Upload
dinhmien
View
244
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
korowe mechanizmy percepcji wzrokowej
Marcin SzwedInstytut Psychologii, Uniwersytet Jagielloński, Kraków
Marcin Szwed
Weizmann Neurospin Salpétrière
2001-2006 Doktorat, Weizmann Institute of Science, Neurobiology Department, Ahissar Lab
2007-2011 Human Frontier Science Program fellow, Stanislas Dehaene i Laurent Cohen (Cognitive Neuroimaging Unit / Szpital Salpétrière, Saclay/Paryż)
2011-2012 Visiting Scientitst, CNRS Research Center for Cognitive Psychology, Marsylia
2012-obecnie Instytut Psychologii, Uniwersytet Jagielloński
+ Szwed, Dehaene et al. Neuroimage (2011)
+ Reich, Szwed, Cohen, Amedi Current Biology(2011)
+ Siuda-Krzywicka, Bola et al., eLife (2016)
+ Boros et al., Neuroimage (2016)
+ other publications in Nature Neuroscience, Neuron, Behavioral and Brain Sciences...
(Robert Doisneau, 1956)
Marcin Szweddept of Psychology, Jagiellonian University, Kraków
limits of human brain plasitity, with or without sensory deprivation (blindness, deafness)
cognitive functions with an exclusive or prevalent development in humans, expecially reading
functional and structural MRI behavioural approachesspecial subject populations (illiterate, blind and sightedbraille readers, dyslexic children)
korowe mechanizmy percepcji wzrokowej
• percepcja wzorkowa porównywana jest do aparatu fotograficznego
• porównianie jest niewłaściwe• nie oddaje faktu, że obraz wzrokowy świata
jest aktywnie konstruowany przez mózg
(Kandell, Principles of Neural Science)
aktywna konstrukcja świata - złudzenia wzrokowe
aktywna konstrukcja świata odzyskanie wzroku w wieku dorosłym
• odzyskanie wzroku np.. w wyniku usunięcia katarakty• deficyt postrzegania odległości, wielkości• poczucie głębokiego zagubienia, długotrwałe upośledzenie• „bezustannie wyłapywał z otoczenia przeróżne szczegóły [...]
ale nie potrafił ich zsyntetyzować. [...] • W pełni funkcjonalne oko, siatkówka, nerw wzrokowy• Brak korowych mechanizmów aktywnie budujących obraz
świata
(Oliver Sacks, „Antropolog na Marsie”)
korowe mechanizmy percepcji wzrokowej
• percepcja wzorkowa porównywana jest do aparatu fotograficznego
• to porównianie jednak jest niewłaściwe• nie oddaje aktywnego, kreatywnego aspektu
percepcji wzrokowej• mamy wrażenie postrzegana jednolitego obrazu
świata• to co postrzegamy jest wynikiem współdziałania
wielu obszarów wzrokowych• koncepcja hierarchii
(Kandell, Principles of Neural Science)
(Gazzaniga 2004; za Konorski, 1967)
to co postrzegamy jest wynikiem współdziałania ok. 10 osobnych
obszarów wzrokowych
droga wzrokowa „co”
droga wzrokowa „gdzie”
schemat wykładu
reprezentacja świataw korze pierwszorzędowej
mechanizmy percepcji
koloru
pierwszorzędowa kora wzrokowa
reprezentacja świataw korze pierwszorzędowej
system wzrokowy
pierwszorzędowa kora wzrokowa
• Pierwszy i największy obszar wzrokowy
• Około 40% całej kory wzrokowej u naczelnych (Macacca mulata); u ludzi nieco mniej
• film – hubel i wiesel
główna rola pierwszorzędowej kory wzrokowej:
• przetwarzanie kontrastu lokalnego
• ustalanie orientacji konturów
• wysoka rozdzielczość reprezentacji
• mapy kolorów (inne fragmenty kory koduują kolory, inne orientację konturów)
(Hubel and Wiesel, 1986)
odzwierdzciedlenie korowe nie jestprostą kopią świata zewnętrznego
segregacja sygnału wzrokowegona lewą i prawą półkulę
powiększenie korowe:centrum vs. peryferie
(Króliczak; za Horton i Hoyt, 2001)
rozdzielczość w centrum pola widzenia jest wielokrotnie wyższa
