Der optische Weg

In diesem Kapitel befassen wir uns mit der Verarbeitung von Informationen und konzentrieren uns auf die Erläuterung der optischer Weg.

Da der RetinaDer visuelle Reiz wird in elektrischen Reizen kodiert und verlässt das Auge, gelangt zum "Optical Path", zum lateralen Geniculate Nucleus und zum Gehirn, wo die Informationen neu kodiert und in verschiedenen Regionen der Kortikalis und in extra gestreiften Bereichen verteilt werden. Mal sehen, was passiert.

Der optische Weg

Bisher haben wir was gesehen Was ist in der Netzhaut passiert?Nun gelangt das erzeugte Signal zum optischen Weg und erreicht den Lateral Geniculate Nucleus (NGL) im Thalamus, aus dem Fasern austreten, von denen die meisten in den gestreiften Kortex der Okzipitallappen gelangen.

Wir könnten sagen, dass 90% der Fasern, die aus der Sehnerv (NO) erreichen den Nucleus geniculatum lateralis, während die anderen 10% zu den Colliculi superiores gehen, die für die Regulierung der Augenbewegungen verantwortlich sind. Der Nucleus geniculatum lateralis erhält nicht nur Fasern des Sehnervs, sondern auch Fasern aus anderen Strukturen, wie der Rinde, dem Hirnstamm oder anderen Regionen des Thalamus.

Eine wichtige Tatsache, die kürzlich beobachtet wurde, ist, dass für jeden 10-Stimulus, der von der Netzhaut kommt, nur vier in Richtung Cortex abfliegen, was bedeutet, dass der lateral geniculierte Kern als Filter fungiert. Es ist auch eine andere Tatsache, dass der seitliche geniculierte Kern Fasern aus beiden Augen erreicht, es ist ein bilaterales Organ, das in 6-Schichten organisiert ist, die jeweils einem Auge entsprechen, sodass ein Auge Fasern an die 1,4- und 6-Schichten sendet und der andere zu den 2-, 3- und 5-Schichten. 

In den Schichten des lateralen Genikularkerns bleibt die Retinotopenkarte erhalten, so dass jeder Punkt des lateralen Genikularkerns einem bestimmten Punkt der Netzhaut entspricht und ein benachbarter Punkt im lateralen Genikularkern wiederum einem zusammenhängenden Punkt in der Netzhaut entspricht.

Arten von Zellen, die den lateral geniculierten Kern erreichen

Es gibt drei Arten von Zellen, die den Nucleus lateral geniculate von der Netzhaut erreichen:

• Die P-Zellen, des parvozellulären Signalwegs, der auf anhaltende Reize reagiert, mit Synapsen in den 3,4,5- und 6-Schichten.
• M Zellen, des magnozellulären Pfades, der in Form von Bursts reagiert und der in den 1- und 2-Schichten synapse ist.
• Die K-Zellen oder koniozelluläre, deren Funktion immer noch nicht zu klar ist.

Schiller bei 1990 hat als erster die Funktionen dieser Fasern bestimmt und festgestellt, dass der Magno für Bewegungen empfindlich ist, während der Parvo für Farbe und für die Erkennung von Details empfindlich ist und als unabhängige Kanäle fungiert.

Der optische Weg und der Cortex

Signale vom lateralen Genikularkern transportieren Informationen über die Eigenschaften der visuellen Szene in den Kortex, die von einfachen Änderungen der Lichtintensität bis zu komplexen Mustern wie Gesichtern oder sich bewegenden Reizen reichen. Alle diese Informationen kommen über verschiedene Kanäle an, von denen die meisten unabhängig sind. Die erste Funktion des Kortex besteht darin, alle Informationen zu integrieren, bis sie ein „Ganzes“ haben, das die visuelle Szene darstellt.

Arten von Kortexneuronen

Im Cortex finden wir drei Arten von Neuronen:

• Einfach
• Komplexe
• Hyperkomplexe

Die einfachen Zellen sind vom Typ der Mittelperipherie, ihre Geometrie ist jedoch nicht mehr kreisförmig, sondern rechteckig. Grundsätzlich werden drei verschiedene Typen unterschieden, von denen einige mit der ON-Peripherie flankiert sind, andere mit der umgekehrten Situation und einer dritten Gruppe, die auf eine Hell-Dunkel-Kante reagiert, wenn sie auf die Grenze zwischen den positiven und den negativen Bereichen fällt.

Eine positive Reaktion wird erhalten, wenn der Reiz in die Erregungszone fällt und je stärker er seine Oberfläche ausfüllt, ohne in den angrenzenden Hemmbereich einzudringen, desto stärker ist die Reaktion. Der ideale Reiz ist also ein Lichtband, das genau über der Erregungszone + liegt ( zu).

