第三講:Neural Processing and Perception

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目錄

Neural Processing and Perception

Image:03color brain.png

Porcessing

Image:03processing.png

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

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