
Das Projekt verbindet detaillierte psychophysikalische Messungen multistabiler Wahrnehmung (mit mehr statistischen Kenngrößen als in anderen Studien) in normalen Erwachsenen, sowie in Heranwachsenden und Anorexia nervosa Patienten, mit rechnerischen Analysen zur Bestimmung des genauen dynamischen Arbeitspunktes jeder Einzelperson. In vier Teilprojekten wollen wir unsere zentrale Arbeitshypothese (genaues Gleichgewicht von Inhibition, Adaption und Rauschen) überprüfen:

• Teil A: Verschieben experimentelle Veränderungen des Gleichgewichts den dynamischen Arbeitspunkt in die erwartete Richtung?
• Teil B: Wird die Stabilität der Wahrnehmung zunehmen, wenn ihre Empfindlichkeit für Eingangs-Modulationen abnimmt (und umgekehrt), wie von Theorien der inferenziellen Wahrnehmung vorgesagt wird?
• Teil C: Sind die Ergebnisse der rechnerischen Analyse unabhängig von der mathematischen Formulierung des dynamischen Modells?
• Teil D: Ist der dynamische Arbeitspunkt von dagnostischer Relevanz, d.h. zeigt er bedeutsame Unterschiede zwischen Einzelpersonen auf?
• Es wird zeigen, ob das beobachtete Gleichgewicht tatsächlich der theoretischen Erwartung entspricht, welche einen Zielkonflikt zwischen Stabilität und Empfindlichkeit von inferenzieller Wahrnehmung vorhersagt.
• Es wird zeigen, ob dem beobachteten Gleichgewicht eine multistabile Attraktordynamik zugrund liegt (Gleichgewicht zwischen Inhibition, Adaption und Rauschen), oder ein anderer Mechanismus am Werk ist, der eine explorative Wanderungsdynamik erzeugt.
• Es wird zeigen, ob das genaue dynamische Gleichgewicht individueller Versuchspersonen von diagnostischem Nutzen ist, entweder im Laufe der Entwicklung oder bei neurologischen Störungen.

Schlussendlich wird das Projekt eine neuartige, quantitative und empirische Methode etablieren, mit der zentrale theoretische Ideen, wie die "Baysian brain" Hypothese (Knill and Pouget, 2004) oder das Prinzip der "freien Energie" (Friston, 2010), überprüft und weiterentwickelt werden können.

Characterizing the precise dynamical balance of visual perception.”

The project aims to confirm and extend a novel approach to multi-stable perception. Superficially, the dynamics of multi-stable perception is highly diverse in different observers and in different situations but, fundamentally, it is consistent with a fine balance of competition, adaptation and noise, as our published preliminary work has shown. Several predictions flow from this observation, which the proposed project will test. 
The project combines detailed psychophysical observations of multi-stable perception (with more statistical measures than previous studies) in normal adults, as well as in adolescents and anorexia nervosa patients, with computational analyses to infer the precise dynamical operating regime of each individual. Specifically, we wish to test our central working hypothesis (precise balance of competition, adaptation, and noise) in four project parts: 
Part A: Do experimental manipulations of this balance shift the dynamical operating regime into the predicted direction? 
Part B: Does perceptual stability increase with decreasing sensitivity to input modulations (and vice versa), as computational theories of perception predict? 
Part C: Do the results of the computational analysis generalize to other mathematical formulations of the dynamical model?
Part D: Is the dynamical operating regime of diagnostic value, that is, does it reveal meaningful differences in the dynamical balance of different individuals? 
In fact, there are good theoretical reasons to expect visual perception – like any other process based on statistical inference – to operate in a precise dynamical balance. The larger significance of the proposed projects is threefold:  
It will establish whether or not the observed balance really is the balance predicted by theory, namely, a trade-off between the stability and the sensitivity of perceptual inference. 
It will establish whether or not the observed dynamical balance is generated by a multi-stable attractor dynamics (balance of competition, adaptation, and noise), rather than by some other mechanism generating itinerant dynamics. 
It will establish whether or not the precise dynamical balance of individual observers is of diagnostic value either over the course of development or in the context of neurological disorders. 
In conclusion, the proposed project will establish a novel, quantitative, and empirical method to test and refine important theoretical ideas such as the Bayesian brain hypothesis (Knill and Pouget, 2004) or the free-energy principle (Friston, 2010).