Auf die gleiche Weise haben wir in Abbildung (b) die maximale Reaktion mit einem dunklen Band, das in Größe und Richtung an die zentrale Zone angepasst ist.

In Abbildung (c) entspricht die beste Antwort Kanten des dunklen Lichts mit der genauen Ausrichtung, die dieser Zelle entspricht, sodass die Stimulation mit diffusem Licht in keiner der beschriebenen einfachen Zellen irgendeine Reaktion auslöst.

Einfache Kortexneuronen

Die einfachen Zellen arbeiten mit Afferenzen, die aus retinalen Zellen und dem lateralen geniculierten Kern mit zentraler kreisförmiger Peripherie stammen würden, da in der Abbildung aufgezeichnet ist, dass der Satz mehrerer benachbarter Zellen dieses Typs Informationen an eine einfache Zelle senden würde. Die Überlappung ihrer campDie Rezeptoren könnten das Verhalten eines oben beschriebenen einfachen Zelltyps (a) erklären.

Komplexe Kortexzellen

Komplexe Zellen machen 3/4 der gestreiften kortikalen Zellen und deren c ausampDie Empfänger haben auch eine rechteckige Geometrie und sind wie die einfachen Zellen sehr empfindlich für die Orientierung, obwohl sie gleichermaßen ansprechen, solange der Erregungsreiz in ihren Bereich fällt.ampoder Rezeptor, obwohl die maximale Antwort erhalten wird, wenn sich der Stimulus entlang des c bewegtampoder Empfänger.

Auf die gleiche Weise wie in einfachen Zellen erhalten komplexe Zellen Afferenzen von mehreren einfachen Zellen, deren campDie benachbarten Rezeptoren mit derselben Orientierung würden eine Antwort erhalten, wie sie für komplexe Zellen beschrieben wurde.

Diese Zellen feuern, wenn eine gezielte Stimulation auftritt, müssen jedoch auch selektiv auf die Bewegungsrichtung abgestimmt sein.

In dem Schema gibt es eine Antwort, wenn die Richtung nach rechts verläuft und nach links null ist, obwohl der Erregerbalken der Ausrichtung der komplexen Zelle entspricht, auf der er sich bewegt.

Ein möglicher Mechanismus zur Erklärung dieser Situation ist derjenige, der die Anwesenheit von Zwischenzellen zwischen einfachen und komplexen Zellen voraussetzt. Im vorherigen Schema wird diese Beziehung ausgedrückt, so dass das Endergebnis sein wird, dass die komplexen Zellen nicht geschossen werden, wenn sich der Stimulus von links nach rechts bewegt.

Corticale hyperkomplexe Zellen

Der dritte Typ von kortikalen Zellen sind Hyperkomplexe, mit campempfänglicher und empfindlicher für die Bewegung des Reizes und seine Größe.

Der als "endgültige Hemmung" bekannte Zelltyp ist hervorzuheben, bei dem der in Bewegung befindliche Reiz an Ort und Stelle oder in der Länge an die Größe des c angepasst werden mussampoder Rezeptor der Zelle, und wenn sie übersteigt, wird eine schwächere oder keine hemmende Antwort erzeugt:

Dies geht davon aus, dass neben demampoder angeregter empfänger gibt es eine campoder ein lateraler Inhibitor, wie er in der vorherigen Abbildung erscheint, wo drei gewöhnliche komplexe Zellen beobachtet werden, die Informationen, Folgerungen, an eine hyperkomplexe Zelle mit endgültiger Inhibierung senden.

Mit dieser Zusammensetzung können Situationen wie die folgenden auftreten: In (a) ist die Reaktion maximal, da der Reiz an die Erregungszone von c angepasst istampoder Empfänger. In (b) ist die Antwort schlecht, da der Erregerstab in den c eindringtampoder inhibitorischer lateraler Rezeptor und in (c) ist eine maximale Reaktion wieder gegeben, dass zwei Stimuli erscheinen, einer optimal, ähnlich dem, der in (a) und einem anderen in der Inhibierungszone auftaucht, ohne jedoch der Orientierung dieser Hyperkomplexzelle zu entsprechen Somit produziert es weder Stimulation noch Hemmung.

Diese Situation ist nützlich, um die Wahrnehmung von Ecken oder gekrümmten Figuren zu erklären, bei denen die Ausdehnung des gekrümmten Bereichs über das campDie seitlichen Inhibitoren schwächen die erzeugte Antwort nicht.

