Der Schützenfisch muss zum Abschießen von Beute den Aufprallort und Fallgeschwindigkeit dieser und seine eigene Geschwindigkeit und Drehwinkel genau und sehr schnell berechnen. Mittels ERG konnte gezeigt werden, dass die Photorezeptoren schon nach einer Latenz von bis zu 2ms aktiviert werden. Alle Zellschichten antworten schneller als im Vergleich mit anderen Spezies, Informationen werden also schneller verarbeitet. Auf bewegte Muster antwortet die Ganglienzelle gemessen durch MEA schon nach 18ms. Mit Hilfe eines Maximum-likelihood-Schätzers wurden die Kodierung von 16 Geschwindigkeiten analysiert. Die absoluten Latenzen gaben eine fast perfekte Rekonstruktion des Stimulus, im Gegensatz zum ersten Interspike-Intervall und der Rate, was einer schnellen Weiterleitung ans Gehirn entspricht. Die Messung vom kompensatorischen Ausgleich durch Messung des OMR ergab ein räumliches Auflösungsvermögen von 1.75 cyc/°, was dem des Goldfisch entspricht. Dies erlaubt ihm bei bewegter Umgebung zu fokussieren. Auch im Schützenfisch findet also ein großer Teil der Verarbeitung der visuellen Daten bereits in der Retina statt. <dt.>
The archer fish has to calculate the point of impact and velocity of the falling prey very quickly to match its own turning angle, speed and acceleration while hunting. In ERG short latencies down to 2ms could be observed in photoreceptors. All retinal layers respond quicker in comparison with other species, so information is computed at higher speed. Moving bars produce ganglion cells measured with MEA a fast response with latencies down to 18 ms. Encoding strategies of 16 velocities were analysed using a Maximum-likelihood estimator. The absolute latency resulted in an almost perfect estimation. No velocity reconstruction was possible with the first inter spike intervall and rate. Relative latencies encode enough information for a good reconstruction result. This allows a fast signal transduction to the brain. Compensatory body movements measured through OMR resulted in a visual acuity of 1.75 cyc/ °, corresponding to goldfish. This enables focussing in a moving environment. Therefore a lot of the processing of visual information in archer fish is already done in the retina. <engl.>
Ausgehend von der Überlegung, dass sinnhafte kognitive Leistungen auf einer gezielten Koordination multineuronaler elektrischer Aktivität beruhen, versucht diese Arbeit, Eigenschaften überzufällig oft auftretender raumzeitlicher Entladungsmuster in kortikalen Hirnschnitten zu charakterisieren und zu kognitiven Vorgängen und Funktionen in eine theoretische Beziehung zu setzen. Mit Hilfe eines neu entwickelten Messplatzes wurde die elektrische Aktivität von bis zu 125 Zellen mit hoher zeitlicher Präzision direkt parallel abgeleitet. Die Analyse der Aktivitätsmuster mit einer ebenfalls neu entwickelten statistischen Methode offenbarte wiederholte Sequenzen synchron (< 5 ms) aktiver Gruppen von Zellen, deren zeitliche Organisation mit dem Modell Hebb'scher "phase sequences" in Einklang steht. Eine neue Hypothese erklärt die gezielte Synchronisation räumlich weit verteilter Signale durch die koordinierte Anpassung der Antwortlatenzen einer Gruppe von Zellen infolge synaptischer Plastizität. <dt.>
Based on the premise that meaningful cognitive activity relies on a directed coordination of multineuronal electrical activity, this thesis tries to characterize the properties of non-randomly occurring spatiotemporal discharge patterns in cortical brain slices and to relate them to cognitive processes and functions in a theoretical way. The electrical activity of up to 125 neurons was directly recorded in parallel with high temporal precision using a novel recording setup. The analysis of the activity patterns, conducted using a newly developed statistical method, revealed repeating sequences of synchronously (< 5 ms) active groups of cells. Their temporal organization was found to be consistent with the concept of Hebbian "phase sequences". A new hypothesis explains the directed synchronization of distributed neuronal signals through the coordinated adjustment of response latencies of a group of cells in consequence of synaptic plasticity. <engl.>
