第三講:Neural Processing and Perception

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==Neural Processing and Perception== ==Neural Processing and Perception==
 +*參照第52頁 封面
 +===Porcessing===
 +*參照第54頁 figure 3.1
===複習Retina=== ===複習Retina===
 +[[Image:03retina.png]]
*結構 *結構
*rod/cone *rod/cone
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*bipolar cell *bipolar cell
*ganglion cell *ganglion cell
 +[[Image:03retina2.png]]
 +
==Neural convergence== ==Neural convergence==
*桿狀體如何作到較高的敏感度? *桿狀體如何作到較高的敏感度?
*接桿狀體的節細胞,接受較多桿狀體的輸入 *接桿狀體的節細胞,接受較多桿狀體的輸入
*接錐狀體的節細胞,接受較少錐狀體的輸入 *接錐狀體的節細胞,接受較少錐狀體的輸入
 +*參照第43頁 figure 2.33
===Sensitivity vs Acuity=== ===Sensitivity vs Acuity===
*Neural convergence 愈大敏感度愈高 *Neural convergence 愈大敏感度愈高
第16行: 第23行:
*請看p.44 圖2.35 *請看p.44 圖2.35
*trade-off *trade-off
 +*參照第44頁 figure 2.35
 +*trade-off sensitivity vs acuity
===Neural convergence...=== ===Neural convergence...===
-*資訊的聚集,就只為了增加敏感度?�+*資訊的聚集,就只為了增加敏感度?
*請回憶上一章的 *請回憶上一章的
*p.43~44 圖2.32到2.35 *p.43~44 圖2.32到2.35
===鄰近接受器產生抑制作用=== ===鄰近接受器產生抑制作用===
 +[[Image:03neual convergence2.png]]
===先從眼睛的演化來看=== ===先從眼睛的演化來看===
-*Limulus (horseshoe crab,鱟)p.54 圖3.2+*Limulus (horseshoe crab,鱟)
 +*參照第54頁 figure3.2
 +*運作原理
 +*參照第55頁 figure 2.3
===從眼睛的演化來看=== ===從眼睛的演化來看===
 +[[Image:03Limulus3.png]]
===lateral inhibition=== ===lateral inhibition===
*側抑制 *側抑制
第30行: 第44行:
**也造成「錯覺」 **也造成「錯覺」
**Hermann grid(下圖) **Hermann grid(下圖)
 +*參照第55頁 figure 3.4
===Hermann grid的可能原理交點上=== ===Hermann grid的可能原理交點上===
 +*參照第55頁 figure 3.5
 +*參照第56頁 figure 3.6
 +
===Hermann grid 在非交點=== ===Hermann grid 在非交點===
 +*參照第56頁 figure 3.7
 +*參照第56頁 figure 3.8
 +
===另一種側抑制錯覺Mach band=== ===另一種側抑制錯覺Mach band===
 +*參照第57頁 figure 3.9
 +*參照第57頁 figure 3.10
====Mach band可能原理==== ====Mach band可能原理====
 +*參照第57頁 figure 3.11
 +*參照第58頁 figure 3.12
 +*參照第58頁 figure 3.13
 +
===Simultaneous contrast=== ===Simultaneous contrast===
 +*參照第58頁 figure 3.14
====Simultaneous contrast可能原理==== ====Simultaneous contrast可能原理====
 +*參照第59頁 figure 3.15
===A的灰與B的灰是一樣的!=== ===A的灰與B的灰是一樣的!===
 +*參照第59頁 figure 3.16
====不信遮一下==== ====不信遮一下====
 +*參照第59頁 figure 3.17
====這不能用側仰制!==== ====這不能用側仰制!====
 +*參照第60頁 figure 3.18
===補充議題=== ===補充議題===
*演化與人類網膜 *演化與人類網膜
**fovea **fovea
**接受器的分佈 **接受器的分佈
-**Fovea+===Fovea===
 +[[Image:03fovea.png]]
