Het optische pad

In dit hoofdstuk gaan we vooruit in de verwerking van informatie en zullen we ons concentreren op het uitleggen van de optisch pad.

Aangezien de netvlies, de visuele stimulus wordt gecodeerd in een elektrische stimulus en verlaat het oog, gaat naar de "Optic Pathway", naar de laterale geniculaire kern en naar de hersenen, waar de informatie wordt gehercodeerd en verspreid in verschillende gebieden van de cortex en extra gestreepte gebieden. Laten we afwachten wat er gebeurt.

Het optische pad

Tot nu toe hebben we gezien wat is er gebeurd in het netvlies, nu passeert het gegenereerde signaal het optische pad en bereikt het de laterale geniculaire kern (LGN) in de thalamus, van waaruit vezels naar buiten komen, meestal de dwarsgestreepte cortex van de occipitale lobben bereiken.

We zouden kunnen zeggen dat 90% van de vezels die door de Optische zenuw (NO) bereiken de laterale geniculaire nucleus, terwijl de overige 10% naar de Superior Colliculi gaat, verantwoordelijk voor het reguleren van oogbewegingen. De laterale geniculaire kern ontvangt niet alleen vezels van de oogzenuw, maar ook vezels van andere structuren, zoals de cortex, hersenstam of andere delen van de thalamus.

Een belangrijk feit dat onlangs is gezien, is dat van elke 10 stimuli die vanuit het netvlies komen, er slechts vier naar de cortex komen, wat betekent dat de laterale geniculaire nucleus als een filter functioneert. Het is ook een differentieel feit dat vezels van beide ogen de laterale geniculaire kern bereiken, het is een bilateraal orgaan, georganiseerd in 6 lagen, elk corresponderend met een oog, afwisselend, dus één oog stuurt vezels naar lagen 1,4 en 6 en de andere op lagen 2, 3 en 5. 

In de lagen van de laterale geniculaire kern wordt de retinotopische kaart behouden, dus elk punt van de laterale geniculate nucleus komt overeen met een specifiek punt van het netvlies en op zijn beurt zal een aangrenzend punt in de laterale geniculate nucleus corresponderen met een aangrenzend punt in het netvlies.

Typen cellen die de laterale geniculaire kern bereiken

Er zijn drie soorten cellen die de laterale geniculaire kern bereiken vanaf het netvlies:

• P-cellen, van de parvocellulaire route, die reageren op aanhoudende stimuli, met synapsen in lagen 3,4,5 en 6.
• M-cellen, van de magnocellulaire route, die reageren in de vorm van uitbarstingen en die synapsen maken in lagen 1 en 2.
• K-cellen of koniocellulair, waarvan de functie onduidelijk blijft.

Schiller was in 1990 de eerste die de functies van deze vezels vaststelde en stelde vast dat de via magno gevoelig was voor beweging, terwijl de parvo gevoelig was voor kleur en de detectie van details, en functioneerde als onafhankelijke kanalen.

Het optische pad en de cortex

Signalen van de laterale geniculaire kern dragen informatie naar de cortex over de kenmerken van de visuele scène, variërend van eenvoudige veranderingen in lichtintensiteit tot complexe patronen, zoals gezichten of bewegende stimuli. Al deze informatie komt binnen via verschillende kanalen, waarvan de meeste onafhankelijk zijn, daarom is de eerste functie van de cortex om alle informatie te integreren totdat het een "geheel" heeft dat de visuele scène vertegenwoordigt.

Soorten neuronen in de cortex

In de cortex vinden we drie soorten neuronen:

• Gemakkelijk.
• Complex
• Hypercomplexen.

Eenvoudige cellen zijn van het type met de middelste periferie, maar hun geometrie is niet langer cirkelvormig maar rechthoekig. In principe worden drie verschillende typen geïdentificeerd, sommige met een AAN-centrum geflankeerd door een UIT-periferie, andere met de omgekeerde situatie en een derde groep die reageert op een licht-donkergrens, wanneer deze op de grens tussen het positieve en negatieve gebied valt.

