Föreläsning 2 - synsystemet

Question 1

Fotoner

Answer 1

Ljuspartiklar. All information vi tar in via synen får vi från fotoner. De studsar på objekt och absorberas av celler i näthinnan. Varje foton bär på information om omvärlden eftersom dess egenskaper förändras varje gång den träffar ett objekt.

Question 2

Vad består näthinnan av?

Answer 2

Innerlayer (sitter ytters -ganglieceller, synnerven)
Middlelayer
Outerlayer (längst in i ögat - tapparna, stavarna, gula fläcken, blinda fläcken)

Informationen går först till outerlayer och sen genom middlelayer till innerlayer.

Question 3

Tappar (cones) & stavar (rods)

Answer 3

Tapparna ansvarar för färgseendet och har en högre upplösning.

Stavarna ansvarar för uppfattning om svartvitt och ser skillnad på olika nivåer av ljusstyrka.

Question 4

Fototransduktion

Answer 4

1. Fotoner (ljus) absorberas av näthinnan, de färdas förbi alla lager i näthinnan och kommer till fotoreceptorerna.
2. När ljuset har tagits upp av fotoreceptorerna så går signalen vidare med hjälp av aktionspotentialer genom middlelayer till outerlayer där gangliecellerna finns.
3. Varje gangliecell har en axon som skickar informationen vidare. Alla dessa axoner tillsammans utgör synnerven.

Question 5

Synnerven - optic nerve

Answer 5

Synnerven består av axoner från gangliecellerna i näthinnan. Den överför synintrycken från näthinnan till hjärnan.

Question 6

Blinda fläcken - optic disc

Answer 6

Stället där alla axoner samlas ihop. Där finns inga fotoreceptorer och det gör att vi egentligen är blinda precis där. Vi borde se en svart fläck men hjärnan fyller i informationen som saknas med hjälp av fotoreceptorerna som finns runt omkring.

Question 7

Gula fläcken - fovea

Answer 7

Mitt bak i syncentrum. Där finns det extra många tappar vilket gör att det blir en högre upplösning precis där vi tittar och lägger fokus.

Question 8

Retinal ganglion cells - RGCs

Answer 8

Gangliecellerna som finns i näthinnan vars axoner bildar synnerven. Varje RGC har ett specifikt receptivt fält.

Question 9

Receptivt fält (RF)

Answer 9

Specificerar:

• Vilken del av synfältet som cellen reagerar på
• Vilken typ av stimulus som cellen reagerar på

Question 10

Center-surrond struktur

Answer 10

On-center gangliecell - de celler som reagerar mest då ljus träffar mitten av cellens RF och inhiberas då ljus träffar ytterkanten av dess RF

Off-center gangliecell - de celler som reagerar mest när ljus träffar ytterkanten av dess RF och inhiberas när ljus träffar mitten av dess RF.

Kan testas genom att belysa olika delar av cellen.

Question 11

Synnervskorsning - optic chiasm

Answer 11

Båda ögonen tar upp information från både höger och vänster synfält och den samlade information skickas sedan till synnervskorsningen. Där delas informationen upp så att all information från vänster synfältet skickas till höger hjärnhalva och tvärtom.

När informationen har delats upp så går den vidare till Lateral geniculate nucleus LGN och superior colliculus SC.

Question 12

Laterala geniculate nucleus (LGN)

Answer 12

Hit kommer 90% av informationen från ögonen. Den sitter i thalamus och är uppdelade i olika lager som har olika funktioner. Kanske bör kallas volymknapp - inblandad i uppmärksamhet och kan kanske styra vilka intryck som ska ges mer uppmärksamhet.

Lager 1-2 ansvarar för dynamisk information (hur objekt rör sig.
Lager 3-6 ansvarar för statisk information (färg och form)

Question 13

Superior colliculus

Answer 13

10% av informationen från näthinnan går igenom denna struktur istället för LGN.

• Information om vart saker är i synfältet
• Viktigt för ögonrörelser
• Vissa neuroner tar emot information från flera sinnen
• multisensory integration.
• Ansvarig för blindsight, kan skicka vidare information till högre delar av synsystemet.

Question 14

Optic tract (synbanan)

Answer 14

Nervtrådar som går från optic chiasm (synnervskorset) till SC och LGN.

Question 15

Primary visual cortex (V1)

Answer 15

Belägen längst bak, längst ner i occipitalloben.

Hubel & Wiesel - gjorde experiment med cellerna i V1. Visade stimulus på en skärm för en katt och det visade sig att cellen reagerar olika mycket beroende på hur strecket var riktat.

Slutsats: V1 inkodar huvudsakligen kanter - ger oss tillräckligt mycket information för att säga mycket om vad vi kollar på.

Question 16

Simple cells

Answer 16

Finns i V1 och tar emot input från ganglieceller i näthinnan (center-surround celler).

1. Varje LGN cell har ett receptivt fält i näthinnan
2. Alla simple cells har LGN celler som har receptiva fält som är ordnade på ett väldigt speciellt sätt, dem ligger nära och överlappande.
3. Tillsammans utgör alla receptiva fält de totala receptiva fältet hos simple cellen.

