Visuospatiaalinen hahmotus NMI- PR

Transkriptio

1 Visuospatiaalinen hahmotus NMI- PR

2 Vertailevan tutkimuksen menetelmistä Rat Radial Maze (Olton) (from Goodlett et al, 1992) Human Radial Maze (from Overman et al., Beh. Neurosci., 110: , 1996)

3 Vertailevan tutkimuksen menetelmistä Rat Morris Maze (from Goodlett & Johnson,1999) Human Radial Maze (from Overman et al., Beh. Neurosci., 110: , 1996)

4 Paikkasolut Paikkasolut prosessoivat spatiaalista muistia siitä, missä jokin on Korostunut esimerkiksi linnuilla, jotka säilövät ruokaa Hippokampuksessa 4

5 Hippokampus ja taksikuskit Lontoon taksikuskeilla on takanaan massiivinen harjoittelu siitä, missä mikin paikka on Aivokuvantamisella todettu, että taksikuskien hippokampus on suurempi kuin normaaleilla kontrolleilla (Maguire & al., 2000) 5

6 TEAR DUCT AND DRAINAGE CANAL PUPIL IRIS SCLERA

7 Silmä

8 Silmä Valoreseptorit Sauvasolut hämäränäkö ja liikkeen havaitseminen sensitiivisiä laajalle valospektrille eri erota värejä harmaan sävyjen erottelu Tappisolut värien erotteluun 8

9 Silmä Retinan keskellä tappeja tarkkaavaisuuden kohteena olevan objektin yksityiskohtainen havaitseminen Reunoilla sauvoja liikkeen havaitseminen perifeerisessä näössä 9

10 Värit Fotopigmentit aistivat valoa jokainen sensitiivinen eri aallonpituudelle kolmea eri tyyppiä sininen vihreä punainen (keltainen) Muut värit niiden yhdistelmiä 10

11 Värispektri Trichromatic (Young-Helmholtz) Theory:

12 Värit eri määrä tappisoluja pääosin punaisia (64%), vähän sinisiä (4%) huonompi sensitiivisyys lyhyille aallonpituuksille retinan keskellä ei sinisiä tappeja pienet siniset objektit katoaa fiksaatiossa 12

13 Sokea piste

14 Primaari visuaalinen kortex (V1) Yksikertaiset solut = reagoi tietyssä paikassa tiettyyn orientaatioon Kompleksit sovlut = reagoivat tietyssä orientaatiossa olevaan tietynsuuntaiseen liikkeeseen Hyperkompleksit solut = reagoivat tiettyihin kombinaatioihin (koko, muoto, orientaatio, suunta ja liike) 14

15 Havainnon muodostuminen koostuu useista toisistaan riippumattomista prosesseista. Pään sisällä ei ole katselijaa.

16 Valikoiva tarkkaavaisuus Feature Search: Find O Conjunction Search: Find O X O X X X X O X X X X X X X X O O X O X X O O O X O O X RT RT Set Size Set Size

17 Visuaalinen etsintä Feature Integration Theory (Treisman) kaksivaiheteoria preattentiivinen vaihe rekisteröi peruspiirteet kuten orientaatio ja väri attentiivinen vaihe yhdistää piirteet yhteen objekteiksi ja vaatii tarkkaavaisuutta teorian ongelma: myös kompleksi kohde voi hypätä esiin 17

18 Visuaalinen etsintä Merkityksen vaikutus Etsi 3 (eri kategoria) Etsi B (sama kategoria) A 3 X M J H F E K N G C A C N J H G E K B X F M

19 Valikoiva tarkkaavaisuus

20 Valikoiva tarkkaavaisuus Piirre, johon kiinnitetään huomiota säätelee siihen piirteeseen liittyvien aivoalueiden neuraalista aktiviteettiä 20

21 Näkeminen ja havaitseminen

22 Näköhäiriöt Sokeus on suhteellinen käsite, jolla tarkoitetaan erittäin voimakasta näön tarkkuuden heikkotta tai näkökentän kapeutta (alle 20 ) molemmissa silmissä synnynnäisen sokeuden esiintyvyys länsimaissa 1-8/ syntynyttä lasta kohden myöhempiä sokeutumisia noin 25% synnynnäisten määrästä 22

