informationsbearbetning i synsystemet Flashcards
Förklaring av visuella illusioner
kan bero på hur olika delar av hjärnan bearbetar och tolkar visuell information. När olika visuella aspekter av världen kodas parallellt av separata kortikala områden, kan dessa olika aspekter ibland konkurrera med varandra, vilket resulterar i illusioner där vår uppfattning av verkligheten förvrängs eller vilseleds
Vad händer där ljus reflekteras från ett objekt i ögat? Samt fördelningen av tappar och stavar
- Processen börjar naturligtvis med ljus, ljus produceras av många föremål i vår omgivning- solen, lampor, stearinljus och som sedan reflekteras av andra föremål. Ljus kan förekomma som antingen en våg eller partikel.
- En del av ljuset träffar ögonglobens främre yta och passerar genom hornhinnan och linsen. Hornhinnan och linsen fokuserar på det inkommande ljuset, precis som en kameralins kan göra och dem bryter ljusstrålarna så att en skarp bild avges på näthinnan (den ljuskänsliga vävnad som finns på ögonglobens baksida som sitter långt bak i ögat). När ljuset passeras genom linsen och fokuseras på näthinnan så är bilden upp och ner, trots detta upplever vi vår omgivning som rättvänd på grund av hjärnans förmåga att bearbeta och korrigera bilden så att den upplevs som rättvänd.
- På näthinnan finns två typer av fotoreceptorer vilket är specialiserade nervceller som reagerar direkt på det inkommande ljuset:
Stavar (rods)- känsliga för mycket låga ljusnivåer, spelar en viktig roll när du rör dig i halvmörker eller försöker se en ganska svag stimulans.
Tappar (cones)- mindre känsliga än stavarna, behöver därför mer infallande ljus för att överhuvudtaget fungera. Dock känsliga för färgskillnader, finns tre olika typer av tappar som var och en har sitt eget mönster av känslighet för olika våglängder. Urskilja fina detaljer- skärpan. Vi har många fler stavar än tappar i ögat.
Fovea kallas det som är i mitten av näthinnan och därmed längst bak i ögat, här finns det mycket fler tappar än stavar (i själva verkat finns det inga stavar alls i fovea). Och det är därför den region på näthinnan som har bäst synskärpa/ hög rumslig upplösning. I de delar av näthinnan som ligger längre bort från fovea (i den så kallade visuella/ retinala periferin) så dominerar stavarna, långt ut i periferin finns det inga tappar alls. Denna fördelning av fotoreceptorer förklarar varför du bättre kan se mycket svaga ljus ur ögonvrån.
- Efter att fotoreceptorerna har uppfattat ljuset så skickar dem elektriska signaler till bipolära celler, dem fungerar som mellanstationer och hjälper till att förstärka och bearbeta ljussignalerna från fotoreceptorerna, de är helt enkelt ansvariga för att sända dessa bearbetade signaler vidare till gangliecellerna. Gangliecellerna är de celler som tar emot signalerna från bipolära celler och dessa signaler är nu mer komplexa och har bearbetats för att innehålla information om ljusintensitet, riktning och andra aspekter av det visuella intrycket. Gangliecellerna är jämnt utspridda över hela näthinnan, men alla deras axoner sammanstrålas för att bilda den bunt av nervfibrer som vi kallar synnerven. Detta är den nervbana som lämnar ögongloben och transporterar information till olika platser i hjärnan för tolkning av den visuella informationen. Det är gangliecellerna som är dem enda cellerna som generar aktionspotentialer.
- Informationen skickas först till en plats i talamus som kallas den laterala genikulära kärnan/lateral geniculate nuclus (LGN) och fungerar som en mellanstation som gör det möjligt för dig att se och förstå världen omkring dig, aktiviteten i LGN korresponderar med aktiviteten i näthinnan, vilket indikerar att det finns en retinotopisk karta där, därifrån överförs informationen till det primära projektionsområdet för synen i syncortex (V1), i occipitalloben. Signalerna skickas i en topografisk ordning, vilket innebär att varje punkt på näthinnan korresponderar med en specifik plats i synkortex. Denna topografiska ordning kallas retinotopi, och den innebär att varje del av synkortex har en karta som motsvarar näthinnans struktur. Primära synkortex (V1) innehåller en sådan topografisk karta över näthinnan, vilket innebär att olika delar av V1 representerar olika delar av näthinnan. Till exempel, om punkterna A, B och C på näthinnan genererar signaler, så kommer punkterna A, B och C i V1 att aktiveras.
