第三講：Neural Processing and Perception

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	***[https://www.youtube.com/watch?v=XLGXAiSpN00 臉形失認]		***[https://www.youtube.com/watch?v=XLGXAiSpN00 臉形失認]
	*Gross et al. (1972)		*Gross et al. (1972)
		+	===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

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在2013年10月13日 (日) 23:12所做的修訂版本

目錄 1 Neural Processing and Perception 1.1 複習Retina 2 Neural convergence 2.1 Sensitivity vs Acuity 2.2 Neural convergence... 2.3 鄰近接受器產生抑制作用 2.4 先從眼睛的演化來看 2.5 從眼睛的演化來看 2.6 lateral inhibition 2.7 Hermann grid的可能原理交點上 2.8 Hermann grid 在非交點 2.9 另一種側抑制錯覺Mach band 2.9.1 Mach band可能原理 2.10 Simultaneous contrast 2.10.1 Simultaneous contrast可能原理 2.11 A的灰與B的灰是一樣的！ 2.11.1 不信遮一下 2.11.2 這不能用側仰制！ 2.12 補充議題 2.13 最初的接受區（receptive field） 2.14 Harvard Medical School 3 processing 要進入腦中！ 3.1 Optic Nerve 3.2 Superior colliculus（上丘） 3.3 Lateral Geniculate Nucleus 3.4 Maps in LGN 4 Structure of visual cortex 4.1 Retinal map 4.2 Receptive Fields of the Striate Cortex 4.3 到此的Receptive Field的特性 4.4 Grating sti./ Contrast threshold 4.5 Selective adaptation 4.6 圖3.31 p.67之說明 4.7 Selective adaptation之結果 4.8 Selective Rearing 4.9 Higher-level neuron 4.10 IT and FFA 4.11 Sensory coding 4.12 The Mind-body problem

Neural Processing and Perception

複習Retina

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

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

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

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

先從眼睛的演化來看

• Limulus (horseshoe crab,鱟）p.54 圖3.2

從眼睛的演化來看

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）

Hermann grid的可能原理交點上

Hermann grid 在非交點

另一種側抑制錯覺Mach band

Mach band可能原理

Simultaneous contrast

Simultaneous contrast可能原理

A的灰與B的灰是一樣的！

不信遮一下

這不能用側仰制！

補充議題

• 演化與人類網膜
  • fovea
  • 接受器的分佈
  • Fovea
  • Fovea 中的接受器
  • 不同區域的分佈
  • 離開網膜
    • 由視神經離開

最初的接受區（receptive field）

• Hartline (1938) 青蛙實驗

Harvard Medical School

• Kuffer (1953)在貓的retinal ganglion cell
• Kuffer測量
• 可能解釋
• Kuffer實驗情況

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

• 在更高層
  • Inferotemporal (IT) cortex
  • fusiform face area (FFA)
    • prosopagnosia
    • 臉形失認
• Gross et al. (1972)

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