23 Visuaaliset häiriöt Synnynnäisistä visuaalisista häiriöistä kärsivillä usein muitakin vammoja 17% kuulovaurioita 46% epileptisiä kohtauksia 78% kehitysviivästymiä (Gradner, 1986; Wilkinson, 1987) Tyypillisiä aiheuttajia alhainen syntymäpaino perinnölliset häiriöt raskaudenaikaiset infektiot vaikea/avustettu synnytys 23

24 Silmän liikkeet Karsastus eli strabismus voi johtaa stereoskooppisen näön puutteeseen kaksoiskuviin (lapsilla harvinaisia, koska lapset pyrkivät häivyttämään toisen kuvan välttääkseen kaksoiskuvaa) Silmänliikkeiden häiriöt voivat johtua silmän lihaksiston häiriöistä tai keskushermostoperäisistä syistä, kuten vauriot (hapenpuute, infektiot) aivohermojen puristus (kallonsisäisen paineen kasvu) myrkytystilat 24

25 Muita näköhäiriöitä Ambylopia pysyvä tai hetkellinen näön tarkkuuden heikkeneminen ilman vauriota retinassa tai näköhermoradoissa voi ilmetä sekundaarisena verenkiertohäiriöissä tai kasvaimen aiheuttamissa puristustiloissa yleisin syy sensorinen deprivaatio varhaislapsuudessa lapsilla havaittu usein keskitasoa heikompi ÄO (Stewart-Brown ym. 1985) Akromatopsia eli värien erotteluvaikeus Prosopagnosia eli kasvojen tunnistusvaikeus (voi olla visuaalinen) 25

26 Takaraivolohkon vauriot Riippuen vaurioiden laajuudesta seurauksena voi olla havaintohäiriöt sokeista pisteistä kokonaiseen kortikaaliseen sokeuteen Lapsilla toipuminen huomattavasti suurempaa kuin aikuisilla usein jäännösoireina korkeamman tasoisia havaintoprosessoinnin häiriöitä 26

27 Kortikaaliset näköpuutteet (V1) Skotooma Quadrantanopia Hemianopia

28 Näkökenttäpuutokset

29 Visuaalinen ja spatiaalinen havainto

30 Erilaiset solut, eri kerrokset Syöttö muilta aivoalueilta Parvo syöttö muille aivoalueille: (1) muoto V3:lle, & (2) väri V4:lle Magno syöttö muille aivoalueille: (3) liike V5:lle

31 Makaki-apinan näköaivokuoren kytkentäkaavio

32 Tai yksinkertaisemmin V1-V2 V3 V4 V5 Liike: global & local Muoto Väri

33 Kaksi reittiä Missä, miten Mikä

34 Mitä -reitti Ventraalinen reitti temporaalilohkolle yhteys verbaaliseen tietoinen visuaalinen havaitseminen objektien tunnistaminen muisti allosentrinen: tuttujen suhteiden ja tilojen navigointi (kognitiivinen kartta) soluja, jotka reagoivat tiettyihin kohteisiin (esim. kädet, kasvot) 34

35 Missä -reitti Dorsaalinen reitti parietaalilohkolle tyhmä, ei yhteyttä verbaaliseen ehkä paremminkin Miten -reitti magnosellulaarisolu-yhteys myös superior colliculuksesta egosentrinen navigointi tilassa saattaa sisältää peilisoluja, jotka reagoivat toisen toimintaan 35

36 Kuinka havaitaan syvyys?

37 2 silmää

38 monokulaarinen vihje 1 Interpositio Takana oleva on kauempana

39 monokulaarinen vihje 2 Koon tuttuus: aiempi tieto koosta

40 Lineaarinen perspektiivi: Mitä kauempana, sitä pienempi monokulaarinen vihje 3-1

41 Jos kaksi objektia projektoituvat retinalle samansuuruisina, kauempana oleva nähdään suurempana. monokulaarinen vihje 3-2