Question 17

När ett stimuli är orienterat på ett ultimat sätt för en viss V1 cell så är det:

Answer 17

• Inom cellens receptiva fält
• Orienteringen är identiskt med cellens föredragna orientering, alltså ligger helt rätt baserat på de receptiva fälten. Vilket leder till hög grad av aktivering i V1 cell.

Question 18

Vad är händer om ett stimuli inte är orienterat på ett ultimat sätt för en V1 cell?

Answer 18

Stimuli kan fortfarande vara inom cellens receptiva fält men orienteringen kan avvika från cellens föredragna orientering vilket leder till läger aktivering av V1 cell.

Question 19

Vad menas med tuning curve när det kommer till simple cells?

Answer 19

Beror på kontrasten, alltså hur starkt själva ljuset är. Högre konstrast = starkare respons.

Skapar tvetydighet då ett stimuli som är perfekt orienterat men med svagt ljust kommer leda till samma antal spikes/sek som ett stimuli som inte är perfekt orienterat men har ett starkt ljus.

Question 20

Hur kan tvetydigheten lösas? (tuning curve - simple cells)

Answer 20

Genom att kombinera en hel population av celler med optimala orienteringar. Och eftersom varje del av näthinnan responderar mot flera celler så har de lite överlappande receptiva fält. Detta gör att vi kan skilja på om det är svagt ljus med 90 graders orientering eller en annan grad.

Question 21

Complex cells

Answer 21

Utgör majoriteten av cellerna i V1.
Känsliga för specifika orienteringar (som simple cells).

Men skiljer sig från simple cells då de:

• Reagerar lika starkt på ett ljust objekt mot en mörk bakgrund som ett mörkt objekt med en ljus bakgrund.
• Reagerar ungefär lika starkt oavsett var i dessa receptiva fält som objektet befinner sig, så länge orienteringen är rätt

Verkar ha en högre nivå av att identifiera orienteringar. Det viktiga är graden av orientering och sen spelar det inte så stor roll vart i fältet objektet befinner sig och inte heller ljusskillnader.

Question 22

Retinotopisk kartläggning

Answer 22

En spatialt systematisk kartläggning över vart föremål befinner sig i synfältet och vart de representeras i V1 så att neuroner som är nära varandra i V1 har receptiva fält som är nära varandra på näthinnan.

Kan mätas med f(MRI) med t.ex eccentricity map och polar angle map

Question 23

Kortikal förstoring

Answer 23

Representationen av mitten på synfältet tar upp mer plats i cortex än de perifera delarna av synfältet.

Alltså ju närmre fixeringspunkten desto större område i hjärnan. På samma sätt som vi har en högre densitet av tappar i mitten på näthinnan så vill vi har högre upplösning på det som vi riktar blicken mot.

Question 24

Dorsala strömmen

Answer 24

Från V1 och upp till parietalloben

• Where/how information
• Rörelse, interagera med olika föremål

Question 25

Ventrala strömmen

Answer 25

Från V1 till temporalloben

• What information
• Statisk information, färg och form.

Question 26

Double dissociation experiment

Answer 26

Försökspersoner som har skador i hjärnan och får utgöra olika uppgifter.

För att bevisa funktionella skillnader mellan dorsal och ventralströmmarna får personer som har skador på antigen dorsala eller ventrala strömmen utföra olika uppgifter som kräver where eller what information.

Question 27

V2

Answer 27

Liknar V1 men hanterar även mer komplexa egenskaper t.ex skiljer på vad som är objekt och bakgrund

Question 28

V3

Answer 28

Formperception

Question 29

V4

Answer 29

Färg, kurvatur

Question 30

V5

Answer 30

Rörelse

Question 31

Marrs tre förklaringsnivåer

Answer 31

• Implementational level - beskriver hur beräkningar faktiskt utgörs i praktiken
• Algorithmic level - beskriver vilken typ av beräkningar som systemet utför
  Computational level - beskriver målet hos ett system

Question 32

Marrs tre förklaringsnivåer: Synsystemet

Answer 32

• Implementational level - Det mest grundläggande byggstenarna, center-surround cells, simple cells, complex cells etc.
• Algorithmic level - Beräknar orienteringen av kanter, längden på linjer etc.
• Computational level - Beror lite på vilken teori men t.ex “perception is unconscious inference” - härleda vad som händer i världen runt omkring oss - funktionalismen

Question 33

Generativ model

Answer 33

Specificerar hur en mätning beror på tillståndet i omvärlden. Förklarar hur hjärnan kan tolka t.ex färgen på ett objekt även om det inte är den riktiga färgen på objektet.

När det kommer till färgseende så består modellen av, färgen på ljuskällan, den uppmätta färgen av ögat och vår uppfattade färg.

Om hjärnan känner till den generativa modellen så kan den härleda tillståndet i omvärlden utifrån de sensoriska mätningarna.

Question 34

Likelihood principle

Answer 34

Sensorisk input tolkas av hjärnan efter den mest troliga och sannolika förklaringen.

Målet för synsystemet är att hitta den mest sannolika förklaringen för vad som ligger bakom bilden som projiceras på näthinnan