第四講：大腦與視覺

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[編輯] The Visual Cortex and Beyond

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

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

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

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

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）

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）