4_Objectherkenning Flashcards
Deel
Deel
herkennen
ruimtelijke aspecten WN
“objectherkenning één functie”
verdeling, complex proces!
verschillende aspecten van visuele waarneming worden door verschillende delen vd hersenen verwerkt
bv vorm kleur locatie beweging
<-> integratie
specialisatie + herintegratie
objectherkenning
functioneel + structureel verschillend
makaakapen
1/3 tot helft corticale verb. voor visuele, bij ons iets minder
figuur
allemaal versch verbindingen, enorm complex
structurele verschillen
microscoop
weefsel, onderverdeling => versch functie:
-cytoarchitectonisch
-blobs, boebeltjes V1 en V2 niet
V1, zie tekening kleurtjes
primaire visuele cortex
nog niet echt functioneel heterogeen
nog niet functioneel gespecialiseerd
wat verder verwerken maar ..
V2
secundaire visuele cortex
nog niet echt functioneel heterogeen
nog niet functioneel gespecialiseerd
V3
vorm
V3 paars
V3A roze erboven
beginnen vorminfo uithalen
kan eigl link leggen locatie parietale en occipitale
bep vormaspecten reageren, maar gaan later nog zien
V4
kleur
inferieur, de temporaal, grens occipit temporeel
gaat kleur uit beeld halen
neuronen gespecialiseerd in kleur
zijn groene neuronen die zitten wachten tot groen in hun receptief veld komen
V5/MT
beweging(neuronen die reageren op snelheid, richting beweging,…)
MT verwijst nr motion
lateraal gelegen
ontrekt beweging
dit zijn dus de eerste stappen
functionele verschillen
bv statische kleurvlakken + bewegende zwart)wit vlakken tonen aan proefpersoon scanner
beelvormingstechn illustreren
bv V1 en V2 gemeensch activeren
V3 bv al meer differentiatie enz
2 visuele verwerkingsbanen
waren eerste stappen al specialisatie
dit wat eenvoudiger
2 grote clusters
zie ook afgebeeld op hersenen: ze leggen ventrale versus dorsale weg af
zie tekening!
ventraal
OCCIPITO-TEMPORAAL
van occipit nr helemaal vooraan temp
V4
dorsaal
occipito-pariëtaal
gelijk vertrekpunt, maar nr parietaal
V5/MT
check of V3 ook hierin zit ofniet
Mishkin & Ungerleider
eerste theorie rond versch bijdragen banen aan verwerking
makaakaapjes
ofwel v ofwel dors baan beschadigen
kijken gevolg 2 taken: positiediscriminatie vs objectdiscriminatie
DUBBELE DISSOCIATIE
schade dorsale stroom: positie lukte niet meer, ander wel perfect
ventrale schade: vormen niet meer, wel ene object dichter bij ander, spatiale configuratie
=> ventrale = wat baan
waar baan, bezig met waar los van welk object het is
welk aspect van de stimulus is bepalend? Ruimtelijk - D
Identiteit - V
Milner & Goodale
theorie was toch niet helemaal correct
over deze toenemende evidentie
patiënten met schade
optische ataxie na dorsaal
ventraal letsel: ORIËNTATIE
perceptuele taak/oriëntatie matching/cogn verw X
actiecontrole/visuomotorische vlekkeloos
PERCEPTIE VERSUS ACTIE
wat doet met info is belangr. als gaat om herkennen, !!! cogn oordeel over binnenk info = ventraal !!!
iets mee doen = dorsaal !!!
zie slide!
zie cursus pagina 128: visuele verwerking dorsale visuele stroom en inferieur temporale cortex ???