Verarbeitung von visuellen Informationen im Cortex

Wir sehen, wie Kortexzellen auf Reize in Form von Balken mit einer bestimmten Orientierung und Bewegung reagieren, aber der Erkennungsprozess erfordert mehr Dinge, darunter die Bestimmung der Details der Objekte, die sich in der visuellen Szene befinden.

Dazu führt der Cortex eine Zerlegung der Szene in Kontrastfrequenzen durch, wobei jedes Element der Szene durch einen Scan analysiert werden kann, bei dem sein Kontrast Punkt für Punkt bestimmt wird. Wenn wir ein Objekt mit vielen Details betrachten, sind die Frequenzbänder sehr eng, jedes entspricht einem Punkt und wir sprechen darüber hohe FrequenzenWenn wir jedoch einen leeren Raum oder ein sehr regelmäßiges Objekt betrachten, sind die Punkte, aus denen er besteht, sehr ähnlich und die von ihm erzeugten Kontrastbänder amplias, dick, dann reden wir darüber tiefe Frequenzen. Man hat gesehen, dass sich im Cortex Zellen befinden, die auf unterschiedliche Frequenzen (hoch, mittel oder niedrig) ansprechen und spezifische, verwandte, aber unabhängige Wahrnehmungskanäle schaffen.

Vision und räumliche Frequenzen

Die räumlichen Frequenzen entsprechen der Größe der Objekte oder deren DetailsJe höher, desto detaillierter werden die Informationen übertragen. Dies ermöglicht es, den Sichtgrad durch Analyse der Erfassung der Größe der Frequenzbänder zu bestimmen, und dazu verwenden wir das Konzept des Sichtwinkels, dh den Winkel eines Objekts in Bezug auf das Auge des Beobachters, wie in gezeigt Die Figur, bei der sich die Person vom Auge des Beobachters weg bewegt (b), nimmt der Sichtwinkel ab.

Sichtwinkel

Der Blickwinkel hängt von der Größe des Objekts und der Entfernung von diesem zum Betrachter ab. Der Sichtwinkel gibt die Größe des Objekts in der Netzhaut an. Als allgemeine Regel wird die Größe der Ortsfrequenzen in Zyklen pro Grad ausgedrückt und entspricht dem Winkel, der die Bänder in der Netzhaut bestimmt, den Grad, der jedem Kontrastband entspricht. Daher entspricht ein Winkel von einem Zyklus einer Bandgröße von Ein Grad und ein Gitter mit dieser Bandgröße, werden wir sagen, dass es einen Wert von einem Zyklus pro Grad hat.

Um mit Frequenzgittern zu arbeiten, können wir verschiedene mathematische Systeme verwenden, die sie darstellen. Das am häufigsten verwendete System ist das Fourier-Analyse, der einen Wert entsprechend der Intensität des Kontrasts jedes Bandes zuordnet, und in der Lage ist, jedes Objekt gemäß der gewünschten Bandfrequenz zu zerlegen, wie wir in der Abbildung sehen.

Wir sehen, wie in dem Bild, das den hohen Frequenzen entspricht, kleine Details geschätzt werden. Wenn wir jedoch nur niedrige Frequenzen verwenden, verschwinden die Details und das Bild wird gröber.

Raumfrequenzanalysatoren

Der Kortex hat Zellen auf die Analyse spezifischer Ortsfrequenzen spezialisiert. Sie sind bekannt als Raumfrequenzanalysatoren und sie bilden unabhängige Informationskanäle. Durch Studien der Psychophysik wurde festgestellt, dass es drei Hauptkanäle gibt, diejenigen mit niedrigen Frequenzen (0.1 c / g), die einem Blickwinkel entsprechen (Sehschärfe) von ungefähr 0.1 Kanal mittlerer Frequenzen (0.3 bis 0.5 c / g), entsprechend Sehschärfewinkeln von 0.3, und Kanal hoher Frequenzen (0.7 bis 1 c / g), die Visionen von 0.8 bis 1 entsprechen Analyse der Wahrnehmungsebene, die Kontrastempfindlichkeit In jedem dieser Frequenzbänder, niedrig, mittel und hoch, können wir eine Kurve erzeugen, die wir Kontrastempfindlichkeitsfunktion nennen, wie die in der Abbildung.

Zentrale Verarbeitung visueller Informationen im optischen Weg

Aktuelle Studien zeigen, dass die Erkennung durch Orientierung nicht so genau ist, wie Hubel und Wiesel annehmen. Lamme 2000 zeigte, wie Neuronen in V1 kontextabhängig sind.

