第四講：大腦與視覺

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在2010年10月20日 (三) 07:48所做的修訂版本 (編輯)
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** Phylogenetic（系統發生） – old ** Phylogenetic（系統發生） – old
*** 在低等動物中，上丘已經存在並且是腦中處理視覺的重要部分。在高等動物中，視覺皮層 (Visual cortex) 取代了上丘的地位而成為重要的處理視覺區。雖然如此，有一學說認為上丘是在處理刺激方向有重要作用。 *** 在低等動物中，上丘已經存在並且是腦中處理視覺的重要部分。在高等動物中，視覺皮層 (Visual cortex) 取代了上丘的地位而成為重要的處理視覺區。雖然如此，有一學說認為上丘是在處理刺激方向有重要作用。
-***** 有receptive fields—but ill-defined ON OFF+**** 有receptive fields—but ill-defined ON OFF
-***** 對stimulus之where反應,what較不反應+**** 對stimulus之where反應,what較不反應
-***** 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）
**** 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。 **** 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。

在2010年10月20日 (三) 07:51所做的修訂版本

The Brain and Seeing

  • 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
    • 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？
  • 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）
    • lateral projection
      • visual field（視野）
  • Superior colliculus（上丘）
    • location
      • 上丘位於腦幹頂部
    • function
      • Multimodal（多感道） input
      • 控制眼睛移動。
    • receptive field property（特性）
      • lose center surround
    • Phylogenetic（系統發生） – old
      • 在低等動物中，上丘已經存在並且是腦中處理視覺的重要部分。在高等動物中，視覺皮層 (Visual cortex) 取代了上丘的地位而成為重要的處理視覺區。雖然如此，有一學說認為上丘是在處理刺激方向有重要作用。
        • 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。
  • Lateral Geniculate Nucleus（側膝核）
    • location
      • 側膝核位於Thalamus（視丘）中，是它的其中一部分。
    • Shape
      • 形狀就好像一個彎曲的膝蓋 (Geniculate)
  • 側膝核分為六層，由細胞體組成。以細胞體大小分為大細胞層 (Magnocellular layers) 和小細胞層 (Parvocellular layers) 。
    • Magnocellular layers
      • Layer 1,2 large-cell layers
      • Magnus Latin words mean『large』
    • Parvocellular layers
      • Layer 3,4,5,6 small-cell layers
      • Parvus Latin words mean 『small』
    • K cells
      • Sandwiched between 各layers
    • Layers
      • 從內到外
      • 1,2,3,4,5,6
      • 每一層與同側纖維 (Ipsilateral fibers) 或對側纖維 (Contralateral fibers) 連接。
  • Maps in LGN
    • retinotopic map
    • retinotopic maps 中記錄的情況
  • receptive fields properties of LGN
    • 形狀
      • center surround
    • lateral inhibition
      • 有較強的側抑制效果
    • 刺激特性
      • color
        • all parvocellular
        • color opponent (red/green, blue/yellow)
      • acuity
        • fovea附近敏感度小
        • magnocellular敏感度會比parvocellular大
      • temporal variation
        • magnocellular cells反應快
    • K cell?
        • multimodal (sound)
        • input from superior colliculus
  • Possible function of the LGN
    • relay of visual information
      • Input from Reticular activating system（網狀刺激系統）
        • attention?? arousal??
      • Input from Superior colliculus (K cells)
        • shut down vision under rapid eye movement
      • Feedback loop from Visual cortex（視覺皮質區）
        •  ?????
        • sorting operation??
  • Visual cortex
    • occipital lobe（枕葉）
    • cortical blindness（皮質視盲）
      • Scotomas（暗點）
      • Gordon Holmes
        • world war I
        • 腦傷
    • topographic maps（地形圖）
    • cortical magnification（皮質放大）
  • 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
  • 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
  • response of single cell
    • Hubel and Wiesel
  • Function of V1 cell
    • orientation selectivity（傾斜選擇性）
      • simple cells
    • preferred orientation（傾斜的喜好）
  • oblique effect傾斜效果
    • 有些人不會有效果 meridional amblyopia（經線性弱視 ）
    • 有些人比較沒有效果，可能與astigmatism有關
      • Meridional amblyopia （經線性弱視 ）
    • Why oblique effect?
      • 可能較多horizontal- and vertical-oriented contours in environments
      • Neural plasticity（神經可塑性）
  • complex cells
    • select direction
  • ocular dominance（單眼優勢）
    • technic 2-DG
    • binocular cells 雙眼細胞
      • 其實V1大部分是binocular cells
      • binocular disparity 雙眼像差
        • 雙眼影像位置不見得對應
  • Hypercolumn 超柱型組織
    • column的組合體
      • color
        • blobs cell 泡泡細胞
    • Hypercolumn by De Valois and De Valois
  • orientation
    • 受刺激後腦內反應 （請參見color plate 1）
  • beyond V1
    • 超複雜系統
      • parietal stream 顱頂
        • dorsal stream 背側
        • M pathway
      • temporal stream 顳
        • ventral stream 腹側
        • P pathway
    • M
      • V2, V3, MT
    • P
      • V2, V4
    • larger receptive field
    • retinotopic map
    • position invariance
    • feedback loop
  • Duality of visual processing 視覺歷程的雙重性
    • 1960's
      • Ambient（周遭） and focal（中心）
    • 1980's
      • Parietal stream (where) and temporal stream (what)
      • Dorsal stream and ventral stream
      • M pathway and P pathway
  • P and M
    • Schiller and Logothetis (1990) paradigm (with lesion technic)
      • result
    • Specialized visual area
      • 不能主動lesion，只能觀察腦傷病人
      • Damage in interior part of the occipital lobe near junction with temporal lobe
        • Achromatopsia（無辨色能力）—loss of color vision
      • Damage to specitic portions of temporal lobe
        • Prosopagnosia（臉型失認）—inablility to face recognition
      • Damage in MT
        • Akinetopsia（動態失認）—cannot see motion
    • relating neurophysiology
      • Phosphene（光幻視 ）
        • see light in complete darkness
      • visual hallucination（視幻覺）
      • transcranial magnetic stimulation 穿顱磁刺激
        • 強力磁場引發scotoma
  • What cortical cells do?
    • feature detector（特徵偵測器）? (Barlow, 1972)
      • ambiguity problem（模糊問題）
    • Collaboration 合作
      • tilt aftereffect （傾斜後效 ）(adaptation（適應）)
      • tilt aftereffect 可能的解釋
      • sparse coding 稀疏編碼
  • 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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