第七講：Taking Action

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目錄 1 Taking Action 1.1 動！ 2 Optic flow 2.1 Self-Produced Information 2.2 Somersault (backflip) 2.3 Swinging Room 2.4 Focus of Expansion (FOE) 2.5 In Brain 2.5.1 Medial Superior Temporal (MST) 2.6 Driving experiment 2.7 Walking experiment 2.8 Virtual town 3 Landmarks 3.1 navigation in brain 3.2 Virtual museum 3.3 Taxi driver 3.4 brain damage on wayfinding 4 Affordances 4.1 dorsal and ventral 4.2 Reaching / Grasping 4.2.1 PRR另一個實驗 4.3 Optic ataxia 5 Mirror neuron 5.1 Audiovisual mirror neurons 5.2 Intention and mirror neurons 5.3 When Gaze Turns into Grasp 5.4 Dance and neurons 5.5 Control movement with mind 5.6 neural prostheses

[編輯] Taking Action

• 參照第152頁 封面

[編輯] 動！

• 我們是動物
  • 就是會動！
• 本章重點在會動的我們
• 下一章是會動的他們
• 先看一個影片
  • [慟！]

[編輯] Optic flow

• 當觀察者移動，optic array也跟著改變，觀察者就可從中抽取出豐富的訊息。在觀察者移動的過程中，週遭的環境會形成一個流動的訊息，稱為optic flow
• 參照第154頁 figure 7.1
• J.J. Gibson (1950)
  • environment
  • formation for percetion

[編輯] Self-Produced Information

• 參照第155頁 figure 7.3

[編輯] Somersault (backflip)

• 參照第155頁 figure 7.4

[編輯] Swinging Room

• 一間牆壁會前後移動的房間，當牆壁向我們靠近或是遠離時，會呈現不同的flow pattern。圖7.4a是牆壁靠近時的flow pattern，圖7.4c是牆壁遠離時的flow pattern。當牆壁遠離，呈現如(c)的flow pattern，受試者會以為此flow pattern是因為自己身體往後傾斜所造成的，因此會將身體往前傾以維持平衡。不論是大人或小孩，都會因應這些視覺訊息，擺動身體以維持平衡
• 參照第156頁 figure 7.5
• 

[編輯] Focus of Expansion (FOE)

• 受試者利用optic flow中FOE的訊息，判斷出正確的前進方向，而誤差只有0.5到1度視角
• 參照第157頁 figure 7.6

[編輯] In Brain

• MST (medial superior temporal area)
• mirror area ( in premotor )
• 參照第157頁 figure 7.7

[編輯] Medial Superior Temporal (MST)

• 在猴子的MST前頁圖7.8)，找到分別對expansion flow及rotation flow反應的細胞(如下)。
• 參照第158頁 figure 7.8
• 刺激MST
• 利用微電極刺激特定MST位置的方法也可以看出，在行為上對optic flow的判斷會受到被刺激的神經細胞所影響，若感受向左移動的細胞被刺激，則較多向左的判斷（如下圖）
• 參照第158頁 figure 7.9

[編輯] Driving experiment

• Driving experiment
  • optic flow不是提供前進方向的充分必要條件。在彎道上行進時，FOE並非一個定點，而是持續在變化著，因此受試者還會看彎道的切線方向來修正前進方向以避免碰撞。對於近距離的目標，我們可以閉眼走過去，甚至過程中必須轉彎，都不需仰賴任何視覺訊息。
• 參照第159頁 figure 7.10

[編輯] Walking experiment

• 參照第159頁 figure 7.11
• 受試者看六公尺外的目標，然後閉上眼睛走路（blind walking），往左走接著走到點1或點2，再轉彎走到他們認為的目標點
• 參照第160頁 figure 7.12

[編輯] Virtual town

• Virtual town實驗結果
• PPA (parahippocampal place area)是負責空間位置的大腦區域，在一些虛擬實境的研究中也發現此區附近是負責引導方向的重要腦區。Maguire等人(1998)觀察受試者在一個虛擬城市中行走時(前頁)，若能正確的由A點走到B點(圖b綠線)， 其右側hippocampus以及部分頂葉的反應會比走錯時大(圖b紅線和藍線)。

[編輯] Landmarks

• least fixated / most fixated landmark
• 參照第160頁 figure 7.13

[編輯] navigation in brain

• parahippocampal gyrus / hippocampus / retrosplenial cortex
• 參照第161頁 figure 7.14