Evidentie fMRI
Studie 1
relatie prime & doelstimulus werd gemanipuleerd
1. geen verandering
2. oriëntatie-verandering
3. identiteitsverandering
4. verandering beide vlakken
logica: neurale adaptatie (als stimuluskenm van prime nr target verplaatst)
Herhaaldelijke aanbieding -> afzwakking activatie - BOLD-SIGNAAL ZAKT, zal tweede keer minder zwak zijn
herhaling: habituatie
verandering: deshabituatie
oriëntatie - dorsale stroom - pariëtale cortex - bold-signaal even sterk - adaptatie ifv oriëntatie
iets me boldsignalen dat ik niet snap(cursus p. 66)
identiteitsverandering - ventrale stroom - temp cortex - adaptatie ifv identiteit
Studie 2
bij grijpen was meeste activatie
anterieur deel intrapariëtale sulcus - dorsale stroom
aanraken veel minder visuomotorische verwerking
Evidentie van neurologisch intacte proefpersonen
Mullet Leyer illusie
bij grijpen zal men geen last hebben van illusie
visuomotorische handeling (dorsale stroom) = geen verschil tussen lijnen
niet gevoelig/onderhevig aan illusies
dorsale stroom houdt zich niet bezig met illusies
er is een gevoeligheids vr illusie bij PERCEPTIE, maar NIET bij actie!
Objectherkenning = functie van ventrale stroom
4.2 Kernprobleem
2.1
Visuele input = ondergedetermineerd
2D -> 3D
retina is 2D maar wereld rondom ons is driedimensionaal
ontbreekt iets wat we wel waarnemen
3D wordt geprojecteerd op 2D en hersenen moeten terug omzetten nr 3D
2.2
Perceptuele constantie
perceptuele constantie: herkenning ondanks variatie in
- positie
- oriëntatie
- grootte
- kleur
=> visuele informatie is zeer variabel, toch geeft het
aanleiding tot stabiel percept
hebben gevoel nr constante wereld te kijken, maar op retina vaak anders, toch merken niks van
bv. zien niet veranderen als in schaduw
persoon beweegt maar blijft zelfde persoon vr ons
2.3
Geen 1-1 mapping van object naar beeld
verschillende objecten geven aanleiding tot zelfde retinaal beeld
afb: puntje is het beeld op de retina maar kan van allerlei objecten (onderaan tekening) komen
visuele input is ondergedetermineerd want we weten niet welk object aanleiding geeft tot dit beeld
2.4
Visuele waarneming is (re)constructie
blinde vlek in ons beeld & wordt opgevuld door hersenen
niet van bewust dat per sec 3 keer oogbeweging maken
retina: berekeningen, abstractie, alles blijft gelijk
blindheid door saccades
1 fixatie duurt 200 ms, saccade duurt 10-20 ms
tuss 2 saccades zijn functioneel blind (blinde vlek) <-> niemand merkt
komt dan geen info in visuele cortex, deel van visueel veld komt niet op retina maar toch niemand last van
2.5
Kanisza driehoek
zien witte driehoek maar is er niet, visuele systeem construeert
nog geen eenduidig antw op hoe visueel syst werkt (!!!), maar ku wel aantal principes achterhalen die inzicht geven inhoe visueel syst georganiseerd
=> dus heel belangrijk: ondergedetermineerd & visueel syst moet gn reconstrueren (2D -> 3D)
4.3 Basisbevindingen
1 Bevindingen: single-cell recording
1.1 Gevoeligheid voor spec stimulusattributen
- Gevoeligheid voor specifieke stimulusattributen
V1/V2: oriëntatie (van lijnsegmenten)
V3: vormaspecten
V4: kleur
MT/V5: beweging *kan ook helpen bij objectherkenning omdat helpt fig van achtergrond onderscheiden
IT (inferieur temporale cortex): complexe vormen (onafhankelijk van oriëntatie, positie, grootte)
naarmate meer anterieur
=> toenemende complexiteit
=> afnemende gevoeligheid voor variatie in visuele input
verder in temporele cortex: vooral vormgevoeligheid
complexere selectiviteit vr vormen
hoe verder, hoe meer complexiteit!!
minder complexe vormen zitten meer posterieur!!! let op !!