Een positieve reactie zal worden verkregen wanneer de stimulus in de exciterende zone valt en hoe meer hij het oppervlak vult, zonder het aangrenzende remmende gebied binnen te dringen, hoe krachtiger de respons zal zijn, dus de ideale stimulus is een lichtband die zich precies boven de excitatiezone bevindt ( naar).

Op dezelfde manier hebben we in figuur (b) de maximale respons met een donkere band die in grootte en richting is aangepast aan de centrale zone.

In figuur (c) komt de beste respons overeen met donkere lichtranden, met de precieze oriëntatie die overeenkomt met die cel, dus diffuse lichtstimulatie roept geen enkele respons op in een van de eenvoudige beschreven cellen.

Simpele neuronen van de cortex

Eenvoudige cellen functioneren met afferenten die afkomstig zouden zijn van cellen van het netvlies en de laterale geniculaire kern met een cirkelvormige middenomtrek Zoals in de figuur wordt getoond, zou de set van verschillende aangrenzende cellen van dit type informatie naar een eenvoudige cel sturen. De overlap van hun campDe receptoren zouden het gedrag van een eenvoudig celtype (a) zoals hierboven beschreven kunnen verklaren.

Complexe cellen van de cortex

Complexe cellen vormen 3/4 van de dwarsgestreepte corticale cellen en hun campReceptoren hebben ook een rechthoekige geometrie en zijn, net als eenvoudige cellen, erg gevoelig voor oriëntatie, hoewel ze evenveel reageren zolang de prikkelende stimulus binnen hun campof receptor, hoewel de maximale respons wordt verkregen wanneer de stimulus langs de campof ontvanger.

Op dezelfde manier als in eenvoudige cellen, ontvangen complexe cellen afferenten van verschillende eenvoudige cellen, hun campDe aangrenzende receptoren, met dezelfde oriëntatie, zouden een respons krijgen als die beschreven voor complexe cellen.

Deze cellen vuren wanneer gerichte stimulatie plaatsvindt, maar het moet ook selectief zijn voor de bewegingsrichting.

In het diagram is er een reactie wanneer de richting naar rechts is, en deze is nul naar links, hoewel de exciterbalk overeenkomt met de oriëntatie van de complexe cel waarop hij beweegt.

Een mogelijk mechanisme om deze situatie te verklaren is het mechanisme dat de aanwezigheid van tussenliggende cellen tussen eenvoudige en complexe cellen veronderstelt. Deze relatie komt tot uiting in het vorige schema, dus het eindresultaat zal zijn dat er geen complexe cellen worden afgevuurd wanneer de stimulus van links naar rechts beweegt.

Corticale hypercomplexe cellen

Het derde type corticale cellen is hypercomplex, met campDe receptoren zijn groter en gevoeliger voor de beweging van de stimulus en de grootte ervan.

Het type cel dat bekend staat als 'laatste remming' valt op, waarbij de stimulus in beweging op zijn plaats of lengte moet worden aangepast aan de grootte van de campof celreceptor en als deze deze overschrijdt, zal een zwakkere of geen remmende reactie optreden:

Dit veronderstelt dat naast de campo receptor opgewonden er is acampof laterale remmer, zoals blijkt uit de vorige afbeelding, waar drie gewone complexe cellen te zien zijn die, afferente, informatie sturen naar een hypercomplexe cel van uiteindelijke remming.

Met deze samenstelling kunnen situaties zoals de volgende voorkomen: in (a) is de respons maximaal aangezien de stimulus wordt aangepast aan de prikkelende zone van de campof ontvanger. In (b) is het antwoord slecht, aangezien de exciter bar de c binnendringtampof remmende laterale receptor en in (c) treedt opnieuw een maximale respons op omdat er twee stimuli verschijnen, de ene optimaal, vergelijkbaar met degene die verscheen in (a) en de andere in de zone van remming, maar zonder overeen te komen met de oriëntatie van deze hypercomplexe cel , dus het produceert noch stimulatie, noch remming.

Deze situatie is handig om de perceptie van hoeken of gebogen figuren te verklaren, waarbij de uitbreiding van het gebogen gebied over de campDe remmende kanten verzwakken de gegenereerde respons niet.