[編輯] Virtual museum

• 參照第161頁 figure 7.15
• Virtual museum實驗結果
  • 要求受試者學習在虛擬美術館中如何走出來(圖7.15)，在後來的辨識物體階段，對於該轉彎時附近的地標比起不必轉彎的地標，受試者的右側parahippocampal gyrus會有較高的反應，且即使受試者主觀報告不記得此地標，生理上仍會有此結果(圖7.15c)。

[編輯] Taxi driver

• Taxi driver的腦內表現
  • 以倫敦計程車司機為受試者，讓他們模擬駕駛，然後用fMRI記錄他們腦部反應，事後再跟他們確認他們在scanner當中的思考細節。由思考細節和腦部反應兩相比對得到如下思考內容和腦部反應的圖。當司機在計畫要走哪條路的時候，hippocampus和parahippocampal place area會有反應

[編輯] brain damage on wayfinding

• retrosplenial cortex — directional ability

• 不知照片由何角度拍
• 其實自己家中
• 參照第162頁 figure 7.16
• Hippocampus damage
  • 大路不忘
  • 小路不記
  • 所以video game ok
  • 實際開taxi 不行
• 參照第162頁 figure 7.17

[編輯] Affordances

• J.P.由一個病人談起，Di Pellegrino et al. (2005)
  • 如前頁圖a，患者（J.P.)對於左邊的杯子的正確率只有56%（右邊可以達94﹪）。這種當兩個物體呈現時，對於其中一個物體的反應變差可能來自注意力競爭效果。然而，實驗者在左邊杯子加上把手，使得腦中跟reaching及grasping有關的系統被激發，正確率提高至百分之八十。而這樣的正確率提高並非來自於把手讓杯子比較醒目，因為控制組(圖c，加了紋路)的正確率只有百分之五十。

[編輯] dorsal and ventral

• 另一個病患D.F. （即p.85 figure 4.16 ）
• 參照第164頁 figure 7.18

[編輯] Reaching / Grasping

• 訓練猴子作以下作業，一開始盯住中央藍色色塊，然後藍色色塊會變紅或是變綠。如果看到變紅，表示待會要做reaching作業；如果看到綠色，表示待會要做的是looking作業。經過一段delay時間以後，有另外一個藍色刺激出現在畫面的其他地方，猴子必須要reach(或是look at)這個新刺激的位置。在delay階段中記錄猴子的腦細胞反應。實驗者發現，猴子parietal lobe中有一區會對於reaching和looking有不同反應，稱之為parietal reach region (PRR)

[編輯] PRR另一個實驗

• 參照第165頁 figure 7.19
• Reaching 的腦內反應
• 參照第165頁 figure 7.20

[編輯] Optic ataxia

• 可能與 巴林氏症候群（Balint's syndrome）有關
  • 無法有效閃避障礙物
• 巴林氏症候群另一症狀是：optic apraxia
  • 是無法控制眼部的運動
• Optic ataxia實驗
• 參照第166頁 figure 7.21

[編輯] Mirror neuron

• 參照第167頁 figure 7.22
• Mirror neurons
  • 在猴子前葉的premotor area找到了對特定動作（例如抓、捏）反應的細胞(mirror neurons，Rizzolatti et al., 1996)。這些細胞不僅在當猴子自己做這些動作時會有反應，當看到實驗者作相同動作時也有反應；而且不僅對食物有反應，對一般物體也會。然而當使用工具（而非人手或猴手）去作這些動作時，則不會有反應

[編輯] Audiovisual mirror neurons

• 另外有一些針對視覺與聽覺的audiovisual mirror neurons，對壓碎花生行為反應的mirror neuron，不管是看到動作、聽到聲音、或是看到動作且聽到聲音，都和猴子自己做的反應是相同的
• 參照第167頁 figure 7.23

[編輯] Intention and mirror neurons

• 參照第168頁 figure 7.24
• 參照第168頁 figure 7.25

[編輯] When Gaze Turns into Grasp

• Pierno et al. (2006)在Frontal area 沒有太大差異，但是在premotor area有明顯的差異

[編輯] Dance and neurons

• Ballet vs Capoeira 記錄芭蕾舞者、capoeira 舞者以及非舞者看跳舞影片時premotor cortex的反應，結果發現其反應會因為受試者的專業訓練不同而不同。
• 影片[1]
• 
• 

[編輯] Control movement with mind

• Control movement with mind
  • a.使用滑鼠：PRR->motor area -> 手
  • b. 脊椎損傷 手不能動
  • c. 由腦中直接取得資料，驅動游標

[編輯] neural prostheses

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