IT-cellen bepaald receptief veld waarvoor gevoelig, bv. heel spec complexe vormen, type cel dat reageert op heel spec soort object, afnemende (???) gevoeligheid vr variatie, minder afhankelijkheid
1.2 Receptieve veld bepaalt onafhankelijkheid van positie en grootte
Receptieve veld van een neuron:
- Gebied van visuele ruimte (retina) waarvoor cel gevoelig is
- grootte neemt toe bij verdere niveau’s van visuele verwerking (temporele cortex !!!!), (neuron gaat stimulus makkelijker herkennen, op eender welke plaats binnen het veld) => posterieur klein stukje maar anterieur veld neemt toe!!
vr grootte en kleur analoog
klein receptief veld: identificatie sterk afhankelijk van positie en grootte , de plaats is van groot belang, neuron reageert enkel als stimulus op bep plaats zit
de vogel moet op de juiste tak zitten !!!
groot receptief veld: laat identificatie toe, onafgezien van positie en grootte (cfr. objectherkenning), gn vogel makkelijker herkennen
ZIE TEKENING
1.3 Kleurgevoeligheid
- Groot deel van cellen in ventrale stroom zijn kleurgevoelig (= belangr aspect vr vormherkenning)
- Helpt bij figuur-achtergrond segregatie:
vlakken met gelijke kleur behoren vaak tot zelfde
object en verschillen van achtergrond
figuren vd achtegrond onderscheiden
- Bevindingen: fMRI
er zijn versch delen in hersenen die instaan vr verwerken van bepaald type objecten die vr het organisme relevant en belangr zijn
2.1 Lateraal occipitaal complex
selectief voor objecten onafhankelijk van visuele verschijningsvorm
vorminfo, verwerking ervan
onafh van manier van aanbieden
BOLD stijgt bij vorminformatie tov noise controle stimuli waar niks van te zien
OFM: object from motion (aantal punten bewegen gesynchroniseerd en hierdoor zien we een vorm)
MTN: motion to noise (bewegende ruis)
OFM: object from motion (obv contrast zie je vorm)
OFL: object from luminance
N: Noise (alleen zwart-wit puntjes)
selectief voor objecten onafhankelijk van visuele verschijningsvorm
2.2 Fusiform face area
selectief vr gezichten
faces > objects
intact faces > scrambled faces
in fusiforme cortex -> in inferieur temporele cortex
enkel bij intacte gezichten activatie
2.3 Parahippocampal place area
selectief voor plaatsen
visueel verwerken ruimtes
in ventrale stroom, naast hippocampus!! zie link plaatsen waar ooit bedreiging, waar voedsel te vinden
snelle communicatie, hoeven geen gekende plaatsen te zijn
sterkste activatie bij intacte scènes
i: intact
s: Scrambled
F: face
H: house
O: object
S: scene
2.4 Extrastriate body area
selectief voor lichaamsdelen
herkennen gebarentaal, expressies…
buiten striate cortex
verwerken lichaamsdelen
visuele syst is zich gn ontw in zaken die biologisch belangr zijn
OP: object part
FP: face part
BP: body part
WO: whole object
- Bevindingen: patiëntenonderzoek
kijken welke problemen als x ventrale baan
heel vroeg: primaire visuele cortex (cfr. retinotopische effecten)
als kleurengebied beschadigd: hierdoor ku problemen optreden
VB’en visuele stoornissen:
-Hemianopsie
-Quadrantonopsie (hoort bij hemianopsie ?)