Visuele informatieverwerking in de cortex

We zien hoe de cellen van de cortex reageren op prikkels in de vorm van balken, met specifieke oriëntatie en beweging, maar het herkenningsproces vereist meer dingen, waaronder het bepalen van de details van de objecten die zich in de visuele scène bevinden.

Om dit te doen, voert de cortex een decompositie van de scène uit in contrastfrequenties, elk element van de scène kan worden geanalyseerd door middel van een scan waarin het contrast punt voor punt wordt bepaald. Wanneer we een object tot in detail observeren, zijn de frequentiebanden erg smal, elk correspondeert met een punt, en daar hebben we het over hoge frequenties, terwijl wanneer we een lege ruimte of een heel regelmatig object observeren, de punten waaruit het bestaat erg op elkaar lijken en de contrastbanden die het genereert zijn ampdroesem, dik, dan praten we over lage frequenties. Wat we hebben gezien, is dat er in de cortex cellen zijn die zijn aangepast om te reageren op verschillende frequenties, hoog, gemiddeld of laag, die specifieke waarnemingskanalen tot stand brengen, gerelateerd maar onafhankelijk.

Visie en ruimtelijke frequenties

De ruimtelijke frequenties komen overeen met de grootte van objecten of hun detailsHoe hoger het is, hoe gedetailleerder de informatie die wordt verzonden. Hierdoor kan de mate van zicht worden bepaald door de detectie van de grootte van de frequentiebanden te analyseren en hiervoor gebruiken we het concept van de zichthoek, de hoek van een object ten opzichte van het oog van de waarnemer, zoals weergegeven in de figuur, waar als de persoon weggaat van het oog van de waarnemer (b), de gezichtshoek afneemt.

Visuele hoek

De visuele hoek hangt af van de grootte van het object en de afstand tot de waarnemer. De visuele hoek geeft aan hoe groot het object op het netvlies zal zijn. Als algemene regel drukken we de grootte van de ruimtelijke frequenties uit in cycli per graad en komen overeen met de hoek die wordt bepaald door de banden in het netvlies, de graden die overeenkomen met elke contrastband, dus een hoek van één cyclus is gelijk aan een bandgrootte van een graad en een rooster met deze bandmaat, zullen we zeggen dat het een waarde heeft van één cyclus per graad.

Om met frequentieroosters te werken, kunnen we verschillende wiskundige systemen gebruiken om ze weer te geven. Het meest gebruikte systeem is Fourier-analyse, die een waarde toekent volgens de contrastintensiteit van elke band, waardoor elk object kan worden ontbonden volgens de gewenste bandfrequentie, zoals we in de figuur zien.

We zien hoe kleine details worden gewaardeerd in het beeld dat overeenkomt met hoge frequenties, terwijl als we alleen lage frequenties gebruiken, het detail verdwijnt en het beeld grover is.

Ruimtelijke frequentie-analysatoren

De cortex heeft cellen die gespecialiseerd zijn in de analyse van specifieke ruimtelijke frequenties. Ze staan ​​bekend als ruimtelijke frequentie-analysatoren en ze vormen onafhankelijke informatiekanalen. Door psychofysische studies is vastgesteld dat er drie hoofdkanalen zijn, die van lage frequenties (0.1 c / g) die overeenkomen met een kijkhoek (gezichtsscherpte), van 0.1, ongeveer, kanaal met gemiddelde frequenties (0.3-0.5 c / g), overeenkomend met gezichtsscherpte van 0.3 en het kanaal met hoge frequenties (0.7-1 c / g) die overeenkomen met visioenen van 0.8 tot 1 Analyse van het waarnemingsniveau, de contrast gevoeligheid in elk van deze frequentiebanden, laag, gemiddeld en hoog, kunnen we een curve genereren die we de functie Contrastgevoeligheid noemen, zoals die in de afbeelding.

Centrale verwerking van visuele informatie in het optische pad

Recente onderzoeken tonen aan dat de detectie van targeting niet zo nauwkeurig is als Hubel en Wiesel dachten. Lamme 2000, liet zien hoe neuronen in V1 contextgevoelig zijn.

