Good Mood

Nevrovitenskap forskning i løpet av de siste 40 årene har avdekket at det er omtrent 30 forskjellige visuelle områder i primat hjernen, og som innenfor disse områdene det er parallelle strømmer av behandling og forskjellige moduler (1, 2). Men hvordan er neuronal aktivitet i ulike områder relatert til våre bevisste visuell persepsjon? Hvordan kan våre enhetlig visuell opplevelse være basert på nevrale aktiviteten spredt over distinkte strømmer av behandling i flere hjerneområder? Svarene på disse spørsmålene har dyptgripende implikasjoner for vår forståelse av forholdet mellom sinn og hjerne., Mens tidligere banebrytende arbeid fokusert på avgrensing av visuelle områder i hjernen og nervecellene’ grunnleggende svar egenskaper, nyere forskning forsøk på å utsette roller ulike områder spille i persepsjon og i hvilken grad det er hierarkier av visuelle beregninger.

Bevisste visuelle opplevelsen er antatt å være basert på aktiviteten i visual områder av hjernebarken, som mottar input fra netthinnen. Tidlig kortikale strukturer er ordnet topografisk med hensyn til den visuelle verden., Dette topografi kan utnyttes til å undersøke rollen til forskjellige visuelle områder i persepsjon. For eksempel nevronal aktivitet i visuelle cortex kan være lokalt blokkert av transkraniell magnetisk stimulering (TMS) og effekten på visuell persepsjon i den tilsvarende del av det visuelle feltet kan vurderes. Kamitani og Shimojo (3) kort (40-80 ms) presenterte et stort rutenett mønster til menneskelige observatører, og etter et opphold på 80-170 ms, en enkelt puls av TMS ble gitt til occipital lobe., Den TMS forårsaket observatører til å oppfatte en sirkelformet oppdateringen av homogen farge i det visuelle feltet på motsatt side av den siden av hjernen gitt TMS (TMS-indusert scotoma). Når den visuelle stimulus var en rist består av parallelle linjer snarere enn en rettlinjet grid, scotoma ble forvrengt og viste seg å være en ellipse med sin korte akse langs konturene. Dette kontur-avhengige forvrengning dukket opp for å reflektere lang rekke interaksjoner mellom nevroner selektivt lydhør overfor lignende orientering (4)., Det er interessant at fargen oppfattes inne i scotoma var konsistent med at bakgrunnen, som ble presentert etter, og ikke før, rutenett eller rist. Dermed synes det å være fylling-bakover i tid for å kompensere for lokal informasjon blokkert av TMS. Dette er bare ett eksempel fra en stor mengde bevis som tyder på at nevrale aktiviteten i tidlig visuelle cortex er nødvendig for bevisst opplevelse av persepsjon, og at nevrale forbindelser og interaksjon på disse nivåene gjenspeiles i innholdet i persepsjon.,

Persepsjon er faktisk en langt mer kompleks enn en enkel topografisk representasjon av den visuelle verden. Det primære målet er å gjenopprette funksjonene i ytre objekter—en prosess som kalles bevisstløs slutning av von Helmholtz (5, 6). Det vi ser er faktisk mer enn hva som er avbildet på netthinnen. For eksempel, vi oppfatter en tre-dimensjonal verden full av gjenstander til tross for at det er en enkel to-dimensjonal på hver netthinnen. Generelt er det en bestemt retinal bildet kan tilsvare mer enn ett objekt., For eksempel, en rund lapp av lyset på netthinnen som kan resultere i å vise en sylinder på slutten eller en rund ball fra alle perspektiv. Dermed oppfatning er uunngåelig en tvetydighet-løse prosessen. Det perseptuelle systemet generelt når den mest plausible global tolkning av retinal input ved å integrere lokale indikatorer, som vil bli illustrert i tilfellet med letthet oppfatning neste.

Svart-hvitt-fotografier gjøre det klart at letthet alene formidler en stor del av informasjonen., Oppfatningen av letthet er langt fra en «pixel-til-pixel» representasjon av nivået på netthinnen. Det er faktisk sterkt påvirket av konteksten. Dermed en grå stykke papir vises mørkere hvis det er omgitt av hvite enn svarte (Fig. 1A). Selv om dette avviket av letthet oppfatning fra den fysiske virkelighet kan synes å være et tilfelle av en perseptuell feil, og den romlige vekselsvirkningene underliggende det kan ha en viktig perseptuell hensikt. Vi oppfatter overflate letthet for å være konstant over overraskende store endringer i ambient belysning, et fenomen som kalles letthet utholdenhet., I dette eksempelet, som i andre tilfeller av perseptuell utholdenhet, belysning og lysforhold påvirker retinal bilde av objekter, og omfattende romlig integrering og normalisering er utført for å gjenopprette den konstante egenskaper på objektene selv.

