Föreläsning 3 - djupseende, känsel & lukt Flashcards
Djupseende
Förmågan att uppleva världen i tre dimensioner (3D) och bedöma avståndet till objekt
Inverse optics problem
Bilden på näthinnan är tvetydig och är ofta förenlig med ett oändligt antal möjliga miljöer.
Anledningen till den tvetydiga bilden är att vi förlorar en dimension.
Hjärnans uppgift är därför att härleda den mest troliga miljön utifrån de tvetydiga synintrycken.
Vilka tre olika kategorier av djupseende-ledtrådar finns det?
Oculomotor cues - Ledtrådar som grundar sig på positionen som våra ögon har och spänningen i ögonmusklerna
Monocular cues - ledtrådar som bara kräver ett öga och som baseras på bilden på näthinnan.
Binocular cues - ledtrådar som kräver båda ögonen och baseras på bilden på näthinnan.
Accomodation
Oculomotor ledtråd. Innebär att när vi ser på ett objekt som är långt ifrån så kommer ljuset som två parallella linjer till våra ögon. Men när ett objekt är närmre så kommer ljuset in med en viss vinkling. För att det ska kunna fokuseras på näthinnan så måste linsen bli tjockare.
Linsen blir tjockare genom att ciliarmuskeln spänns.
Hjärnan känner till tillståndet hos ciliarmuskeln och använder denna information för att bedöma hur långt det är till föremålet som är i fokus.
Convergence
Oculomotor ledtråd. Kontrolleras av de yttre ögonmusklerna som sitter runt ögongloben.
När ett objekt är 4 meter eller längre bort så är ögonen parallella med varandra så att de riktas rakt fram.
Men ju närmre objektet kommer desto mer behöver ögonen riktas mot varandra för att objektet ska vara i fokus.
Mer konvergens = objektet i fokus är närmre
På samma sätt som med accommodation så har hjärnan tillgång till informationen från musklerna för att bedöma hur långt bort föremålet är
Static cues
Monokulära ledtrådar som används när man kollar på stillbilder.
- Position-Based cues
- Size-based cues
- Lightning-based cues
Position-based cues
Partial occlusion - T.ex om en person står framför en bil så förstår vi det för att vi ser att en del av bilen täcks av personens kropp, objektet måste då också vara närmare än objektet i bakgrunden.
Relative height - Vart i synfältet ett objekt befinner sig. Beror på hur pass nära ett objekt befinner sig horisonten. Ju närmre horisonten desto längre bort befinner de sig.
Size-based cues
Familiar size - Vi vet från erfarenhet hur stora vissa objekt är. Den kunskapen, kombinerat med kunskapen om hur stort objektet är på näthinnan, kan användas för att bedöma hur långt bort objektet är. Ökas avståndet med en faktor X så minskar storleken på näthinnan med samma faktor X. T.ex om ett föremål flyttas dubbel så lång bort så kommer bilden på näthinnan bli hälften så liten.
Relative size - När vi tittar på flera objekt som är lika stora men där de ser olika stora ut för att de är på olika avstånd. Då står deras höjd i relation till hur långt bak dem är.
Texture gradients - storleken på mönster som upprepar sig minskar med avståndet. T.ex stenar på en strand som vi vet är ungefär lika stora.
Linear perspective - linjer som i verkligheten är parallella konvergerar med avståndet. Mer konvergens = större avstånd.
Lighting-based cues
Atmospheric perspective - objekt som är längre bort tenderar att upplevas som suddigare eftersom fotoner blir absorberade och sprids av atmosfären. Ju längre fotonerna måste färdas desto mer sprids de på vägen hit. Dessutom sprids blått ljus mer så att avlägsna objekt ser mer blåaktiga ut.
Shading - Vi kan använda skuggorna på ett föremål för att härleda formen och avståndet
Cast shadows - skuggor som kastas av ett objekt och som hjälper oss förstå hur objektet förhåller sig.
Dynamic cues
Monokulära ledtrådar som används när man kollar på bilder i rörelse.
- Motion parallax
- Optic flow
- Deletion & accretion
Motion parallax
Ju längre bort ett objekt är från dig, desto långsammare rör sig objektets bild på näthinnan (kortare sträcka) när du rör dig i miljön. Riktningen på objektets rörelse över näthinnan beror på om det är närmre eller längre bort än punkten du tittar på.
Men när vi fixerar vår blick på något samtidigt som vi rör på oss så kommer föremål som befinner sig närmare oss röra sig en annan riktning än de föremål som finns på andra sidan av fixeringspunkten.
All den här informationen kan vi använda oss av för att härleda vart föremål befinner sig i relation till varandra.
Optic flow
Alla objekt rör sig utåt från den punkt du kollar på.
- Objekt som är nära den punkt du tittar på rör sig långsamt
- Objekt som är långt bort från den punkt du tittar på rör sig snabbt
- Ju närmre ett objekt är observatören desto snabbare kommer de röra på sig
Deletion and accretion
Dynamisk variant av occlusion cue.