 +[[Image:03fovea2.png]]
**Fovea 中的接受器 **Fovea 中的接受器
 +[[Image:03Fovea3.png]
**不同區域的分佈 **不同區域的分佈
 +[[Image:03fovea4.png]]
**離開網膜 **離開網膜
***由視神經離開 ***由視神經離開
 +*參照第60頁 figure 3.19
===最初的接受區(receptive field)=== ===最初的接受區(receptive field)===
*Hartline (1938) 青蛙實驗 *Hartline (1938) 青蛙實驗
 +*參照第61頁 figure 3.20
===Harvard Medical School=== ===Harvard Medical School===
*Kuffer (1953)在貓的retinal ganglion cell *Kuffer (1953)在貓的retinal ganglion cell
 +*參照第61頁 figure 3.21
*Kuffer測量 *Kuffer測量
 +*參照第62頁 figure 3.22
*可能解釋 *可能解釋
 +*參照第62頁 figure 3.23
*Kuffer實驗情況 *Kuffer實驗情況
 +*參照第63頁 figure 3.24
 +
==processing 要進入腦中!== ==processing 要進入腦中!==
*由Optic nerve 經 Optic chiasm (Optic tract ) *由Optic nerve 經 Optic chiasm (Optic tract )
*到 superior colliculus *到 superior colliculus
*到 lateral geniculate nucleus *到 lateral geniculate nucleus
 +*參照第63頁 figure 3.25
===Optic Nerve=== ===Optic Nerve===
*Optic Nerve(視神經) *Optic Nerve(視神經)
第80行: 第124行:
*Phylogenetic(系統發生) – old *Phylogenetic(系統發生) – old
**Visual center for lower animals **Visual center for lower animals
-***Frog, fish....+***Frog, fish....
**In higher animals **In higher animals
***Superior colliculus的工作被visual cortex所取代 ***Superior colliculus的工作被visual cortex所取代
第88行: 第132行:
***結果—guidance of eye movement ***結果—guidance of eye movement
**Multisensory cells(多重感覺細胞) **Multisensory cells(多重感覺細胞)
 +[[Image:03lgn.png]]
 +*a.LGN接受來自丘腦(thalamus;T)和其他LGN神經元(L)的訊號,興奮性突處說明L,抑制性突處則是T,b.訊息經由LGN流入或流出,箭頭大小代表訊號大小
 +*參照第64頁 figure 3.26
 +*LGN分六層,紅色層接收來自同側的訊號,藍色層接受來自對側的訊號
 +
 +===Lateral Geniculate Nucleus===
 +[[Image:03lgn3.png]]
 +*Geniculate
 +**with bent knee
 +**magnocelluar layers
 +**parvocelluar layers
 +[[Image:03lgn4.png]]
 +*杯上點A.B.C在視網膜形成A.B.C影像,也在側膝核(LGN)活化A.B.C,這個在LGN和視網膜相同的圖象說明LGN有視網膜的圖像
 +[[Image:03lgn5.png]]
 +
 +===Maps in LGN===
 +[[Image:03lgn6.png]]
 +*retinotopic map
 +[[Image:03lgn7.png]]
 +*retinotopic maps 中記錄的情況
 +
 +==Structure of visual cortex==
 +*Primary visual cortex
 +**V1
 +**Area 17
 +**Striate cortex
 +***1.5~2.0mm thick
 +***100million cells in V1 each hemisphere
 +***6 layers
 +****Layer 4 input from LGN
 +*[[Image:03Structure of visual cortex.png]]
 +===Retinal map===
 +*Topographic
 +**80% cells 處理 10%的visual field
 +***因此在視野中心的東西在cortical level放大很大
 +***週邊視野的東西則變小
 +
 +**Contralateral(對側) visual field
