第四講：大腦與視覺

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 +== The Visual Cortex and Beyond ==
-== The Brain and Seeing ==+* Seeing as an active process
 +** 我們看東西是被動的嗎？
 +*** 錯覺輪廓 illusory contour
 +** 差在那裡？
 +*** 邊界傾斜
 +** 雙可圖形
 +*** Rubin's vase
 +** 視覺解釋及記憶
 +*** 你看到什麼課本最後也有解釋
 +** 前面四張圖的結論
 +*** 我們所見不是只有光學影像本身
 +*** 我們用眼睛及再加....來看
 +*** 本章主題就是....
 +*** ....是什麼？
-# 視交叉示意圖+=== 今天講「腦」《P.74 Gigure4.1》 ===
 +**訊息自網膜節細胞離開視網膜
 +**進入腦
 +**LGN -> visual cortex
 +**視覺經驗
 +* Optic Nerve 示意圖
 +[[Image:OpticNervePicture.jpg]]
 +** 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）
 +**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
 + 
 +* 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《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
 + 
 +*P.80 Figure4.9
 +**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
 + 
 +==== 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)《P.81 Figure4.12
 + 
 +=== Maps in Striate Cortex ===
 +*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）
 + 
 +*P.82 Figure4.13
 +**Hubel and Wiesel (1965)實驗結果
 +*Cortical magnification factor《P.82 Figure 4.14
 + 
 +*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）
 + 
 +*Hubel and Wiesel之Hypercolumn《P.86 Figure4.22
 +*color
 +**blobs cell 泡泡細胞
 +*Columns and hypercolumns
 +**Hypercolumn by De Valois and De Valois
 + 
 +=== Representation in V1 ===
 +*Representation
 +**假想在各層次之資訊表達的方式
 +**亦可視為「計算過程」
 +***希望把資訊由硬體（大腦）獨立出來，即可由不同的硬體（如電腦）表現同質的東西
 +**實際表現
 +***大腦神經興奮情況
 +*Representation示意圖《P.87 Figure4.24
 +*或許可能的腦內實際 《P.87 Figure4.25
 + 
 +=== Streams ===
 +*Neural Pathway
 +**大腦中資訊流向
 +**What, Where and How
 +*Dorsal pathway
 +**Where and How
 +*Ventral pathway
 +**What
 +*Brain Ablation《P.88 Figure4.26
 +*Visual pathway《P.88 Figure4.27
 +[[知覺心理學 | 回上頁]]

當前修訂版本

目錄

[編輯] The Visual Cortex and Beyond

  • Seeing as an active process
    • 我們看東西是被動的嗎？
      • 錯覺輪廓 illusory contour
    • 差在那裡？
      • 邊界傾斜
    • 雙可圖形
      • Rubin's vase
    • 視覺解釋及記憶
      • 你看到什麼課本最後也有解釋
    • 前面四張圖的結論
      • 我們所見不是只有光學影像本身
      • 我們用眼睛及再加....來看
      • 本章主題就是....
      • ....是什麼？

[編輯] 今天講「腦」《P.74 Gigure4.1》

    • 訊息自網膜節細胞離開視網膜
    • 進入腦
    • LGN -> visual cortex
    • 視覺經驗
  • Optic Nerve 示意圖

Image:OpticNervePicture.jpg

    • 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）
    • 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
  • 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

[編輯] 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《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
  • P.80 Figure4.9
    • Grating sti./ Contrast threshold

[編輯] 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

[編輯] 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)《P.81 Figure4.12

[編輯] Maps in Striate Cortex

  • 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）
  • P.82 Figure4.13
    • Hubel and Wiesel (1965)實驗結果
  • Cortical magnification factor《P.82 Figure 4.14
  • 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）
  • Hubel and Wiesel之Hypercolumn《P.86 Figure4.22
  • color
    • blobs cell 泡泡細胞
  • Columns and hypercolumns
    • Hypercolumn by De Valois and De Valois

[編輯] Representation in V1

  • Representation
    • 假想在各層次之資訊表達的方式
    • 亦可視為「計算過程」
      • 希望把資訊由硬體（大腦）獨立出來，即可由不同的硬體（如電腦）表現同質的東西
    • 實際表現
      • 大腦神經興奮情況
  • Representation示意圖《P.87 Figure4.24
  • 或許可能的腦內實際 《P.87 Figure4.25

[編輯] Streams

  • Neural Pathway
    • 大腦中資訊流向
    • What, Where and How
  • Dorsal pathway
    • Where and How
  • Ventral pathway
    • What
  • Brain Ablation《P.88 Figure4.26
  • Visual pathway《P.88 Figure4.27

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