niż w peryferii
sakadowe ruchy oka
• oko zwykle wykonuje kilka sakad na sekundę
• trwają 20–200 ms, w zależności od amplitudy (20–30 ms w czytaniu)
• podczas ruchu oka obraz tłumiony
• pozwalają skoncentrować się na wybranych fragmentach obrazu
(Yarbus, 1967)
obraz wzrokowy jest aktywnie tworzony
wydaje się nam, że widzimy więcej, niż widzimy rzeczywiście
„wielkie złudzenie” (Noe i O’Regan)
schemat wykładu
mechanizmy percepcji
koloru
Efekt stałości barwy
• Wraz z oświetleniem, gama kolorów odbierana przez oko zmienia się diametralnie
• Subiektywnie nie odczuwamy tego
Oko ludzkie – czopki i pręciki
system wzrokowy pozwala nam widzieć stałą strukturę świata w
obliczu zmiennych warunków oświetlenia, punktu widzenia, etc
Neuronalne podłożewidzenia barwnego
• Trzy typy czopków, wrażliwych na odmienne zakresy długości fal
proszę zwrócić uwagę na nakładające się zakresy wrażliwości każdego z czopków oraz zmiany czułości
24
Short – czopki krótkofalowe (S)Medium– czopki średniofalowe (M)Long – czopki długofalowe (L)Rods - pręciki
budowa siatkówki
• czopki znajdują się głównie w części centralnej siatkówki, natomiast pręciki na obrzeżach
teoria przeciwstawnychprocesów (Heringa)
• widzenie barw opiera się na przeciwstawnych parach kolorów: czerwonego i zielonego, żółtego i niebieskiego oraz białego i czarnego– powidoki barwne
• nie dotyczy wyłącznie siatkówki, ale również kory
• Kanał czerwono-zielony: różnica czopki L – czopki M
• Kanał niebiesko – żółty:różnica czopki S – czopki L+M
mechanizmprzeciwstawności
27obraz realny powidok barwny
Hierarchia neuronalna a neuropsychologia
Kora V4/V8kolorowe widzenie
Uraz:Achromatopsia
(Rafael Malach)
Patients with achromatopsica can not perceive color
see the world in gray- complain things look “dirty”
Achromatopsia: cortical color blindness
From Gazzaniga et al., 1999
31
Integracja barw
• kora V4/V8 integruje informacje z kory pierwszorzędowej
• zapewnia efekt stałości barwy
• uszkodzenia prowadzą do achromatopsji
droga wzrokowa „co”
droga wzrokowa „gdzie”
schemat wykładu
reprezentacja świataw korze pierwszorzędowej
mechanizmy percepcji
koloru
strumienie wzrokowe w korze mózgowej
Strumień GrzbietowyWidzenie dla
działania
Goodale, M.A. & Milner, A.D. (1992).Trends in Neurosciences 15: 20-25.
Strumień BrzusznyWidzenie dla percepcji
(Grzegorz Króliczak)
skaner MRI
BodźceCavina-Pratesi et al. (2007). PLoS ONE 2(5): e424
Brak przetwarzania wielkości przedmiotu
Perc
epcj
a
Dyskryminacjatekstury
Dyskryminacjawielkości
Dzia
łani
e
Przetwarzanie wielkości przedmiotu
Chwytanie Sięganie
Eksperyment 1
Czy fMRI wykaże rozdzielność między chwytaniem i spostrzeganiem trójwymiarowych przedmiotów?
% Z
mia
ny sy
gnał
u BO
LD
ChwytanieSięganieDyskryminacja wielkościDyskryminacja tekstury
>
0
1Eksperyment 1
0
1
IPS
PCS
Aktywacja w strumieniugrzbietowym
AIP u 9 Uczestników
Cavina-Pratesi et al. (2007). PLoS ONE 2(5): e424
(Grzegorz Króliczak)
ChwytanieSięganie
Dyskr. wielkości Dyskryminacja tekstury
>
%Zm
iany
sygn
ału
BOLD
0
1
Eksperyment 1
STS
Aktywacja w strumieniubrzusznym
LO u 7 Uczestników
Cavina-Pratesi et al. (2007). PLoS ONE 2(5): e424(Grzegorz Króliczak)
38
fMRI – rozdzielność strumieni wzrokowych
• taki sam bodziec• różne działania (chwytanie
vs. postrzeganie)• chwytanie – strumień
grzbietowy• postrzeganie – strumień
bruszny
(Grzegorz Króliczak)
Pasma wzrokowe w korze mózgowej - neuropsychologia
Goodale, M.A. & Milner, A.D. (1992).Trends in Neurosciences 15: 20-25.