42 Atmosfäärinen perspektiivi: Mitä kauempana, sitä epätarkempi (ja mitä enemmän roinaa välissä, sitä kauempana) monokulaarinen vihje 4

43 Liikeparallaksi: liikkuvan ohittaessa liikkumattomat, lähempänä olevan siirtyvät nopeammin monokulaarinen vihje 5

44 Muotovihjeet monokulaarinen vihje 6

45 monokulaarinen vihje 7 Paksu linssi - lähellä Ohut linssi - kaukana

46 binokulaarinen vihje 1 Konvergenssi: kulma kasvaa lähestyttäessä 45 20

47 binokulaarinen vihje 2 Retinaalinen eroavaisuus: Molemmilla silmillä on hieman eri näkökulma...

48 Visuaaliset prosessit Yleisin jako kolmeen osa-alueeseen (esim. Chalfant & Scheffelin, 1969) Spatiaalinen orientaatio (parietaali) Visuaalinen erottelu (okkipito-temp) Havaitun tunnistaminen (temporaali) ei kovin suurta yksimielisyyttä 48

49 Spatiaaliset prosessit Ei edelleenkään yksimielisyyttä Linn & Petersen (1985) Spatiaalinen havaitseminen kyky mieltää avaruudellisia suhteita Mentaalinen rotaatio kyky kääntää ja pyöritellä mielessään 2- ja 3- ulotteisia kuvia tai kuvioita Spatiaalinen visualisaatio kyky käsitellä spatiaalista informaatiota useissa vaiheissa ratkaisuun pääsemiseksi 49

50 Sukupuolierot Meta Analysis (N = 286) (Voyer, Voyer & Bryden, 1995) Card Rotations (.31) Embedded Figures (.18) 3-D Mental Rotations (.67) Paper Folding (.12)

51 Havainnon oppimisen kaksi mekanismia Bottom-up: adaptaatio toistuvan ärsytyksen aikaansaama hermoverkon automaattinen muovautuminen Top-down: perseptuaalinen oppiminen ylempien aivorakenteiden ohjaama alempien aivorakenteiden asteittainen erikoistuminen 51

52 Reverse Hierarchy Theory TRENDS in Cognitive Sciences Vol.8 No.10 October 2004 e effective if subjects start ve to more difficult conining with easy conditions inforced a dog s salivation llowing its seeing a circle the dog could not avoid he circle, as well. Only by ing along the continuum, ood performance for small enon was subsequently (of different degrees of Reverse Hierarchy Theory: visual system hierarchies of areas and cell types Explicit feedback connections stimulus Implicit feedforward connections TRENDS in Cognitive Sciences hardest diate smallest TRENDS in Cognitive Sciences Figure 4. Reverse Hierarchy Theory. Initial vision at a glance depends on high-level object and category representations built by implicit hierarchical processing [62].In this way, initial high-level learning transfers over basic stimulus parameters [21]. Later vision with scrutiny is a return to simple feature details available at low levels [62]. Thus, later low-level learning is parameter-specific, being a low-level modification by guided return down the Reverse Hierarchy [21]. Currently, psycho-anatomical assumptions go beyond

53 progressively established which integrates task-relevant The holistic nature of expert performance is captured RHT: Visuaalisen oppimisen vaiheet 462 Opinion TRENDS in Cognitive Sciences Vol.8 No.10 October 2004 anterior IT Perceptual learning stages IT IT Complex Simple (a) original detector diversity low signal-to-noise (b) enhanced detectors in expert system TRENDS in Cognitive Sciences Figure 5. From naïve to trained to expert performance. (a) Naïve performance is based on activity at high-level cortical representations (which are formed by fast feedforward processing; arrows at left). This representation suffices for normal daily activity when scenes are simple and meet expectations. For difficult conditions and unexpected circumstances, conscious vision must seek details of the scene in lower areas, depending on top-down guidance over activated pathways. Training for these tasks enables subjects to perform this backward search more efficiently and to use the most appropriate level for the task on a trial-by-trial basis (dotted downward arrows). (b) Highly trained subjects have modified receptive fields first at higher and then also at lower cortical levels. Experts are those whose higher level representations have been modified by adding weight to appropriate inputs and pruning uninformative inputs (for the trained task). Performance can thus once again depend on higher, more generalizing, units.

