Akustische Objekterkennung bei Grillen: Fourier-basierte Filter versus Zeit- und Korrelationskonzepte

• Applicant: Professor Matthias Hennig, Ph.D.
• Subject Area: Cognitive, Systems and Behavioural Neurobiology
• Term: from 2004 to 2009
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5442915

Die Erkennung und Klassifizierung akustischer Signale durch Nervensysteme beruht auf der Auswertung spektraler und/oder zeitlicher Parameter. Während eine spektrale Analyse auf den Trägerfrequenzgehalt des Signals fokussiert, werden zeitliche Parameter über eine Auswertung der Signalumhüllenden d.h. der Amplitudenmodulation extrahiert. Gegenwärtige Konzepte zu der Analyse der Umhüllenden können in 2 Gruppen von Hypothesen unterteilt werden: Fourierbasierte Filter, die an der Signalumhüllenden nur das Amplitudenspektrum auswerten und zeitbasierte Konzepte, die eine Parameterbestimmung in der zeitlichen Domäne durchführt, wie zum Beispiel Korrelationsverfahren. In diesem Projekt soll geklärt werden, welcher spezifische Auswertealgorithmus bei der akustischen Signalerkennung bei Grillen implementiert ist und auf welchen neuronalen Verarbeitungseigenschaften in der Hörbahn dieser basiert. Grillen führen wie die meisten Insekten, einen Signalanalyse vor allem anhand der Umhüllenden durch, da ihre Hörbahn nur über ein sehr geringes spektrales Auflösungsvermögen für den Trägerfrequenzgehalt eines Signals verfügt. Die konzeptionellen Fragen der Signalanalyse bilden - gestützt von Modellrechnungen - den Kern des Projektes und sollen sowohl in Verhaltensversuchen wie neurophysiologischen Messung im Gehirn der Grillen beantwortet werden. Auf Grund des kleinen und hochspezialisierten Nervensystems von Grillen ist zu erwarten, daß die "computational principles" der Signalanalyse sowohl im Verhaltensversuch wie im neurophysiologischen Experimenten besonders klar zu Tage treten. Der Vergleich verschiedener Grillenarten wird es auch ermöglichen, die Evolution dieser neuronalen Netzwerke nachzuzeichnen. Die verschiedenen Auswertealgorithmen berühren zentrale Fragen auditorischer Verarbeitung bei Insekten und Wirbeltieren in gleicher Weise und sind aber auch für das Verständnis sensorischer Verarbeitung über verschiedene Modalitäten hinweg von grundlegender Bedeutung.

• DFG Programme: Research Grants