 +***以visual field來分lateral projection
 +===Receptive Fields of the Striate Cortex===
 +*Hubel and Wiesel 的1950年代末到1970中一連串的研究
 +*Hubel and Wiesel 1981年獲得Nobel prize
 +**The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1981
 +
 +*Receptive Fields的形式
 +**orientation
 +**simple cortical cells
 +*參照第65頁 figure 3.27
 +
 +===Hubel and Wiesel當初發現的示意圖===
 +*參照第65頁 figure 3.28
 +*參照第66頁 figure 3.29
 +
 +===到此的Receptive Field的特性===
 +*Retina Ganglion cell-> Center-surround
 +*LGN -> Center-surround
 +*Simple cortical -> bar with orientation
 +*Complex cortical -> direction of movement
 +*End-stopped cortical -> length of movement bar
 +*參照第67頁 figure 3.30
 +
 +===Grating sti./ Contrast threshold===
 +*參照第67頁 figure 3.32
 +
 +===Selective adaptation===
 +*知覺研究者的微小電極
 +*原理
 +**感覺神經如果有特異性(即針對特定的刺激才反應)
 +**則長時間給于該刺激,則這個神經會疲勞(fatigue)
 +**感覺神經疲勞,則其敏感度會下降,即絕對閾上升
 +**所以如果有刺激可以在長時間曝露下,讓我們對該刺激的絕對閾上升,可以推論我們內在感覺神經系統對該刺激有「特異性」。
 +===圖3.31 p.67之說明===
 +*參照第67頁 figure 3.31
 +*a. 先測量不同傾斜Grating偵測之threshold(是明暗對比的絕對閾,在閾限之下看起來是一片灰色)
 +*b. 曝露於高對比的Grating中(adaptation,適應過程)
 +*c. 適應之後,再量不同傾斜Grating偵測之threshold
 +
 +===Selective adaptation之結果===
 +*參照第68頁 figure 3.33
 +
 +===Selective Rearing===
 +*選擇性飼養
 +**在特定(即只有限定品質)之環境下飼養動物
 +**目的在於測試環境對於動物影響
 +**初生動物之感覺剥奪是最常用的
 +**本例為:Blakemore and Cooper (1970)
 +*參照第69頁 figure 3.39
 +
 +===Higher-level neuron===
 +*在更高層
 +**Inferotemporal (IT) cortex
 +**[http://en.wikipedia.org/wiki/Fusiform_face_area fusiform face area (FFA)]
 +***[http://en.wikipedia.org/wiki/Prosopagnosia prosopagnosia]
 +***[https://www.youtube.com/watch?v=XLGXAiSpN00 臉形失認]
 +*Gross et al. (1972)
 +*參照第70頁 figure 3.36
 +
 +===IT and FFA===
 +*參照第69頁 figure 3.35
 +*Specificity coding
 +*參照第70頁 figure 3.37
 +*Distributed coding
 +*參照第71頁 figure 3.38
 +*Sparse coding
 +*參照第71頁 figure 3.39
 +
 +===Sensory coding===
 +*實際編碼方式(表徵 representation )
 +**Specificity coding (專一編碼)
 +**Distributed coding (分散編碼)
 +**Sparse coding (稀疏編碼 或 折中編碼)
 +*實際可能
 +===腦開刀時的測驗===
 +*Quiroga et al., 2008
 +**對於癲癎病人開刀(意識清醒下的開腦手術)
 +***發現一個細胞專間針對
 +***Steve Carell(史提夫·卡爾) 反應
 +*參照第72頁 figure 3.40
 +
 +===The Mind-body problem===
 +*Neural correlate of consciousness (NCC)
 +*easy problem of consciousness
 +*hard problem of consciousness
 +*參照第73頁 figure 3.41
 +*返回[[知覺心理學]]