- Använder sig av det faktum att ett föremål räcker ett annat objekt, man kan då dra slutsatsen att det objektet som täcks är längre bort.
Binocular disparity
Den enda ledtråden som kräver att man har två ögon.
- Eftersom att våra ögonen är placerade en bit ifrån varandra så ser vi olika bilder av omvärlden.
- Graden av skillnad mellan bilderna (disparity) beror på hur långt bort ett objekt är och kan därför användas till avståndsbedömning.
Taktil perception
Känsel, syftar ibland enbart på hudperception och ibland samma som haptisk perception
Haptisk perception
Aktiv utforskning med exempelvis händer (receptorer i muskler och senor tillkommer)
Mechanoreceptorer
Förvandlar tryck i huden till neurala signaler (jmf fotoreceptorer i synen)
Finna 4 olika typer, SA1, SA2, FA1, FA2
Det som skiljer dem åt är om dem har stora eller små receptiva fält och om dem adapterar snabbt eller långsamt
De långsamt adapterande signalerar hela tiden när ett stimulus är närvarande. Det snabbt adapterande signalerar förändringar i tryck.
Slow-adapting type 1 (SA1) receptors
- Finns överallt på kroppen
- Små receptiva fält
- Sitter ganska ytligt i huden
- Speciellt bra på att uppfatta små mönster, texturer, former (t.ex blindskrift)
- Anledningen till att de kan uppfatta dessa små detaljer är tack vare de små receptorerna
Spatial events plots
Ett sätt att mäta aktiviteten hos en enskild mechanoreceptor. Mäter responsen medan en cylinder med blindskriftliknande punkter rullas över receptorns receptiva fält. Efter att cylindern rullats ett varv flyttas den neråt lite så tt den träffar det receptiva fältet lite annorlunda.
Efter detta har utförts kan man se att det endast är responsen från SA1 cellen som reflekterar stimulit nästan perfekt.
Fast-adapting type 1 (FA1) receptors
- Finns framför allt i fingertopparna och i ögonlocken
- Små receptiva fält
- Bra på att uppfatta när något glider och bibehålla greppet om föremål.
- Aktiva när man t.ex lyfter upp och sedan ställer ner ett objekt
- Ansvariga för slip detection, ser till så man använder tillräckligt mycket kraft för at lyfta ett föremål.
Slow-adapting type 2 (SA2) receptorer
- Finns överallt på kroppen
- Stora receptiva fält
- Djupare in i huden
- Reagerar då huden sträcks ut och när leder rör sig, därför viktiga för proprioceptionen
- Viktiga för att ta reda på vart våra kroppsdelar är i rummet och hur de är orienterade
- T.ex för att vi ska kunna hantera objekt utan att titta på våra händer hela tiden
Fast-adapting type 2 (FA2) receptors
- Finns överallt på kroppen
- Stora receptiva fält
- Djupt in i huden
- Bra på att uppfatta fina texturer via vibrationer som färdas genom huden
- Extremt känslig t.ex när man skriver och kan känna strukturen på pappret
Vad avgör den spatiala upplösningen för känseln?
- Beror på storleken på de receptiva fälten
- Beror på densiteten av de receptiva fälten, som är högre i vissa områden t.ex fingertopparna
Hur kan den spatiala upplösningen för känsel mätas?
Den kan mätas som en tvåpunktströskel. Alltså minimumavståndet som krävs för att en person vid 75% av gångerna lyckas identifiera om de blir berörda med ett stimuli som har en eller två uddar.
Så kan man mäta på olika delar av kroppen för att se hur känslig vår taktila perception är.
Vilka viktiga kortikala områden för taktil perception finns det?
Primära och sekundära somatosensoriska cortex.
Dorsala och ventrala strömmarna. (liknar synsystemet)
Primära somatosensoriska cortex
- Indelat i fyra band,
- Organiserad somatotopiskt
- S1 celler är känsliga för orientering och rörelseriktning hos taktila stimulin
Sekundära somatosensoriska cortex
- Tar emot input från S1
- Stora receptiva fält
- Ju högre upp man kommer desto mer detaljerad information
- Kan vara involverad i taktiligenkänning av ett objekts form
- Mer komplex information
Somatotopisk karta
Kroppsdelar som är nära varandra på kroppen - representeras av hjärnområden som är nära varandra i S1.
Storleken i cortex är inte proportionerlig till storleken på kroppsdelen, snarare till hur känsliga dem är. T.ex fingrarna har större område än axlarna
Liknar den retinotopiska kartan i synsytemet och tonotopiska kartan i auditiva systemet
Sensory substitution
När man har något nedsatt sinne som kan ersättas av ett annat sinne.
