第三講：Neural Processing and Perception
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目錄
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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
- 其實都是retina ganglion cells的axon
- 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）
- Visual center for lower animals
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
- 80% cells 處理 10%的visual field
- Contralateral（對側） visual field
- 以visual field來分lateral projection
- Contralateral（對側） visual field
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)
- Gross et al. (1972)