Neuronen mit campoder Empfänger für eine vertikale Linie, reagierte besser, wenn der vertikale Stimulus von anderen ähnlichen Reizen umgeben war, vertikale Linien, während, wenn die umgebenden Reize Linien mit zufälliger Orientierung waren, die Reaktion des Neurons eine geringere Intensität hatte, heißt es Contextual Modulation und das basiert auf dem Begriff der Salienz des Stimulus.

Diese Situation könnte nur durch die Hypothese erklärt werden, dass die Informationen in V1 mit einem Prozess verknüpft sein sollten, der nicht auf die Zellen dieser Region beschränkt war, dass das Signal sich außerhalb von V1 bewegen musste und möglicherweise zu V1 zurückkehrte, um den Prozess zu beenden. In jedem Fall war die Ausgabe des Signals außerhalb von V1 in Regionen, die wir als extra gestreiftes Gehirn bezeichnen.

Der erste Artikel, der das Vorhandensein eines extra-gestreiften Pfades aufdeckte, war der von Leslie Ungerleider und Mortimer Mixhkin in 1982 veröffentlichte. Darin zeigten die Autoren, dass es zwei Verarbeitungsströme gab, einen für das "Was" und einen für das "Wo", ventral und dorsal. Der erste ist auf den Temporallappen und den Dorsalbereich auf den Parietallappen gerichtet.

Die Wege von was und wo

Diese Möglichkeiten von was und wo hängen mit der zusammen Neuronen, die von der Netzhaut stammen. Auf diese Weise:

• Der Weg von wasselektiv für die Details des Objekts, beginnt mit dem parvozellulären Weg von der Netzhaut und dem lateralen geniculösen Kern.
• Der Weg von woBezogen auf die Position des Objekts mit der Bewegung würde es mit den Magno-Zellen der Netzhaut und dem lateralen geniculierten Kern beginnen.

Obwohl diese beiden Routen mit unterschiedlichen Funktionen nicht völlig unabhängig sind, gibt es viele Hinweise darauf, dass eine enge Zusammenarbeit zwischen beiden Routen besteht.

Wie nehmen wir einen Gegenstand?

Die neuesten Studien haben sich auf den Pfad des Ortes konzentriert und weisen darauf hin, dass diese Route anstelle der Position von Objekten als "Wie" -Route bezeichnet werden sollte, da sie dazu bestimmt ist, wie wir bestimmte Bewegungen oder Aktionen ausführen, z. B. Fangen und Greifen Eine sache Es ist offensichtlich, dass an der Aufgabe des Handelns, an dem das Objekt beteiligt ist, beteiligt ist, aber jetzt gibt es einen Grund für den Ort, den Prozess des Handelns mit einem Ziel (physische Interaktion mit dem Objekt).

Hirnverletzungen, die den optischen Weg beeinflussen

Studien mit Patienten, die an Hirnverletzungen leiden, haben gezeigt, dass Wahrnehmung und Handlung anders funktionieren, dass sie unterschiedlichen Wegen folgen. Die ventraler Weg wäre das was, während die dorsale Spur Es wäre das Wie oder Durch die Aktion, weil es die Art und Weise bestimmt, in der eine Person eine Aktivität ausführt.

Wo erkennt man, wie und was wir im optischen Weg sehen

Der Weg des „Wie“ ist eng mit der Bewegungserkennung verbunden, eine Funktion, die in der gefunden wird medialer zeitlicher Bereich (Tm).

Die Erkennung von Formen, typisch für den Pfad von wasist vertreten in der inferotemporalen Region (IT)

Inferotemporale Region in Sicht

In der Inferotemporal-Region wurden Neuronen gefunden, die auf Stimuli spezifischer Formen reagierten, und Zellen, die auf ausgefeiltere Stimuli reagierten, wie z. B. ein Apfel oder ein Haus. Es wurden sogar spezifische Zellen für die Gesichter gefunden.

In diesem Fall reagierten diese Zellen, wenn eine menschliche Figur präsentiert wurde, spezifisch auf jedes Gesicht, während sie, wenn sie den Kopf bedeckten, bei der Präsentation der restlichen Figur nicht mehr reagierten. Studien mit fMRI lokalisieren diese spezifischen Gesichtszellen in einer Region der IT, die als Fusiform Facial Area (AFF) bezeichnet wird. 

Wie das Gehirn die Bilder interpretiert, die durch den optischen Pfad eintreffen

Die visuelle Wahrnehmung ist nicht einfach ein Prozess, bei dem Punkte und Kanten erkannt werden. Wir haben gesagt, dass es sich um einen aktiven Prozess handelt, der im Allgemeinen zum Handeln bestimmt ist und der eine Reihe von Konnotationen impliziert.