Neuronen met campof receptor voor een verticale lijn, reageerden ze beter wanneer de verticale stimulus werd omringd door andere soortgelijke stimuli, verticale lijnen, terwijl als de omringende stimuli lijnen met willekeurige oriëntatie waren, de respons van het neuron een lagere intensiteit had, dit is wat wordt genoemd , Contextuele modulatie en dat is gebaseerd op het concept van stimulus saillantie.

Deze situatie kon alleen worden verklaard door de hypothese dat de informatie in V1 moet worden gekoppeld aan een proces dat niet beperkt was tot cellen in dit gebied, dat het signaal buiten V1 zou moeten reizen en misschien zou terugkeren naar V1 om het proces te voltooien, in ieder geval was de output van het signaal buiten V1 naar gebieden die we de extra-gestreepte hersenen noemen.

Het eerste artikel dat de aanwezigheid van een extra gestreept pad aan het licht bracht, was het artikel dat in 1982 werd gepubliceerd door Leslie Ungerleider en Mortimer Mixhkin. Daarin toonden de auteurs aan dat er twee verwerkingsstromen waren, één voor het "wat" en de andere voor het "waar" , ventrale en dorsale routes, de eerste gaat naar de temporale kwab en de dorsale naar de pariëtale kwab.

De manieren van wat en waar

Deze paden van wat en waar zijn gerelateerd neuronen die uit het netvlies komen. Op deze manier:

• De weg van wat, selectief voor objectdetails, begint met de parvocellulaire route van het netvlies en de laterale geniculaire kern.
• De weg naar waar, gerelateerd aan de locatie van het object, met de beweging, zou beginnen met de magnocellen van het netvlies en de laterale geniculaire kern.

Deze twee routes, hoewel met verschillende functies, zouden niet volledig onafhankelijk zijn, er is veel bewijs dat wijst op een nauwe samenwerking tussen beide routes.

Hoe pakken we een object op

De meest recente onderzoeken hebben zich gericht op het waar-pad, en ze wijzen erop dat dit pad, meer dan de locatie van objecten, het 'hoe'-pad zou moeten worden genoemd, aangezien het gericht zou zijn op hoe we bepaalde bewegingen of acties uitvoeren, zoals grijpen, grijpen , een ding. Het is duidelijk dat bij de taak van actie, waar het object is betrokken, maar nu is er een motief voor de locatie, het proces van handelen met een doel (fysieke interactie met het object).

Hersenletsel dat het optische pad beïnvloedt

Studies met hersenletsel lieten zien dat waarneming en handelen anders functioneren en verschillende paden volgen. De ventrale route zou het wat zijn, terwijl de dorsale route Het zou het hoe of de manier van handelen zijn, aangezien het de manier bepaalt waarop een persoon een activiteit uitvoert.

Waar is de herkenning van hoe en wat we zien in het optische pad

De manier van "hoe" is nauw verwant aan bewegingsdetectie, een functie die wordt aangetroffen in mediale temporale regio (TM).

De detectie van vormen, typerend voor het pad van wat, is vertegenwoordigd in het inferotemporale gebied (IT).

Inferotemporale regio in zicht

In het inferotemporale gebied werden neuronen gevonden die reageerden op stimuli van specifieke vormen en cellen die reageerden op meer uitgebreide stimuli, zoals een appel of een huis, zelfs specifieke cellen voor gezichten werden gevonden.

In dit geval, wanneer een menselijke figuur werd gepresenteerd, reageerden deze cellen op een specifieke manier met betrekking tot elk gezicht, terwijl als het hoofd bedekt was, ze niet langer reageerden wanneer ze de rest van de figuur presenteerden. FMRI-onderzoeken lokaliseren deze specifieke cellen van het gezicht in een gebied van de IT dat het Facial Fusiform Area (AFF) wordt genoemd. 

Hoe de hersenen de beelden interpreteren die via het optische pad binnenkomen

Visuele waarneming is niet alleen een proces waarin punten en randen worden gedetecteerd, we hebben gezegd dat het een actief proces is, meestal bedoeld voor actie, en dat impliceert een reeks connotaties.