T.ex
- Brainport - visuell till taktil, filmar det som personen tittar på och omvandlar till elektriska signaler
- NeoSensory - auditiv till taktil, om det uppkommer ett högt ljud så börjar armbandet vibrera
Haptisk teknologi
Ett haptiskt gränssnitt överför krafter (vibrationer, rörelse, motstånd) till en persons hand eller fingrar.
T.ex
- Robotassisterad kirurgi
- Spelkontroller
- Mobiltelefoner
Likheter mellan visuella och taktila systemen
- Båda systemen omvandlar input från miljön till elektriska signaler som skickas till hjärnan (fotoner, mekanisk energi)
- Båda systemen har flera sorters celler som sköter detta (stavar och tappar, SA1/2 och FA 1/2)
- Neuronen i båda systemen har receptiva fält
- Hierarkisk databearbetning i båda systemen
- Båda systemen har en välstrukturerad karta i cortex. (retinotopisk karta i V1 och somatotopisk karta i S1)
- Båda systemen överrepresenterar vissa delar relativt andra delar i cortex
- Båda systemen har en dorsal och en ventral ström
Proprioception
Perception av position och rörelse för kroppsdelarna
Medieras av tre olika organ
- Muskelspole (muscle spindles)
- Golgis senorgan
- Ledreceptorerna (joint receptors)
Muskelspole (muscle spindles)
Ger information om längden på musklerna
Golgis senorgan
Ger information om belastning i musklerna
Ledreceptorer (jointreceptors)
Ger information om hur lederna är orienterade
Vad visar på att vår kroppsuppfattning är förvånansvärt plastisk?
- Pinocchio illusion (en person får sitta och hålla i sin nästipp och sen får personen elektriska stötar som om armen vore utsträckt)
- Rubber hand illusion
- Virtual-reality body - med hjälp av VR-kameror tror personer att deras egna kropp har blivit utbytt mot en skyltdocka
Nociception
Perceptionen av smärta.
- Smärtreceptorer
- Smärta registreras av fria nervändar
- Funktion: att snabbt upptäcka om kroppen skadas
Vilka tre sorters smärta finns det?
Nociceptive smärta, inflammatorisk smärta, neuropatisk smärta
Nociceptive smärta
Orsakas av att huden skärs, slits isär, nyps eller sticks. Orsakas även av skadliga temperaturer eller kontakt med skadliga kemikalier
Inflammatorisk smärta
Uppstår då vävnad skadats
Neuropatisk smärta
Orsakas av skador på nervsystemet (kronisk)
Vilka två aspekter av smärtperception finns det?
Affektiv: emotionella aspekten (som gör att vi vill undvika smärta)
Diskriminerande: berättar vart smärtan kommer ifrån, vilken typ av smärta och hur intensiv den är.
Dessa dimensioner har olika banor och kortikala områden
Fantomsmärta
Upplevd smärta i amputerade kroppsdelar. Skapas i hjärnan och ryggmärgen. Kan lindras genom att lura hjärnan med mirror therapy
Termoperception
Förmågan att känna temperatur.
Funktion: känna igen objekt (vilket material de består av), reglera kroppstemperatur.
Reagerar starkast på skillnader i temperatur och förmedlas via termoreceptorer.
Termoreceptorer
Främst fria nervändar i huden. Finns två typer, köld och värme (överlappar delvis)
Temperaturer utanflr räckvidden för dessa receptorer uppfattas som smärta
Olfaktion
Luktsinnet. Orsakas av en odor som innehåller flera odoranter som binder till de olfaktoriska receptorerna. Den resulterande lukten beror på vilken koncentration det är av de olika odoranterna.
Luktsinne påverkas mycket av förväntningar och kontexter.
Odor
En sammansatt lukt, som orsakas av en blandning av flera odoranter
Odoranter
En enskild molekyl som binder till de olfaktoriska receptorerna
Hur definieras styrkan på en lukt?
Som en 75% detektionströskel, alltså den koncentration som behövs för att en person skall kunna detektera lukten 75% av gångerna (behöver inte kunna identifiera den, endast registrera om den finns.
Detektionströskeln varierar kraftigt mellan olika lukter.
Identifiera och diskriminera lukter
Lukter är oftast svåra att identifiera om de inte presenteras i ett sammanhang.
Luktidentifikation och diskrimination kan tränas upp.
Luktdetektion förbättras dock inte av träning.
Förmågan att identifiera lukter avtar med åldern och är bättre hos kvinnor.
Smaksinnet
Smak förmedlas av smaklökarna i munnen, smaklökarna sitter på tre olika papiller som finns på tre olika ställen i munnen.
Alla smaker kan detekteras på hela tungan av alla smaklökar.
Varje smaklök har 40-100 smakreceptorceller
Ytterst på tungan sitter cilia som tar upp smakmolekyler som omvandlas till elektriska signaler som skickas vidare till hjärnan
Hur hänger luktsinnet och smaksinnet ihop?
Den sammanlagda smakupplevelsen (flavour) av att äta något beror inte bara på smaken utan påverkas mycket av lukten.
