第四講：大腦與視覺

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== The Brain and Seeing == == The Brain and Seeing ==
-* 視交叉示意圖+* 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？
-== 上丘 ==+* 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）
 +** lateral projection
 +*** visual field（視野）
-上丘 (Superior colliculus) 位於腦幹頂部，由多感覺細胞 (Multisensory cell) 組成，它在系統發育 (Phylogenetically) 中可以算是元老等級。它的功能主要是感知刺激傳來的方向，控制眼睛移動。+* Superior colliculus（上丘）
-* 系統發育方面+** location
-** 在低等動物中，上丘已經存在並且是腦中處理視覺的重要部分。在高等動物中，視覺皮層 (Visual cortex) 取代了上丘的地位而成為重要的處理視覺區。雖然如此，有一學說認為上丘是在處理視覺刺激方向方面還是有重要作用。+*** top of brain stem（腦幹）
-* 多感覺細胞+** function
-** 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。+*** Multimodal（多感道） input
-* 相互增強反應+*** control eye movement
-** 有研究指出，當視覺刺激和聽覺刺激同時傳到多感覺細胞時，多感覺細胞作出的反應會比只接受到視覺刺激或聽覺刺激時要大。所以聽覺刺激和視覺刺激可以相互增強多感覺細胞的反應。這樣的話，在同時出現微弱視覺刺激和聽覺刺激時的狀況下，有助於在感應刺激。 (Stein, Wallace and Meredith, 1995; Stein, Jiang, and Stanford, 2004)+** 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（側膝核）
 +** location
 +*** Thalamus（視丘）
 +** Geniculate
 +*** with bent knee
 +** Magnocellular layers
 +*** Layer 1,2 large-cell layers
 +*** Magnus Latin words mean『large』
 +** Parvocellular layers
 +*** Layer 3,4,5,6 small-cell layers
 +*** Parvus Latin words mean 『small』
 +** K cells
 +*** Sandwiched between 各layers
 +** Layers
 +*** 從內到外
 +*** 1,2,3,4,5,6
 +*** ipsilaterl fibers
 +*** contralateral fibers
 + 
 +* Maps in LGN
 +** retinotopic map
 +** retinotopic maps 中記錄的情況
 + 
 +* receptive fields properties of LGN
 +** 形狀
 +*** center surround
 +** lateral inhibition
 +*** strong
 +** 刺激特性
 +*** color
 +**** all parvocellular
 +**** color opponent (red/green, blue/yellow)
 +*** acuity
 +**** fovea附近最小
 +**** parvocellular < magnocellular
 +*** temporal variation
 +**** magnocellular cells反應快
 +** K cell?
 +**** multimodal (sound)
 +**** input from superior colliculus
 + 
 +* Possible function of the LGN
 +** relay of visual information
 +*** Input from Reticular activating system（網狀刺激系統）
 +**** attention?? arousal??
 +*** Input from Superior colliculus (K cells)
 +**** shut down vision under rapid eye movement
 +*** Feedback loop from Visual cortex（視覺皮質區）
 +**** ?????
 +**** sorting operation??
 + 
 +* Visual cortex
 +** occipital lobe（枕葉）
 +** cortical blindness（皮質視盲）
 +*** Scotomas（暗點）
 +*** Gordon Holmes
 +**** world war I
 +**** 腦傷
 +** topographic maps（地形圖）
 +** cortical magnification（皮質放大）
 + 
 +* 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
 + 
 +* response of single cell
 +** Hubel and Wiesel
 + 
 +* Function of V1 cell
 +** orientation selectivity（傾斜選擇性）
 +*** simple cells
 +** preferred orientation（傾斜的喜好）
 + 
 +* oblique effect傾斜效果
 +** 有些人不會有效果 meridional amblyopia（經線性弱視 ）
 +** 有些人比較沒有效果，可能與astigmatism有關
 +*** Meridional amblyopia （經線性弱視 ）
 +** Why oblique effect?
 +*** 可能較多horizontal- and vertical-oriented contours in environments
 +*** Neural plasticity（神經可塑性）
 + 
 +* complex cells
 +** select direction
 + 
 +* ocular dominance（單眼優勢）
 +** technic 2-DG
 +** binocular cells 雙眼細胞
 +*** 其實V1大部分是binocular cells
 +*** binocular disparity 雙眼像差
 +**** 雙眼影像位置不見得對應
 + 
 +* Hypercolumn 超柱型組織
 +** column的組合體
 +*** color
 +**** blobs cell 泡泡細胞
 +** Hypercolumn by De Valois and De Valois
 + 
 +* orientation
 +** 受刺激後腦內反應 （請參見color plate 1）
 + 
 +* beyond V1
 +** 超複雜系統
 +*** parietal stream 顱頂
 +**** dorsal stream 背側
 +**** M pathway
 +*** temporal stream 顳
 +**** ventral stream 腹側
 +**** P pathway
 +** M
 +*** V2, V3, MT
 +** P
 +*** V2, V4
 +** larger receptive field
 +** retinotopic map
 +** position invariance
 +** feedback loop
 + 
 +* Duality of visual processing 視覺歷程的雙重性
 +** 1960's
 +*** Ambient（周遭） and focal（中心）
 +** 1980's
 +*** Parietal stream (where) and temporal stream (what)
 +*** Dorsal stream and ventral stream
 +*** M pathway and P pathway
 + 
 +* P and M
 +** Schiller and Logothetis (1990) paradigm (with lesion technic)
 +*** result
 +** Specialized visual area
 +*** 不能主動lesion，只能觀察腦傷病人
 +*** Damage in interior part of the occipital lobe near junction with temporal lobe
 +**** Achromatopsia（無辨色能力）—loss of color vision
 +*** Damage to specitic portions of temporal lobe
 +**** Prosopagnosia（臉型失認）—inablility to face recognition
 +*** Damage in MT
 +**** Akinetopsia（動態失認）—cannot see motion
 +** relating neurophysiology
 +*** Phosphene（光幻視 ）
 +**** see light in complete darkness
 +*** visual hallucination（視幻覺）
 +*** transcranial magnetic stimulation 穿顱磁刺激
 +**** 強力磁場引發scotoma
 + 
 +* What cortical cells do?
 +** feature detector（特徵偵測器）? (Barlow, 1972)
 +*** ambiguity problem（模糊問題）
 +** Collaboration 合作
 +*** tilt aftereffect （傾斜後效 ）(adaptation（適應）)
 +*** tilt aftereffect 可能的解釋
 +*** sparse coding 稀疏編碼
 + 
 +* high order vision
 +** vision is constructive（視覺是建構的）
 +** context dependent 情境相依
 +** integration of local features（整合局部特徵）
 + 
 +[[知覺心理學 | 回上頁]]