54 EUREKA- ilmiö

55 erception. Recent ceptual plasticity manifestations ceptual learning. between these effects is that in the experiment, following the single Ahissar, M., & easy-case Hochstein, Eureka S. (1997). exposure, Task difficulty hard-case and perceptual specifity learning of perceptual was learning. enabled, but still required; Nature, no 387, such training is needed for Figure I e defined by their er in which they ctive underlying rning, defined as bility to perform lassic review and rgue that what e accessibility of e absence of such ions [3]. We shall T) of perceptual mprovement larided increase in el task-relevant s subserved by a ons that enhance ormation (see [4] ilar concept). rocesses during ing the first few nly the first are presentation of similar stimuli a task that was almost never learned without the Eureka enabling experience. Thus, it appears that similar top-down control or guidance mechanisms influence both perceptual learning and conscious perception. An important difference here. to.huji.ac.il). Figure I.

56 Figure 1. A hint for understanding the image in Box 1. A few lines draw attention to those aspects that are essential for perceiving a bearded figure. Now return to Box 1 on the preceding page to see how this clue has affected your perceptual system, set of stimuli whose fixed, then changin stimulus would lea population of neuro major bulk of plast ment occurred at transfer to these n performance would requiring a process learning resulted fr largely transfer to n possibilities are sch Simple and Comple neurons (inferotemp This psycho-ana psychophysical stud plasticity from the d dimensions such as and orientation (e.g produced contradict ficity even when exp example, Karni and ficity, including to th 458 vihje Opinion TRENDS in Cognitive Sciences Vol.8 No.10 October 200

57 erception. Recent ceptual plasticity manifestations ceptual learning. e defined by their er in which they ctive underlying presentation of similar stimuli a task that was almost never learned without the Eureka enabling experience. Thus, it appears that similar top-down control or guidance mechanisms influence both perceptual learning and conscious perception. An important difference between these effects is that in the experiment, following the single easy-case Eureka exposure, hard-case perceptual learning was EUREKA! enabled, but still required; no such training is needed for Figure I here. rning, defined as bility to perform lassic review and rgue that what e accessibility of e absence of such ions [3]. We shall T) of perceptual mprovement larided increase in el task-relevant s subserved by a ons that enhance ormation (see [4] ilar concept). rocesses during ing the first few nly the first are to.huji.ac.il). Figure I.

58 Spatiaalinen avaruus

59 Escherin kuvat Aivot eivät muodosta yhtä kuvaa, siksi osat tuntuvat mahdollisilta, vaikka tarkempi suhteiden vertailu tekee hahmosta mahdottoman.

60

61 Thatcher illuusio

62 Piirteet analysoidaan yksittäisinä suhteessa muistiainekseen

63 Vihannespuutarhuri

64 Parietaalisyndroomat Optinen ataksia Konstruktionaalinen apraksia Hemispatiaalinen neglect Balintin syndrooma Ideomotorinen apraksia 64

65 Optinen ataksia Potilaalla on vaikeuksia visuaalisesti havaittujen esineiden tavoittelussa Voi lähteä oikeaan suuntaan, mutta menee sitten kahmimiseksi potilas saattaa kyetä arvoimaan suuntia ei siis ainoastaan havaintohäiriö 65

66 Konstruktionaalinen apraksia Vaikeuksia rakentaa tai tuottaa kaksitai kolme-ulotteisia kuvioita LHD03 LHD08 LHD01 LHD10 MODEL MODEL MODEL MODE DEL RHD01 RHD06 RHD10 RHD05 66

