Dynamic field theory of visuospatial cognition

In dieser Arbeit stelle ich eine Reihe von neurodynamischen Modellen vor, die aufeinander aufbauend verschiedene Aspekte des aktiven Sehens behandeln. Zunächst untersuche ich die neuronale Steuerung zielgerichteter Augenbewegungen sowie die Verarbeitung der visuellen Information zur Erzeugung blickrichtungsinvarianter räumlicher Repräsentationen. Dieselben neuronalen Mechanismen nutze ich zur Entwicklung kognitiver Modelle des menschlichen Arbeitsgedächtnisses für visuelle Szenen sowie der Verankerung räumlicher Sprache in der visuellen Wahrnehmung. Die Modelle basieren auf der Theorie Dynamischer Neuronaler Felder, welche die zeitliche Entwicklung neuronaler Aktivitätsverteilung auf der Ebene von Neuronenpopulationen durch Differentialgleichungen beschreibt. Ich zeige, wie diese Modelle sowohl neuronale Daten erklären als auch experimentell beobachtete Charakteristika menschlichen Verhaltens im Bereich des aktiven Sehens nachbilden.In this thesis, I present a series of neurodynamic models that address different aspects of active vision. The first models introduce neural mechanisms for the control of goal-oriented eye movements and for reference frame transformations that allow the formation of gaze-invariant spatial representations from visual input. The following models build on these mechanisms to address more cognitive tasks. They describe the neural architectures and processes that underlie visual scene perception and memory in humans, as well as the grounding of spatial language in visual scenes. The models are based on the theory of Dynamic Neural Fields, which describes the continuous evolution of activation distributions within neural populations through differential equations. I show how these models are capable of both capturing neural data and explaining a variety of experimentally observed signatures of human behavior in the field of active vision