在2010年10月18日 (一) 18:05所做的修訂版本

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？
  • 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）
    • lateral projection
      • visual field（視野）
  • 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（側膝核）
    • location
      • Thalamus（視丘）
    • Geniculate
      • with bent knee
    • Magnocellular layers
      • Layer 1,2 large-cell layers
      • Magnus Latin words mean『large』
    • Parvocellular layers
      • Layer 3,4,5,6 small-cell layers
      • Parvus Latin words mean 『small』
    • K cells
      • Sandwiched between 各layers
    • Layers
      • 從內到外
      • 1,2,3,4,5,6
      • ipsilaterl fibers
      • contralateral fibers
  • Maps in LGN
    • retinotopic map
    • retinotopic maps 中記錄的情況
  • receptive fields properties of LGN
    • 形狀
      • center surround
    • lateral inhibition
      • strong
    • 刺激特性
      • color
        • all parvocellular
        • color opponent (red/green, blue/yellow)
      • acuity
        • fovea附近最小
        • parvocellular < magnocellular
      • temporal variation
        • magnocellular cells反應快
    • K cell?
        • multimodal (sound)
        • input from superior colliculus
  • Possible function of the LGN
    • relay of visual information
      • Input from Reticular activating system（網狀刺激系統）
        • attention?? arousal??
      • Input from Superior colliculus (K cells)
        • shut down vision under rapid eye movement
      • Feedback loop from Visual cortex（視覺皮質區）
        •  ?????
        • sorting operation??
  • Visual cortex
    • occipital lobe（枕葉）
    • cortical blindness（皮質視盲）
      • Scotomas（暗點）
      • Gordon Holmes
        • world war I
        • 腦傷
    • topographic maps（地形圖）
    • cortical magnification（皮質放大）
  • 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
  • response of single cell
    • Hubel and Wiesel
  • Function of V1 cell
    • orientation selectivity（傾斜選擇性）
      • simple cells
    • preferred orientation（傾斜的喜好）
  • oblique effect傾斜效果
    • 有些人不會有效果 meridional amblyopia（經線性弱視 ）
    • 有些人比較沒有效果，可能與astigmatism有關
      • Meridional amblyopia （經線性弱視 ）
    • Why oblique effect?
      • 可能較多horizontal- and vertical-oriented contours in environments
      • Neural plasticity（神經可塑性）
  • complex cells
    • select direction
  • ocular dominance（單眼優勢）
    • technic 2-DG
    • binocular cells 雙眼細胞
      • 其實V1大部分是binocular cells
      • binocular disparity 雙眼像差
        • 雙眼影像位置不見得對應
  • Hypercolumn 超柱型組織
    • column的組合體
      • color
        • blobs cell 泡泡細胞
    • Hypercolumn by De Valois and De Valois
  • orientation
    • 受刺激後腦內反應 （請參見color plate 1）
  • beyond V1
    • 超複雜系統
      • parietal stream 顱頂
        • dorsal stream 背側
        • M pathway
      • temporal stream 顳
        • ventral stream 腹側
        • P pathway
    • M
      • V2, V3, MT
    • P
      • V2, V4
    • larger receptive field
    • retinotopic map
    • position invariance
    • feedback loop
  • Duality of visual processing 視覺歷程的雙重性
    • 1960's
      • Ambient（周遭） and focal（中心）
    • 1980's
      • Parietal stream (where) and temporal stream (what)
      • Dorsal stream and ventral stream
      • M pathway and P pathway
  • P and M
    • Schiller and Logothetis (1990) paradigm (with lesion technic)
      • result
    • Specialized visual area
      • 不能主動lesion，只能觀察腦傷病人
      • Damage in interior part of the occipital lobe near junction with temporal lobe
        • Achromatopsia（無辨色能力）—loss of color vision
      • Damage to specitic portions of temporal lobe
        • Prosopagnosia（臉型失認）—inablility to face recognition
      • Damage in MT
        • Akinetopsia（動態失認）—cannot see motion
    • relating neurophysiology
      • Phosphene（光幻視 ）
        • see light in complete darkness
      • visual hallucination（視幻覺）
      • transcranial magnetic stimulation 穿顱磁刺激
        • 強力磁場引發scotoma
  • What cortical cells do?
    • feature detector（特徵偵測器）? (Barlow, 1972)
      • ambiguity problem（模糊問題）
    • Collaboration 合作
      • tilt aftereffect （傾斜後效 ）(adaptation（適應）)
      • tilt aftereffect 可能的解釋
      • sparse coding 稀疏編碼
  • high order vision
    • vision is constructive（視覺是建構的）
    • context dependent 情境相依
    • integration of local features（整合局部特徵）

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