第三講：Neural Processing and Perception

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*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
 +[[Image:03neual convergence.png]]
===Sensitivity vs Acuity=== ===Sensitivity vs Acuity===
*Neural convergence 愈大敏感度愈高 *Neural convergence 愈大敏感度愈高
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*請看p.44 圖2.35 *請看p.44 圖2.35
*trade-off *trade-off
 +[[Image:03trade-off sensitivity vs acuity.png]]
 +*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）p.54 圖3.2
 +[[Image:03Limulus.png]]
 +*運作原理
 +[[Image:03Limulus2.png]]
===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
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**也造成「錯覺」 **也造成「錯覺」
**Hermann grid（下圖） **Hermann grid（下圖）
 +[[Image:03lateral inhibition.png]]
===Hermann grid的可能原理交點上=== ===Hermann grid的可能原理交點上===
 +[[Image:03Hermann grid.png]]
 +[[Image:03Hermann grid2.png]]
===Hermann grid 在非交點=== ===Hermann grid 在非交點===
 +[[Image:03Hermann grid3.png]]
 +[[Image:03Hermann grid4.png]]
===另一種側抑制錯覺Mach band=== ===另一種側抑制錯覺Mach band===
 +[[Image:03Mach band.png]]
 +[[Image:03Mach band2.png]]
====Mach band可能原理==== ====Mach band可能原理====
 +[[Image:03Mach band3.png]]
 +[[Image:03Mach band4.png]]
 +[[Image:03Mach band5.png]]
===Simultaneous contrast=== ===Simultaneous contrast===
 +[[Image:03Simultaneous contrast.png]]
====Simultaneous contrast可能原理==== ====Simultaneous contrast可能原理====
 +[[Image:03Simultaneous contrast2.png]]
===A的灰與B的灰是一樣的！=== ===A的灰與B的灰是一樣的！===
 +[[Image:03Simultaneous contrast3.png]]
====不信遮一下==== ====不信遮一下====
 +[[Image:03Simultaneous contrast4.png]]
====這不能用側仰制！==== ====這不能用側仰制！====
 +[[Image:03Simultaneous contrast5.png]]
===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
 +[[Image:03fovea5.png]]
===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
 +[[Image:03receptive field.png]]
===Harvard Medical School=== ===Harvard Medical School===
*Kuffer (1953)在貓的retinal ganglion cell *Kuffer (1953)在貓的retinal ganglion cell
 +[[Image:03retinal ganglion cell.png]]
*Kuffer測量 *Kuffer測量
 +[[Image:03retinal ganglion cell2.png]]
*可能解釋 *可能解釋
 +[[Image:03retinal ganglion cell3.png]]
*Kuffer實驗情況 *Kuffer實驗情況
 +[[Image:03retinal ganglion cell4.png]]
 +
==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 ）

在2013年10月25日 (五) 10:41所做的修訂版本

目錄

Neural Processing and Perception

Image:03color brain.png

Porcessing

Image:03processing.png

複習Retina

Image:03retina.png

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

Image:03retina2.png

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

Image:03neual convergence.png

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

Image:03trade-off sensitivity vs acuity.png

  • trade-off sensitivity vs acuity

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

鄰近接受器產生抑制作用

Image:03neual convergence2.png

先從眼睛的演化來看

  • Limulus (horseshoe crab,鱟）p.54 圖3.2

Image:03Limulus.png

  • 運作原理

Image:03Limulus2.png

從眼睛的演化來看

Image:03Limulus3.png

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）

Image:03lateral inhibition.png

Hermann grid的可能原理交點上

Image:03Hermann grid.png Image:03Hermann grid2.png

Hermann grid 在非交點

Image:03Hermann grid3.png Image:03Hermann grid4.png

另一種側抑制錯覺Mach band

Image:03Mach band.png Image:03Mach band2.png

Mach band可能原理

Image:03Mach band3.png Image:03Mach band4.png Image:03Mach band5.png

Simultaneous contrast

Image:03Simultaneous contrast.png

Simultaneous contrast可能原理

Image:03Simultaneous contrast2.png

A的灰與B的灰是一樣的！

Image:03Simultaneous contrast3.png

不信遮一下

Image:03Simultaneous contrast4.png

這不能用側仰制！

Image:03Simultaneous contrast5.png

補充議題

  • 演化與人類網膜
    • fovea
    • 接受器的分佈

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

Image:03fovea5.png

最初的接受區（receptive field）

  • Hartline (1938) 青蛙實驗

Image:03receptive field.png

Harvard Medical School

  • Kuffer (1953)在貓的retinal ganglion cell

Image:03retinal ganglion cell.png

  • Kuffer測量

Image:03retinal ganglion cell2.png

  • 可能解釋

Image:03retinal ganglion cell3.png

  • Kuffer實驗情況

Image:03retinal ganglion cell4.png

processing 要進入腦中！

  • 由Optic nerve 經 Optic chiasm （Optic tract ）
  • 到 superior colliculus
  • 到 lateral geniculate nucleus

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）

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）

Lateral Geniculate Nucleus

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

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

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
    • 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

Grating sti./ Contrast threshold

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

  • 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

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)

Higher-level neuron

IT and FFA

  • Specificity coding
  • Distributed coding
  • Sparse coding

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

The Mind-body problem

  • Neural correlate of consciousness (NCC)
  • easy problem of consciousness
  • hard problem of consciousness
取自"http://wiki.kmu.edu.tw/index.php/%E7%AC%AC%E4%B8%89%E8%AC%9B%EF%BC%9ANeural_Processing_and_Perception"