Wozu bentigt man (im neuronalen Zusammenhang) die Kreuzkorrelationsfunktion?Wozu die Autokorrelationsfunktion?Wenn Sie in Folie die Kreuzkorrelation zwischen A und B fr alle Spikes A ermitteln wrden, wie hoch wre dann der Count im Bin [0,1] des Kreuzkorrelogramms?Durch welche neuronalen Verschaltungen knnen die drei Kreuzkorrelogramme unten entstehen (zeichnen)?17

1) Wie sieht hier die Korrelation zwischen C und B aus ? Wie die zwischen A und C ? (Zeichnen!)Erst wenn Sie diese Aufgabe gelst haben klicken Sie bitte weiter!2) Weshalb ist die Korrelation zwischen A und C nicht identisch zu der Korrelation zwischen C und A? Prfen Sie nun: Stimmt ihre Lsung zu (1) in Anbetracht von (2)?Nchste Aufgabe ist hier drunter Wozu berechnet man einen Shift (oder Shuffle) Predictor?Wie macht man das eigentlich?Warum schlgt diese Korrektur fehl, wenn die Zellen mit jeweils unterschiedlichen Latenzen bei den verschiedenen Reizwiederholungen antworten?18

Erlutern Sie wie dieser Bewegungsdetektor (links) funktioniert.Weshalb wird hier eine Kreuzkorrelation berechnet?

Was versteht man unter intra-aural time difference und weshalb ist diese wichtig?Erklren Sie das untenstehende Modell zum Richtungshren.Welche Neurone antworten fr die zwei verschiedenen Spikefolgen?19

Correlations

3) determine motion and sound perceptions

Motion is correlation in time and space:

Motion is correlation in time and space:

Motion is correlation in time and space:This point is on at time tThis point is on at time t + tWe see motion when two neighbouring spatial positions are stimulated with a temporal delay.First, however, we will dothis with spikes (by hand)before we come back to thisexample !

Motion is correlation in time and space:This point is on at time tThis point is on at time t + tWe see motion when two neighbouring spatial positions are stimulated with a temporal delay.

Motion detection by correlation:Motion is detected by comparing the responses of two photoreceptors

The signal of the first photoreceptor is delayed by - t

Then the comparison stage detects whether both signals arrive at the same time Delay ( - t )Compare

Interaural Time Difference (ITD):Sound coming from a particular location in space reaches the two ears at different times.

From the interaural time difference the azimuth of the sound direction can be estimated.

Example:

Transformation of sound to spikes:When a sound wave of a particular frequency reaches the (left) ear, a certain set of hair cells (those that encode this frequency) become excited.These hair cells generate spikes. These spikes always appear at the same phase of the wave.They are phase-locked.

Transformation of sound to spikes:When a sound wave of a particular frequency reaches the (left) ear, a certain set of hair cells (those that encode this frequency) become excited.These hair cells generate spikes. These spikes always appear at the same phase of the wave.They are phase-locked.The same sound wave reaches the right ear a little later. This gives a phase shift between left and right ear. Spikes are again phase-locked to the sound wave.Difference in spike times ~ sound azimuth !

Delay line correlator:Each neuron receives input from both ears.

Due to the lengths of the two axons, the inputs arrive at different times.

The neuron acts as a coincidence detector and only fires if two spikes arrive at the same time.=> Each neuron encodes a specific interaural time difference.

Delay lines in the owl brain:Ear -> Auditory nerve -> NM -> NL -> LS -> ICx

Correlation:Left spike trainRight spike trainTime delayCoincidence detectionAverage over time