På hvilket punkt i visual veien fra netthinnen til mange cortical visual områder gjør den nevrale aktiviteten i samsvar med hva vi oppfatter?, Gjør nerveceller i retina, primære visuelle cortex (V1), og høyere nivå kortikale områder bidrar til oppfatningen like? Eller i stedet, gjør oppfatning har en bestemt locus i hjernen? For å takle disse spørsmålene, Paradiso og medarbeidere (7, 8) vurdere beregninger nevroner utføre i forskjellige visuelle områder og i hvilket omfang nevrale svarene korrelerer med enten fysisk eller perseptuelle egenskaper til objektene. De fant at svarene av nerveceller i retina og visuell thalamus, avhenger av nivået, men at de ikke korrelerer med oppfattet letthet., Disse nevroner synes først og fremst å kode informasjon om plasseringen av konturer i den visuelle scenen. Bare i V1 var det celler som hadde funnet svar korrelert med opplevd letthet (Fig. 1B). De fant også at den gjennomsnittlige svar av nevroner i V1 er letthet konstant. Dermed respons av nevroner er relativt immune mot endringer i den totale belysning—en eiendom uten letthet som ville være av liten atferdsmessige verdi., Disse funnene tyder på at letthet informasjon er først eksplisitt representert i visuelle cortex og at svarene korrelert med visuell persepsjon bygge i etapper over flere visuelle områder. Resultatene kombinert med funn fra andre laboratorier tyder på at tidlig visuell prosessering fokuserer på utvinning av objektet konturer, videreforedling stadier er involvert med beregning av letthet og senere behandling tildeler farge til objekter.,

Som nevnt tidligere, det visuelle systemet har den vanskelige oppgaven med å forstå en kompleks tredimensjonal verden fra to-dimensjonale bilder på hver netthinnen. Bilder av objekter på avstand andre enn ved fiksering flyet er anslått til ulike relative posisjoner på to retinas. Den relative posisjonen forskjell, kalt kikkert ulikheter, gir et viktig signal til hjernen er beregning av avstand. Imidlertid, det er mye mer til avstand oppfatning enn tolkningen av kikkert forskjell., Vurdere en retinal bilde av et kors med krysset forskjeller (forskjeller som fører til persepsjon av objekter som er nærmere enn flyet av fiksering) lagt til endene av den horisontale armer. På grunn av ulikheter, de vertikale kantene på den horisontale armer kan være entydig identifisert som å være nærmere observatør, mens dybden av den horisontale kantene er fortsatt uklart fordi det er ingen fast misforhold mellom de to retinal bilder., To forskjellige tre-dimensjonale objekter er like konsistent med retinal bilde: en horisontal bar foran en loddrett strek og et kors med horisontal armene bøyd fremover. Men, mennesker og aper nesten alltid oppfatter det tidligere (9, 10). Hjernen velger en tolkning blant de mulige overflatestrukturer.

dårligere temporal cortex (IT) representerer den siste fasen av den visuelle vei avgjørende for objekt anerkjennelse. Nevroner i DET svarer til form, farge eller tekstur., Nyere studier viser at mange nevroner også formidle informasjon om ulikheter (11) og ulikheter graderinger (12). Disse funnene føre til en ny oppfatning at DET er involvert i noen aspekter av dybde persepsjon. Faktisk aktivitet av noen nevroner inneheld informasjon om den relative dybde bestilling av overflater i stedet for den lokale absolutt forskjell signaler av stimulus. For eksempel, en befolkning på DET nevroner reagerer sterkere til en horisontal bar foran en vertikal linje enn til en vertikal stolpe i front av en horisontal bar, uavhengig av om krysset eller uncrossed forholdene er lagt til (Fig., 2). Andre celler foretrekker forskjellige overflatestrukturer. Denne virkemåten til DET nevroner er i motsetning til det som skil-selektiv V1 nevroner som svarer til lokale absolutt forskjell (13). Dermed er veien fra V1 til DET forvandler informasjon om kikkert misforhold som er basert på optikk i øyet til en sensorisk relevant representasjon av informasjon om overflatestruktur.

studier av letthet persepsjon og dybdesyn føre til en lignende konklusjon om forholdet mellom hjerne aktivitet og bevisste visuell persepsjon. Heller enn å være basert på nevrale aktiviteten i ett spesielt område, visuell persepsjon innebærer progressiv beregninger som er spredt over flere hjerneområder., Både tidlig områder, som i den TMS studere, og senere områder, som i studien av området DET, er involvert i persepsjon. Det visuelle systemet mesterlig gjenoppretter informasjon om objektene i vårt miljø basert dels på prosesser for integrering og normalisering, og dels på hard-kablet sannsynlighetene for hvilke objekter som er mest sannsynlig å resultere fra bestemte retinal bilder.