當前修訂版本

目錄

[編輯] Neural Processing and Perception

  • 參照第52頁 封面

[編輯] Porcessing

  • 參照第54頁 figure 3.1

[編輯] 複習Retina

Image:03retina.png

  • 結構
  • rod/cone
  • Amacrine cell
  • horizontal cell
  • bipolar cell
  • ganglion cell

Image:03retina2.png

[編輯] Neural convergence

  • 桿狀體如何作到較高的敏感度?
  • 接桿狀體的節細胞,接受較多桿狀體的輸入
  • 接錐狀體的節細胞,接受較少錐狀體的輸入
  • 參照第43頁 figure 2.33

[編輯] Sensitivity vs Acuity

  • Neural convergence 愈大敏感度愈高
  • 只有好處嗎?
  • 請看p.44 圖2.35
  • trade-off
  • 參照第44頁 figure 2.35
  • trade-off sensitivity vs acuity

[編輯] Neural convergence...

  • 資訊的聚集,就只為了增加敏感度?
  • 請回憶上一章的
  • p.43~44 圖2.32到2.35

[編輯] 鄰近接受器產生抑制作用

Image:03neual convergence2.png

[編輯] 先從眼睛的演化來看

  • Limulus (horseshoe crab,鱟)
  • 參照第54頁 figure3.2
  • 運作原理
  • 參照第55頁 figure 2.3

[編輯] 從眼睛的演化來看

Image:03Limulus3.png

[編輯] lateral inhibition

  • 側抑制
    • 在神經系統常見的機制
    • 目的:讓刺激更清楚(真有語病)
    • 也造成「錯覺」
    • Hermann grid(下圖)
  • 參照第55頁 figure 3.4

[編輯] Hermann grid的可能原理交點上

  • 參照第55頁 figure 3.5
  • 參照第56頁 figure 3.6

[編輯] Hermann grid 在非交點

  • 參照第56頁 figure 3.7
  • 參照第56頁 figure 3.8

[編輯] 另一種側抑制錯覺Mach band

  • 參照第57頁 figure 3.9
  • 參照第57頁 figure 3.10

[編輯] Mach band可能原理

  • 參照第57頁 figure 3.11
  • 參照第58頁 figure 3.12
  • 參照第58頁 figure 3.13

[編輯] Simultaneous contrast

  • 參照第58頁 figure 3.14

[編輯] Simultaneous contrast可能原理

  • 參照第59頁 figure 3.15

[編輯] A的灰與B的灰是一樣的!

  • 參照第59頁 figure 3.16

[編輯] 不信遮一下

  • 參照第59頁 figure 3.17

[編輯] 這不能用側仰制!

  • 參照第60頁 figure 3.18

[編輯] 補充議題

  • 演化與人類網膜
    • fovea
    • 接受器的分佈

[編輯] Fovea

Image:03fovea.png Image:03fovea2.png

    • Fovea 中的接受器

[[Image:03Fovea3.png]

    • 不同區域的分佈

Image:03fovea4.png

    • 離開網膜
      • 由視神經離開
  • 參照第60頁 figure 3.19

[編輯] 最初的接受區(receptive field)

  • Hartline (1938) 青蛙實驗
  • 參照第61頁 figure 3.20

[編輯] Harvard Medical School

  • Kuffer (1953)在貓的retinal ganglion cell
  • 參照第61頁 figure 3.21
  • Kuffer測量
  • 參照第62頁 figure 3.22
  • 可能解釋
  • 參照第62頁 figure 3.23
  • Kuffer實驗情況
  • 參照第63頁 figure 3.24

[編輯] processing 要進入腦中!

  • 由Optic nerve 經 Optic chiasm (Optic tract )
  • 到 superior colliculus
  • 到 lateral geniculate nucleus
  • 參照第63頁 figure 3.25

[編輯] Optic Nerve

  • Optic Nerve(視神經)
  • Optic chiasm(視交叉)
  • Optic tracts(視束)
  • Nerve -> chiasm -> tracts
    • 其實都是retina ganglion cells的axon
      • 解剖上的不同
  • lateral projection(側投射)
    • 不是左眼到右腦
    • ipsilateral fibers(同側纖維)
    • contralateral fibers (異側纖維)

[編輯] Superior colliculus(上丘)

  • location
    • top of brain stem(腦幹)
  • function
    • Multimodal(多感道) input
    • control eye movement
  • receptive field property(特性)
    • lose center surround
  • Phylogenetic(系統發生) – old
    • Visual center for lower animals
      • Frog, fish....
    • In higher animals
      • Superior colliculus的工作被visual cortex所取代
      • 仍有的工作:Visual orienting
        • 有receptive fields—but ill-defined ON OFF
        • 對stimulus之where反應,what較不反應
      • 結果—guidance of eye movement
    • Multisensory cells(多重感覺細胞)

Image:03lgn.png

  • a.LGN接受來自丘腦(thalamus;T)和其他LGN神經元(L)的訊號,興奮性突處說明L,抑制性突處則是T,b.訊息經由LGN流入或流出,箭頭大小代表訊號大小
  • 參照第64頁 figure 3.26
  • LGN分六層,紅色層接收來自同側的訊號,藍色層接受來自對側的訊號

[編輯] Lateral Geniculate Nucleus

Image:03lgn3.png

  • Geniculate
    • with bent knee
    • magnocelluar layers
    • parvocelluar layers

