第四講：The Visual Cortex and Beyond

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[編輯] The Visual Cortex and Beyond

Seeing as an active process
- 我們看東西是被動的嗎？
  - 錯覺輪廓 illusory contour

- 差在那裡？
  - 邊界傾斜

- 雙可圖形
  - Rubin's vase

Rubin's_vase.gif

- 視覺解釋及記憶

- - 你看到什麼課本最後也有解釋
- 前面四張圖的結論
  - 我們所見不是只有光學影像本身
  - 我們用眼睛及再加....來看
  - 本章主題就是....
  - ....是什麼？

[編輯] 今天講「腦」《P.74 Gigure4.1》

- 訊息自網膜節細胞離開視網膜
- 進入腦
- LGN -> visual cortex
- 視覺經驗
Optic Nerve 示意圖

- 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）

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）
- 組成上丘的細胞除了接收視覺傳來的刺激外，還會接收聽覺傳來的刺激，因它可以接收不同的刺激，所以命名為多感覺細胞。

P.75 Figure4.2
- 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
P.76 Figure4.3
- 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（側膝核）

- Geniculate with bent knee
- Magnocellular layers
- Parvocellular layers
- K cells
P.76 Figure4.4
- 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

Maps in LGN

- retinotopic map
- 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

[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

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《P.77 Figure4.6
- orientation
- simple cortical cells
P.78 Figure4.7
- Hubel and Wiesel當初發現的示意圖
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

P.80 Figure4.9
- Grating sti./ Contrast threshold

[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」

圖4.10 p.80之說明
- 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《P.81 Figure4.11

[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)《P.81 Figure4.12

[編輯] Maps in Striate Cortex

大腦皮質部
- Columnar structure
- 功能上（似乎解剖上亦是）在皮質區有一類型的組織稱為柱狀組織（columnar structure）
- 同柱狀中之細胞功能類似
- 不同柱狀間功能有差異
研究方法
- single cell recording （早期）
- brain imaging （近期）

P.82 Figure4.13
- Hubel and Wiesel (1965)實驗結果
Cortical magnification factor《P.82 Figure 4.14

Brain Imaging 《P.83 Figure 4.15
- PET ( positron emission ) 正子電腦斷層掃描
- fMRI ( functional magnetic resonance imaging ) 功能性磁振造影
- 方法
  - subtraction technique 減法！《P.84 Figure 4.16
Retinotopic maps and Cortical magnification factor by brain imaging《P.84 Figure4.17
Cortical magnification 示意圖《P.84 Figure4.18
Topographic map in cortex

cortical magnification 實驗

Columnar Structure
- Hubel and Wiesel 所整理
  - location column《P.84 Figure 4.19
  - orientation column《P.85 Figure 4.20 & 4.21
  - ocular dominance column（單眼優勢）

Hubel and Wiesel之Hypercolumn《P.86 Figure4.22
color
- blobs cell 泡泡細胞

Columns and hypercolumns
- Hypercolumn by De Valois and De Valois

[編輯] Representation in V1

Representation
- 假想在各層次之資訊表達的方式
- 亦可視為「計算過程」
  - 希望把資訊由硬體（大腦）獨立出來，即可由不同的硬體（如電腦）表現同質的東西
- 實際表現
  - 大腦神經興奮情況
Representation示意圖《P.87 Figure4.24
或許可能的腦內實際《P.87 Figure4.25

[編輯] Streams

Neural Pathway
- 大腦中資訊流向
- What, Where and How
Dorsal pathway
- Where and How
Ventral pathway
- What
Brain Ablation《P.88 Figure4.26
Visual pathway《P.88 Figure4.27
Dorsal 與Ventral怎麼分？《P.89 Figure4.28

[編輯] Neuropsychology

神經心理學
- 不是生理心理學
Dissociation
- p. 90 table 4.2
- single / double dissociation
- 單一人／多個人
D.F.的例子《P.90 Figure4.29
rod and frame illusion 可以應用在正常人上的多種管道現象《P.91 Figure4.30

[編輯] Modularity

在striate cortex之後
尤其在IT (inferotemporal cortex)
- 有針對複雜刺激反應的區域
- 如
  - FFA (fusiform face area)臉
  - PPA (parahippocampal place area)空間配置
  - EBA (extrastriate body area)去除臉的身體
- 且這些地方異常會出問題
  - prosopagnosia 面孔失認
Tanaka (1991)的研究《P.92 Figure4.31
IT與FFA的位置《P.92 Figure4.32
FFA 在fMRI 的表現《P.92 Figure4.33

[編輯] 神經如何特化

Neural Specialization
- neural selectivity by Evolution
  - theory of natural selection
- neural shaped by Experience
- Gauthier et. al. (1999)
- Greeble
Greebles 的辨識之腦中表現在訓練前後《P.95 Figure4.36

high order vision
- vision is constructive（視覺是建構的）

context dependent
- 情境相依

integration of local features（整合局部特徵）

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取自"http://wiki.kmu.edu.tw/index.php/%E7%AC%AC%E5%9B%9B%E8%AC%9B%EF%BC%9AThe_Visual_Cortex_and_Beyond"

 ** 我們看東西是被動的嗎？
 *** 錯覺輪廓 illusory contour
+[[Image:KANSQR.jpg]]
 ** 差在那裡？
 *** 邊界傾斜
+[[Image:Perception4.1.png]]
 ** 雙可圖形
 *** Rubin's vase
+Rubin's_vase.gif
 ** 視覺解釋及記憶
+[[Image:Perception4.3.jpg]]
 *** 你看到什麼課本最後也有解釋
 ** 前面四張圖的結論
 * Lateral Geniculate Nucleus（側膝核）
+[[Image:Perception4.4.jpg]]
 **Geniculate with bent knee
 ** Magnocellular layers
 * Maps in LGN
+[[Image:Perception4.5.jpg]]
 ** retinotopic map
 ** retinotopic maps 中記錄的情況
+[[Image:Perception4.6.png]]
 *Structure of visual cortex
+[[Image:Perception4.7.jpg]]
 **Primary visual cortex
 **V1
 *Cortical magnification 示意圖《P.84 Figure4.18
 *Topographic map in cortex
+[[Image:Perception4.8.png]]
 *cortical magnification 實驗
+[[Image:Perception4.9.jpg]]
 *Columnar Structure
 ***orientation column《P.85 Figure 4.20 & 4.21
 ***ocular dominance column（單眼優勢）
+[[Image:Perception4.10.jpg]]
 *Hubel and Wiesel之Hypercolumn《P.86 Figure4.22
 *color
 **blobs cell 泡泡細胞
+[[Image:Perception4.11.png]]
 *Columns and hypercolumns
 **Hypercolumn by De Valois and De Valois
+[[Image:Perception4.15.jpg]]
 === Representation in V1 ===
 *high order vision
 **vision is constructive（視覺是建構的）
+[[Image:Perception4.12.jpg]]
 *context dependent
 **情境相依
+[[Image:Perception4.13.jpg]]
 *integration of local features（整合局部特徵）
+[[Image:Perception4.3.jpg]][[Image:Perception4.14.jpg]]
 [[知覺心理學 | 回上頁]]

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[編輯] Representation in V1

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