Akinetopsia
Strumień BrzusznyWidzenie dla percepcji
Strumień GrzbietowyWidzenie dla
działania
(Grzegorz Króliczak)
Pacjenci ze ślepotą na ruchwidzą świat jakby w świetle stroboskopu
uszkodzenia pasma grzbietowego prowadzą do zaburzeń postrzegania
czasu i przestrzeni, np. do akinetopsji
Strumienie wzrokowe w korze mózgowej
Goodale, M.A. & Milner, A.D. (1992).Trends in Neurosciences 15: 20-25.
Strumień BrzusznyWidzenie dla percepcji
Strumień GrzbietowyWidzenie dla
działania
skaner MRI
fMRI
Ishai et al,2000
Agnozja twarzy(prozopagnozja)
strumień brzuszny - neuropsychologia
Fusiform damage:Impaired face recognition (prosopagnosia)
Gauthier, Behrmann and Tarr, 1999
CRAged 21Metabolic encephalopathy
SM
Aged 24Motor vehicle accident
Zachowanie widzenie przedmiotówUszkodzone widzenie twarzy
strumień brzuszny - neuropsychologiaAgnozja przedmiotów
(Ishai et al.., 2001)
Postrzeganie dla działania jest zachowane
(nietknięta funkcja strumienia grzbietowego)
Podsumowanie
Uszkodzenia strumienia brzusznego powodują utratę świadomego postrzegania specyficzą dla danej kategorii
obiektów twarzy – prozopagnozjaprzedmiotów – agnozja
Efekty uszkodzenia są „modularne” tzn. dotykają tylko treści przetwarzanych przez uszodzony region. Pozostałe
umiejętności postrzegania pozostają normalne
Strumień brzuszny a umiejętność czytania
• Rozpoznawanie twarzy i przedmiotów jest umiejętnością ewolucyjnie starą, z pewnym komponentem wrodzonym
• Pismo zostało wynalezione nie tak dawno (~5400 lat). Umiejętność czytania nie mogła wyewoluować w biologicznym tego słowa znaczeniu
• jakiej specjalizacji możemy się spodziewać w przypadku stuktur mózgowych odpowiedzialnych za czytanie?
Nobre et al., 1994Cohen et al., Brain, 2000Bolger et al. 2005Ben-Schahar, 2006
Obszar Formy Wzrokowej Słowa
„Badany zauważył nagle, że nie był wstanie przeczytać ani jednego słowa,podcas gdy był stanie bez problemupisać, mówić oraz rozpoznawaćotaczające go osoby i przedmioty”.
JJ Dejerine, 1892
„czysta” alexia
• poważne uszkodzenie umiejętności czytania
• rozpoznawanie przedmiotów i twarzy zachowane
• rozumienie słowa mówionego i sama mowa zachowane
• umiejętność pisania zachowana
silna specjalizacja może występować nie tylko dla twarzy i przedmiotów ale także w przypadku bodźców
kulturowych
droga wzrokowa „co”
droga wzrokowa „gdzie”
schemat wykładu
reprezentacja świataw korze pierwszorzędowej
mechanizmy percepcji
koloru
Kalat, „Biologiczne podstawy psychologii”, rozdział 6.2
LekturyFrith ”Od mózgu do umysłu”
Sacks „Antropolog na Marsie”-V.S. Ramachandran „Neuronauka o
podstawach człowieczeństwa”„Reading in the Brain” Stanislas Dehaene
„Visual Agnosia” Marta Farah
Moje kursy (2-5 rok):- Human Neuroscience (semestr L,
2018/9)(gościnnie)
wprowadzenie do psychofizjologii- wprowadzenie do neuroobrazowania
FilmyBrain Story, Supersense, Phantoms of
the Brain
Badaniamózgowe podstawy umiejętności
kulturowych
Granice plastyczności ludzkiego mózgu widziane przez pryzmat mózgu głuchych
i niewidomych
Staże badawcze
granty NCN, 7PR Unii Europejskiej
Internetwww.szwedlab.psychologia.uj.edu.pl
Dziękuje!