Een belangrijk aspect is wat we noemen "Zintuiglijke code”, Wat overeenkomt met de manier waarop de hersenen afbeeldingen van objecten verwerken, hoe het mentale representaties vormen.

Zintuiglijke code

De sensorische code is de informatie in het activeringspatroon van neuronen die vertegenwoordigt wat we waarnemen. 

Onder de neuronen die de sensorische code vormen, vinden we grootte-invariante neuronen, locatie-invariante neuronen en gezichtsinvariante neuronen, dat wil zeggen, het zijn neuronen die blijven activeren, ook al veranderen sommige aspecten van het object dat we waarnemen. Dit is essentieel voor uw identificatie.

Als we een auto zien die ons nadert, zoals deze nadert, is de afmeting in het netvlies op deze manier groter.Als er niet deze grootte-invariante cellen waren, die verandering in grootte in het netvlies, zouden de hersenen het kunnen interpreteren als dat het is van een ander object, terwijl ze ons nu laten weten dat het dezelfde auto is die ons nadert. In feite is er een samenwerking tussen verschillende neuronen, sommige detecteren wat voor soort objecten we zien en, door verbindingen met de invarianten, laat ons weten dat dit object hetzelfde blijft, zelfs als het uiterlijk, grootte of locatie verandert.

Specifieke neuronen en de optische route

Een vraag die de onderzoekers zichzelf stelden, was over de specifieke neuronen, zoals die welke gezichten detecteren, we hadden ze vanaf de geboorte, dat wil zeggen met een erfelijk karakter als resultaat van evolutie of ze verschenen als resultaat van de ervaring van elk. Het antwoord is niet helemaal sluitend en hoewel er aanwijzingen zijn dat we geboren worden met een bepaald potentieel om gezichten te herkennen, lijkt het erop dat dit vermogen gedurende het hele leven kan worden verbeterd.

Visuele aandacht: visuele en neurale selectiviteit

De veronderstelling dat elke keer dat er een stimulus op het netvlies komt, die stimulus op centraal niveau wordt waargenomen, weten we nu dat het vals is.

Niet telkens wanneer een prikkel op het netvlies komt, wordt deze verwerkt totdat deze bij bewustzijn wordt, in feite vindt deze laatste fase in veel gevallen niet plaats. Er komt veel informatie in de ogen, maar we zijn ons alleen bewust van wat we zien in bepaalde situaties. Dit fenomeen hangt nauw samen met aandacht.

Magiërs en illusionisten weten dit feit maar al te goed.

Onoplettendheid blindheid

Als we ergens op letten, zelfs als ons een goed gedefinieerde visuele stimulus wordt aangeboden, in de meeste gevallen, ondanks het feit dat ons visuele systeem het heeft vastgelegd, zijn we ons er niet van bewust dat we het hebben gezien, dit is wat wordt genoemd blindheid door onoplettendheid.

Attent knipperend

In deze regel hebben we wat bekend staat als aandachtig knipperen dat wordt onthuld wanneer een reeks stimuli wordt gepresenteerd, zoals kaarten met letters, die elke 100 msec veranderen. Als we tussen de letters twee verschillende kaarten introduceren, met cijfers, wordt het eerste cijfer goed onthouden, maar het tweede niet, zolang het wordt gepresenteerd binnen een periode van 1 seconde na het presenteren van het eerste cijfer.

Dit fenomeen is te wijten aan het feit dat het aandachtsproces een minimale tijd heeft om te veranderen of uit te schakelen, zoals het technisch wordt genoemd, waarbij we het ons niet kunnen herinneren, het is alsof we knipperen, op dat moment kunnen we niet zien, vandaar de naam, aandacht knipperen. .

Met alle informatie die we in deze vier hoofdstukken hebben gezien, kunnen we nu beter weten hoe we zien de objecten van de visuele scène, de mechanismen die ons perceptuele systeem gebruikt om een ​​object te onderscheiden van de achtergrond waar het zich bevindt, of van de schaduw die het veroorzaakt. We zullen ingaan op zaken van een meer praktische orde.