67 Konstruktionaalinen apraksia Vasemman ja oikean aivopuoliskon vaurioilla eri oireet (local-global) A. B. LHD RHD LHD A of M's RHD G of K's D of Y's S of J's 67

68 Konstruktionaalinen apraksia Todennäköisesti monisyinen häiriö Useita eri tekijöitä spatiaalis-havaintopohjaiset motorisen suunnittelun visuo-motorinen integraatio sarjallinen suunnittelu (eksekutiivinen kontrolli) 68

69 Hemispatiaalinen neglect neglect =huomiottajättäminen Vaikeus havaita, reagoida tai suuntautua ärsykkeisiin, jotka esitetään kontralateraalisti vauriopuoleen nähden Vasen neglect yleisempää kuin oikea 69

70 Hemispatiaalinen neglect Figure copy task Line cancellation task Line bisection task 70

71 Hemispatiaalinen neglect Koskee niin havaintoa kuin mielikuvia Fellini Mikä luku on 12 ja 18 välissä keskellä? (Zorzi ym. 2003) 71

72 Balintin syndrooma Optinen ataksia Simultagnosia = pystyy kiinnittämään huomiota ainoastaan yhteen ärsykkeeseen kerrallaan molemminpuolinen okkipitoparietaalivaurio 72

73 Ideomotorinen apraksia Kykenemättömyys suorittaa opittuja liikkeitä Suurimmat vaikeudet suoritusten pantomiimissa (sahaaminen, puhelimeen vastaaminen), paranee imitaatiossa, paras suoritus oikeilla esineillä Vaurio: vasen IPL tai SMA 73

74 Tutkimuksesta

75 Testaamisesta: Tunnistaminen Visuaalinen identifikaatio piirroskuvien tunnistaminen (esim. Bostonin nimeämistesti) oikeiden esineiden tunnistaminen kuvien ja niitä esittävien esineiden yhdistäminen Kasvojen tunnistaminen tutut kasvot tuntemattomat kasvot Yleisten symbolien tunnistaminen logot, numerot, kirjaimet 75

76 Testaamisesta: Piirteiden erottelu Suuntaorientaatio esim. viivojen suunnat Kuvio-tausta -erottelu Muodontunnistus Päällekkäiset kuvat Fragmentaariset kuvat epätarkat osittaiset Liikkeen ja liikkeen suunnan hahmottaminen 76

77 Testaamisesta: Suunnat ja tilat Vasen -oikea erottelu itsestä ja toisesta Käsitteiden hallinta päällä, sivulla, takana, edessä, jne. Paikan muistaminen suhteessa tilaan: piilotustehtävät suhteessa toisiin esineisiin (kuviosarjan muistaminen) suhteessa itseen Kartan piirtäminen esim. oma huone, tutkimushuone, piha, luokka, Suomi 77

78 Testaamisesta: Konstruktiot Kompleksien kuvien havainnointi kuvasta kertominen reitin piirtäminen, kertominen Etsi samanlainen visuaalinen etsintä muistipelikortit Piirtäminen Reyn kuvio, ihminen, polkupyörä, kreikkalainen risti Yksinkertaiset palapelit 78

79 Testaamisesta: Muisti Työmuisti kuviosarjojen muistaminen Corsi Mallista piirretyn muistaminen välitön viivästetty Toistuvat kuviot Kuviomuistitesti Merkkikoe (merkkien muistaminen) Piilotetun tai poistetun muistaminen Kim -leikki 79

80 Testaamisesta: Suunnittelu Palapelien tekeminen ja muu kokoaminen (lego-rakennelmat) Kuutiotehtävät Päättely visuospatiaalisten suhteiden perusteella Ravenin matriisit Piirtäminen Reyn kuvio 80

81 Spatiaalisuus ja motoriikka Parietaalialueet ja frontaalialueet (motoriset alueet) erittäin tiukasti yhteydessä toisiinsa Missä-prosessointi hyvin pitkälle Miten-prosessointia Tavoittelu, liikkuminen, tasapaino, kaikki motoris-spatiaalisia prosesseja 81

82 Kiitos