Ein wichtiger Aspekt ist das, was wir nennen "Sensorischer Code", Was der Art und Weise des Gehirns entspricht, Bilder oder Objekte zu verarbeiten, wie es mentale Repräsentationen ausmacht.

Sensorischer Code

Der sensorische Code ist die Information, die im Aktivierungsmuster der Neuronen enthalten ist, die repräsentieren, was wir wahrnehmen. 

Unter den Neuronen, aus denen der sensorische Code besteht, finden wir größeninvariante Neuronen, invariante Neuronen zum Ort und visuell invariante Neuronen, dh sie sind Neuronen, die sich weiter aktivieren, selbst wenn sie einige Aspekte des wahrgenommenen Objekts verändern. Dies ist von grundlegender Bedeutung für die Identifizierung.

Wenn wir ein Auto auf uns zukommen sehen, wie es sich nähert, ist seine Größe in der Netzhaut größer. Wenn diese Zellen nicht invariant sind und die Größe der Netzhaut ändert, könnte das Gehirn es so interpretieren, wie es ist von einem anderen Objekt, während sie uns jetzt mitteilen, dass es das gleiche Auto ist, das uns nähert. In der Tat gibt es eine Zusammenarbeit zwischen verschiedenen Neuronen, Einige erkennen, welche Art von Objekten wir sehen und durch Verbindungen mit den Invarianten Sie informieren uns, dass dieses Objekt gleich bleibt, auch wenn sich Aussehen, Größe oder Position ändern.

Spezifische Neuronen und der optische Weg

Eine Frage, die sich die Forscher stellten, waren die spezifischen Neuronen, wie etwa die, die von den Gesichtern entdeckt wurden, die wir von Geburt an hatten, das heißt, mit erblichem Charakter als Folge der Evolution, oder sie erschienen als Ergebnis jeder Erfahrung. Die Antwort ist nicht ganz schlüssig und obwohl es Anzeichen dafür gibt, dass wir mit einem gewissen Potenzial geboren werden, Gesichter zu erkennen, scheint es, dass diese Fähigkeit im Laufe des Lebens verbessert werden kann.

Visuelle Aufmerksamkeit: visuelle und neuronale Selektivität

Die Annahme, dass jedes Mal, wenn ein Reiz auf der Netzhaut ankommt, dieser Reiz auf zentraler Ebene wahrgenommen wird, wissen wir jetzt, dass er falsch ist.

Es ist nicht immer so, dass ein Stimulus auf der Netzhaut ankommt, bis er bewusst wird. In vielen Fällen tritt dieses Endstadium nicht auf. Es gibt viele Informationen in unseren Augen, aber wir wissen nur, was wir in bestimmten Situationen sehen. Dieses Phänomen ist eng mit der Aufmerksamkeit verbunden.

Magier und Illusionisten kennen diese Tatsache sehr gut.

Blindheit wegen mangelnder Aufmerksamkeit

Wenn wir auf etwas achten, haben wir in den meisten Fällen, auch wenn wir einen klar definierten visuellen Reiz vor uns haben, obwohl unser visuelles System es erfasst hat, uns nicht bewusst, es gesehen zu haben, so wird es genannt Blindheit wegen mangelnder Aufmerksamkeit.

Aufmerksamkeit flackern

In dieser Zeile haben wir das, was bekannt ist Aufmerksamkeitsflimmern Dies wird deutlich, wenn eine Reihe von Reizen präsentiert wird, z. B. Karten mit Buchstaben, die jede 100-ms ändern. Wenn zwischen den Buchstaben zwei verschiedene Karten mit Zahlen eingeführt werden, wird die erste Nummer gut in Erinnerung bleiben, die zweite jedoch nicht, vorausgesetzt, sie wird innerhalb eines Zeitraums von 1 sec nach der ersten Nummer präsentiert.

Dieses Phänomen ist darauf zurückzuführen, dass der Aufmerksamkeitsprozess eine minimale Zeit hat, um sich zu verändern oder außer Eingriff zu bringen, wie es technisch genannt wird, während derer wir uns nicht erinnern können. Es ist, als wenn wir blinzeln. In diesem Moment können wir nicht sehen, daher blinkt der Name .

Mit all den Informationen, die wir in diesen vier Kapiteln gesehen haben, sind wir bereits in der Lage, es besser zu wissen wie wir sehen Die Objekte der visuellen Szene, die Mechanismen, mit denen unser Wahrnehmungssystem ein Objekt vom Hintergrund, in dem es sich befindet, oder von dem Schatten, den es verursacht, unterscheiden. Wir werden uns mit praktischen Fragen befassen.