-Achromatopsie: geen kleur meer ku zie (is niet zelfde al kleurenblindheid: zij zien wel nog kleuren)
-Akinetopsie: (V5 gebied) geen beweging meer ku ZIEN (zien wereld als aaneenschakeling van momentopnames, zeer zeldzaam
Visuele agnosie: verstoorde objectherkenning
- geen deficiet in de elementaire visuele verwerking
zoals gezichtsscherpte, kleur, helderheid
-enkel te maken met de vorm die ze niet ku herkennen
- geen geheugen- of kennisprobleem
- modaliteitsspecifiek !!!! weten bv dat fles is maar ku niet benoemen
Taxonomie:
1. Apperceptieve agnosie
2. Associatieve agnosie
3.1 Apperceptieve agnosie
meest ernstig, begin vd verwerkingsbaan
problemen wnr terug geïntegreerd
bv moeilijk wnr beetje contouren weggehaald
Kenmerken:
- eenvoudige discriminaties van helderheid en kleur
blijven mogelijk; gezichtsscherpte is normaal
- probleem bij het integreren van elementen van beeld
tot een geheel
- geen vormen kunnen onderscheiden (afhankelijk van
ernst)
- onmogelijk om objecten na te tekenen
Problemen bij herkennen
van gefragmenteerde contouren
Problemen bij herkennen van objecten vanuit ongewone hoek
soms is er nog enige herkenning mogelijk via de
dorsale route
- structuur afleiden uit beweging (structure from motion)
- contour van object met handbeweging traceren
(wat zijn vormverwerkingscapaciteiten van dorsale
route?)
prestatie soms beter wnr object beweegt
neuropathologie:
- diffuse schade aan occipitale gebieden (occip-temp baan)
3.2 Associatieve agnosie
verder in de ventrale stroom/baan
x BILATERALE occipitemporale gebieden
meer op einde visuele verwerkingsproces
Kenmerken:
- groeperen en integreren van informatie is nog mogelijk: patiënt kan objecten nog natekenen
- MAAR x uit geheugen tekenen
x koppeling kennis geheugen
- MAAAR manier waarop ze matchen en kopiëren wijkt wel af vd normaliteit, ze doen nl. punt voor punt
-> nog onduidelijk of toch mss problemen op perceptueel niveau
- matchen van objecten is intact !
vormen van percepten = intact maar linken met info in geheugen = beschadigd
Getekend naarkopij
Getekend uit
geheugen
- Algemene theorieën (basistheorieën rond objectherkenning)
- Computationele theorie van Marr
(basistheorieën van objectherkenning)
UITGANGSPUNT
3 niveau’s van theorievorming
- computationeel ≈ probleemanalyse
waaruit bestaat probleem/taak?
welke info ku we daarvoor gebruiken? dit niveau = vooral van belang
welke beperkingen kunnen gebruikt worden?
- algoritmisch
kenmerken van input en output representaties? en hoe we van ene nr andere ku overgaan
welke algoritmes om input in output om te zetten?
- implementatie
hoe zijn representaties en algoritmes geïmplementeerd in hersenen? hier neurale
kruisbestuiving versch niveaus
1.1
3 niveaus van theorievorming
comp
alg
implem
visuele input - 0-1 punten, van punten nr objecten komen
ondergedetermineerde info binnen (2D -> 3D)
gezichtspuntafh –> gezichtspuntonafh !
beperkte capaciteit hersenen
gn op punten (1 = gedetecteerd) algoritmes toepassen om geleidelijk nr 3 dimensies te gn (lijnen nog zonder diepte)
!!! zie 2 tekeningen slides belangr !!!
