Ihminen havaitsijana: Luento 5. Jukka Häkkinen ME-C2000

Transkriptio

1 Ihminen havaitsijana: Luento 5 Jukka Häkkinen ME-C2000 Kevät

2 Luento 5 Näön perusprosessit Näköjärjestelmän rakenne 2

3 Verkkokalvon välittämä kuva maailmasta 1. Kontrastitieto: On- ja Off-rata 2. Ääriviivatieto: Lateraali inhibitio 3. Muutos ja pysyvyys: Nopeat ja hitaat muutokset 4. Värit: Sini-Kelta, Puna-Viher 3

4 Verkkokalvo koodaa kuvan kontrasteina 4

5 Center-surround reseptiivinen kenttä Sijoitetaan reseptiivisen kentän keskelle valotäplä. Osuu eksitatoriseen osaan reseptiivistä kenttää. Siirretään valotäplä inhbitoriseen osaan reseptiivistä kenttää Gangliosolu aktivoituu paljon = aktiopotentiaaleja tiheästi Gangliosolu aktivoituu vähän = ei aktiopotentiaaleja 5

6 Reseptiiviset kentät välittävät eteenpäin kontrastieroja ON-rata On-center / Off-surround Ympäristöä vaaleammat - - OFF-rata Off-center / On-surround Ympäristöä tummemmat + + ON/OFF-reseptiiviset kentät peittävät koko verkkokalvon = kaksi versiota näkymästä 6

7 Ääriviivatieto 7

8 Center-surround vuorovaikutus on lateraalia inhibitiota Reseptorit Gangliosolu Reseptorit On-center / Off-surround Horisontaalisolut Biplolaarisolut Amakriinisolut Gangliosolut Eksitatorinen yhteys = lisää seuraavan solun aktiviteettia Inhibitorinen yhteys = vähentää seuraavan solun aktiviteettia 8

9 Machin nauhat 9

10 Näkyy myös terävässä reunassa 1 0

11 Lateraali inhibition mekanismi Epäjatkuvuuskohdassa Inhibitio vaikuttaa eri tavalla, joten reuna-alue korostuu Kukin hermosolu inhiboi viereisiä hermosoluja (tässä esimerkissä!) 10% Tasavärisellä alueella inhibitio on kummaltakin puolelta sama. 11

12 Center-surround siis korostaa ääriviivoja D Kuva Gangliosolujen vaste 12

13 Reunat ovat tärkeämpiä kuin pinnat: Craik-O Brien-Cornsweet-illuusio 1 3

14 Reunat ovat tärkeämpiä kuin pinnat: Craik-O Brien-Cornsweet-illuusio 1 4

15 Craik-O Brien-Cornsweet-illuusio Illuusion perusidea: Reunan kontrasti määrittelee pinnan kontrastia

16 Aikaulottuvuus: Muutos ja pysyvyys 16

17 Nopeat ja hitaat gangliosolut Nopeat magnosellulaarigangliosolut M-solut Hitaat parvosellulaarigangliosolut P-solut Valon voimakkuus Valon voimakkuus Aika Aika Gangliosolun aktivaatio Aika Gangliosolun aktivaatio Aika Nopeat solut viestivät äkkinäisistä muutoksista, hitaat solut näkökentän rakenteesta 17

18 M-, P- ja K -radat Parvosellullaarirata (70 %) Magnosellulaarirata (10%) Koniosellulaarirata(10%) Pieni reseptiivinen kenttä Suuri reseptiivinen kenttä Ei center-surroundrakennetta Värierottelu Värisokeita Sininen-keltainen Lähellä foveaa Tasaisesti verkkokalvolla Tasaisesti verkkokalvolla Hitaita Nopeita Nopeus P:n ja M:n välissä Huono kontrastiherkkyys Hyvä kontrastiherkkyys Kontrastiherkkyys P:n ja M:n välissä Korkea näkötarkkuus Alhainen näkötarkkuus Näkötarkkuus P:n ja M:n välissä 18

19 Näkörata Optinen kiasma Lateral geniculate nucleus = LGN = ulompi polvitumake Superior colliculus = ylempi nelikukkula V1, Primaarinen näköaivokuori 19

20 Gangliosolutyyppi Aivokuoren V1 kerrokset Lähde: Nassi & Callaway (2009) Parallel processing strategies of the primate visual system. Nature Reviews Neuroscience 10,

21 Näkörata Lähde: Nassi & Callaway (2009) Parallel processing strategies of the primate visual system. Nature Reviews Neuroscience 10,

22 Näkörata 22

23 Näkörata Julie Blumberg & Gabriel Kreiman (2010) How cortical neurons help us see: visual recognition in the human brain. Journal of Clinical Investigation 120(9)

24 Ventraalinen rata Ventraalinen rata (Temporal) ITC = Inferior Temporal cortex PIT = Posterior IT CIT = Central IT AIT = Anterior IT 24

25 Vauriot Akromatopsia: värisokeus Form agnosia: näkee vain osia Prosopagnosia: kasvosokeus Topographic agnosia: visuaalinen navigoiminen vaikeaa Ventraalinen rata (Temporal) ITC = Inferior Temporal cortex PIT = Posterior IT CIT = Central IT AIT = Anterior IT 25

26 Dorsaalinen rata Dorsaalinen rata (Parietal) MT = Medial temporal Cortex MST = Medial superior Temporal Cortex Parietal lobe 26

27 Vauriot Akinetopsia: liikesokeus Hemispatial neglect: tarkkaavaisuus eí suuntaudu näkökentän puoliskoon Simultagnosia: vaikeus nähdä useita objekteja Optinen ataksia: vaikeus tarttua objekteihin visuaalisen tiedon avulla Okulaarinen apraksia: vaikeus liikuttaa silmiä haluttuun kohtaan Dorsaalinen rata (Parietal) MT = Medial temporal Cortex MST = Medial superior Temporal Cortex Parietal lobe 27

28 Otsalohko ja hippocampus Otsalohkovauriot Päätöksenteon ongelmat Riskinotto Sosiaalisen käyttäytymisen muutokset Vauriot hippocampuksessa Mieleenpainamisen ongelmat Navigoimisongelmat 28

29 Todellinen näkörata Felleman & van Essen (1991) Distributed hierarchical processing in primate cerebral cortex. Cerebral Cortex 1(1)

30 Ventraalinen ja dorsaalinen rata: Havaitseminen ja toiminta 30

31 Potilas DF Milner & Goodale: Dorsaalinen = toiminta, ventraalinen = havainto 31

32 Aivokuori V1: Monimutkaisempia reseptiivisiä kenttiä 32

33 33

34 Reseptiivinen kenttä Off-center / On-surround On-center / Off-surround On- ja Off-radat 34

35 Primaarinen näköaivokuori, V1 Viivalle herkän reseptiivisen kentän voi rakentaa pyöreistä reseptiivisestä kentistä 35

36 Herkkyyskäyrä 36

37 Yksinkertainen solu, simple cell Koko- ja suuntavalikoivuus Gabor-funktio 37

38 Muut solut Kompleksisolu: Koko- ja orientaatio-valikoivuus, mutta ei paikkavalikoivuutta Hyperkompleksi/End-stopped solu: pituusvalikoivuus 38

39 Primaarisen näköaivokuoren prosessointiyksikkö: Hypersarake Analysoi yhdestä verkkokalvon kohdasta Orientaatio Koko Liikesuunta Silmien väliset erot - stereonäkö 39

40 Hypersarake Blob Hypersarake Silmävalikoivat sarakkeet Orientaatiovalikoivat sarakkeet 40