Image:03lgn4.png

  • 杯上點A.B.C在視網膜形成A.B.C影像,也在側膝核(LGN)活化A.B.C,這個在LGN和視網膜相同的圖象說明LGN有視網膜的圖像

Image:03lgn5.png

[編輯] Maps in LGN

Image:03lgn6.png

  • retinotopic map

Image:03lgn7.png

  • retinotopic maps 中記錄的情況

[編輯] Structure of visual cortex

  • Primary visual cortex
    • V1
    • Area 17
    • Striate cortex
      • 1.5~2.0mm thick
      • 100million cells in V1 each hemisphere
      • 6 layers
        • Layer 4 input from LGN
  • Image:03Structure of visual cortex.png

[編輯] Retinal map

  • Topographic
    • 80% cells 處理 10%的visual field
      • 因此在視野中心的東西在cortical level放大很大
      • 週邊視野的東西則變小
    • Contralateral(對側) visual field
      • 以visual field來分lateral projection

[編輯] Receptive Fields of the Striate Cortex

  • Hubel and Wiesel 的1950年代末到1970中一連串的研究
  • Hubel and Wiesel 1981年獲得Nobel prize
    • The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1981
  • Receptive Fields的形式
    • orientation
    • simple cortical cells
  • 參照第65頁 figure 3.27

[編輯] Hubel and Wiesel當初發現的示意圖

  • 參照第65頁 figure 3.28
  • 參照第66頁 figure 3.29

[編輯] 到此的Receptive Field的特性

  • Retina Ganglion cell-> Center-surround
  • LGN -> Center-surround
  • Simple cortical -> bar with orientation
  • Complex cortical -> direction of movement
  • End-stopped cortical -> length of movement bar
  • 參照第67頁 figure 3.30

[編輯] Grating sti./ Contrast threshold

  • 參照第67頁 figure 3.32

[編輯] Selective adaptation

  • 知覺研究者的微小電極
  • 原理
    • 感覺神經如果有特異性(即針對特定的刺激才反應)
    • 則長時間給于該刺激,則這個神經會疲勞(fatigue)
    • 感覺神經疲勞,則其敏感度會下降,即絕對閾上升
    • 所以如果有刺激可以在長時間曝露下,讓我們對該刺激的絕對閾上升,可以推論我們內在感覺神經系統對該刺激有「特異性」。

[編輯] 圖3.31 p.67之說明

  • 參照第67頁 figure 3.31
  • a. 先測量不同傾斜Grating偵測之threshold(是明暗對比的絕對閾,在閾限之下看起來是一片灰色)
  • b. 曝露於高對比的Grating中(adaptation,適應過程)
  • c. 適應之後,再量不同傾斜Grating偵測之threshold

[編輯] Selective adaptation之結果

  • 參照第68頁 figure 3.33

[編輯] Selective Rearing

  • 選擇性飼養
    • 在特定(即只有限定品質)之環境下飼養動物
    • 目的在於測試環境對於動物影響
    • 初生動物之感覺剥奪是最常用的
    • 本例為:Blakemore and Cooper (1970)
  • 參照第69頁 figure 3.39

[編輯] Higher-level neuron

[編輯] IT and FFA

  • 參照第69頁 figure 3.35
  • Specificity coding
  • 參照第70頁 figure 3.37
  • Distributed coding
  • 參照第71頁 figure 3.38
  • Sparse coding
  • 參照第71頁 figure 3.39

[編輯] Sensory coding

  • 實際編碼方式(表徵 representation )
    • Specificity coding (專一編碼)
    • Distributed coding (分散編碼)
    • Sparse coding (稀疏編碼 或 折中編碼)
  • 實際可能

[編輯] 腦開刀時的測驗

  • Quiroga et al., 2008
    • 對於癲癎病人開刀(意識清醒下的開腦手術)
      • 發現一個細胞專間針對
      • Steve Carell(史提夫·卡爾) 反應
  • 參照第72頁 figure 3.40

[編輯] The Mind-body problem

  • Neural correlate of consciousness (NCC)
  • easy problem of consciousness
  • hard problem of consciousness
  • 參照第73頁 figure 3.41
  • 返回知覺心理學