object : moet nog gematcht worden met object in geheugen – begin artificiële intelligentie
beperkingen gebruiken om die stappen te zetten
representaties - processen
bv kleur als cue kijken: welke lijnen horen bij elkaar
struct en beweging: punten op zelfde manier bew horen bij elkaar
binoculaire dispariteit: cue van 2D nr 3D gn
verschillen worden gebruikt om diepte te reconstrueren
textuur: diepte-cue
occlusie: kan ook helpen om diepte te achterhalen (bv. één been is niet te zien, zal achter een ander object staan)
moeten die vlakken gn groeperen (cfr. berekenen elongatie-as) om te knn matchen en tot gezichtspuntonafh volumes
1.2 Interpretatie van agnosieën in de theorie van Marr
! patiënten met agnosie zullen nog dingen herkennen wnr elongatie-as bewaard ! eventueel abstract beschr
ku wereld gezichtspuntonafh beschr
vormen vgl’en met objecten in geheugen en zo kom je tot objectherkenning
wnr georiënteerde vlakken bij elkaar ku gebracht in een object, tot 3D schets
Appercept agnosie:
ernstig: (cfr. geen vormherkenning) geen primaire schets
mild: geen 3D onafh representatie
-> moeite bij elkaar brengen vd lijnstukken
Associatieve agnosie:
geen toegang tot objectmodellen
zij zu veel verder geraken; ku de lijnen wel samenbrengen tot een object maar ku niet vergelijken met een object in hun geheugen
- Gezichtsherkenning: een speciaal geval?
1 Evidentie uit single-cell recording
- Cellen in inferotemporale cortex (IT) die specifiek reageren op:
- gezichten in algemeen
- delen van gezichten: oog, mond
- configuratie van kenmerken
- oriëntatie
- specifieke gezichten
~ grootmoederceltheorie: activatie van specifieke cel is
herkenning
tegenargumenten: - specificiteit is niet alles of niets
- probleem van aantonen van specificiteit …
VB grootmoederneuronen
hyperspecificiteit neuronen bestaat wel degelijk
maar specialisatie is niet alles of niets
wie weet reageert ook op iets anders
vb Jennifer Aniston
Halle Berry patiënt
1.1 Sparse coding VS population coding
wat zijn de mogelijkheden van die hyperspecificiteit?
Sparse: 1 neuron vr 1 object
herkenning gebaseerd op 1 neuron
voordeel: onderscheiding appel van appelsien maar kan GEEN GELIJKENISSEN onderscheiden want zijn 2 totaal andere neuronen die reageren
Population: zowel gelijkenissen als verschillen zien
bv. versch visuele neuronen coderen samen voor 1 object
bv. 5 reageert zowel vr appel als appelsien
2 Prosopagnosie: kenmerken
Kenmerken:
- beschadigd vermogen om specifieke gezichten te
herkennen
- vermogen om andere objecten te herkennen is intact
- gezicht wordt als gezicht gezien, maar geen
differentiatie tussen verschillende gezichten
- geen geheugenprobleem !!!
- gereduceerd omkeringseffect (gaat even goed gaan als gezichten omgekeerd staan - configuratie door elkaar)
Neuropathologie:
- schade aan RECHTER FUSIFORM gebied
=> eigen partner niet herkennen visueel
3 Evidentie uit ERP metingen
signalen uit FFA (links en rechts) opvangen
elektroden op hersenen
linker en rechter inferieur temporale gebieden
links en rechts ander patroon:
LINKS - wel gezichten onderscheiden - geen omkeringseffect - reageert enkel op (omgekeerde) gezichten, niet op (omgekeerde) auto’s
RECHTS - normale en omgekeerde gezichten worden onderscheiden
Duidelijk verschil in N200 tussen gezichten en andere
stimuli in rechterhemisfeer + omkeringseffect bij gezichten
Verschil gezichten en auto’s, maar geen omkeringseffect
rechts
sterke amplitude N200 voor gezichten, minder voor omgekeerde gezichten, helemaal geen reactie op auto’s
4 Evidentie uit fMRI: Fusiform Face Area
aangeboren
4.1 FFA: gezichtsherkenning of visuele expertise?
onderzoekers denken nog andere mogelijke uitleg: spec gezicht herkennen is eig vorm van visuele expertise
gezichten = vr iedereen categorie van visuele expertise
auto’s = zou kunnen autokenners gebruiken FFA
vogelkenners = rechter FFA actief
Zie laatste slides… precies niet in SV