- Från thalamus skickas informationen sedan till den primära visuella barken, som är det första området i hjärnbarken som bearbetar visuell information. Detta område kallas vanligtvis V1 eller primära visuella cortex. I det kortikala receptiva fältet, eller i V1, bearbetas den visuella informationen ytterligare genom att olika aspekter av synintryck integreras och analyseras. Det kortikala receptiva fältet är ansvarigt för funktioner som uppfattning av form, rörelse, färg och djup i den visuella världen. Det bearbetar också informationen som kommer från båda ögonen för att skapa en sammanhängande och enhetlig synupplevelse
Parallel processing inuti retina
- Det visuella systemet och näthinnan har förmågan till parallell bearbetning, vilket innebär att olika aspekter av en visuell bild bearbetas samtidigt och oberoende av varandra.
- Bland annat färg, storlek, rörelse, riktning och textur av ett visuellt objekt är alla aspekter som bearbetas parallellt av olika specialiserade neuronala populationer i näthinnan.
- Det finns 15 olika ganglioncelltyper vilket är de neuroner som skickar visuell information från näthinnan till hjärnan. En av dessa typer är riktning- selektiva ganglionceller, som är specialiserade på att koda för riktningen av rörelse i deras mottagande fält. De reagerar främst på global rörelse, som den som orsakas av en bild som glider över synfältet.
- Trots att det tar mellan 30 och 100 millisekunder för en ljusblixt att nå hjärnan, löser det visuella systemet problemet med tidsfördröjning på olika sätt. En av dessa mekanismer är den “smarta näthinnan”. Näthinnan är inte bara en passiv mottagare av visuell information utan har också förmågan att förutsäga rörelse av stimuli. Detta gör den genom att generera en rörlig våg av aktivitet i populationen av retinala ganglionceller när ett rörligt stimuli upptäcks. Istället för att reagera för sent på den visuella bilden, förflyttas aktiviteten i näthinnan nära framkanten av det rörliga stimuli, vilket minskar fördröjningen i bearbetningen av rörelsen och hjälper till att ge en mer exakt uppfattning av rörelsen. Detta fenomen är känt som “Flash-lag Effect”
Binokulärseende
- Informationen som samlas in från höger synfält behandlas av den vänstra hjärnhalvan och tvärtom, detta beror på hur synbanorna är korsade i nervbanorna i hjärnan. Denna organisation möjliggör binokulär vision, där information från båda ögonen sammanfogas för att skapa en gemensam och rikligare bild av den omgivande världen. Binokulär vision ger också djupseende och uppfattningen om tredimensionell rymd, eftersom hjärnan kan jämföra de små skillnaderna mellan de två bilderna från ögonen för att uppskatta avstånd och djup
Binokulär rivalitet
ett fascinerande fenomen inom synvetenskapen där två olika bilder som presenteras separat för varje öga konkurrerar om uppmärksamheten och medvetandet hos betraktaren. Detta skapar en upplevelse där en person inte kan uppfatta båda bilderna samtidigt, utan istället upplever en snabb växling mellan de två bilderna eller ser en blandning av de två. När olika bilder presenteras för varje öga samtidigt, kämpar hjärnan för att förena de två bilderna till en enda sammanhängande synupplevelse. I fallet med binokulär rivalitet kan dock hjärnan inte förena bilderna, och det uppstår en konflikt där den ena bilden ibland dominerar medan den andra försvinner från medvetandet. Detta kan resultera i en upplevelse av att se den ena bilden under en kort period, varefter den andra bilden tar över och den första försvinner
receptiva fält
- I näthinnan är varje enskild sensorisk nervcell, som en ganglioncell, specialiserad på att reagera på ljus som träffar en specifik del av synfältet. Denna specifika del av synfältet, som kan vara en liten punkt eller ett litet område, är det receptiva fältet för den sensoriska cellen. Vilket är det område av näthinnan där en ganglioncell är känslig för visuella stimuli.
- Exempel: elektriska signaler registreras från en ganglioncell hos en bedövad katt, projiceras varje punkt på en skärm till motsvarande punkt på kattens näthinna. Detta möjliggör en förståelse för hur varje punkt i synfältet kan påverka aktiviteten hos den enskilda ganglioncellen och därmed vilket område av synfältet som utgör dess receptiva fält
vad består ett receptivt fält av?
- Detta receptiva fält är ofta cirkulärt och består av två huvuddelar: ett centrum och en omgivning, även känd som “center-surround” organisationen. I denna struktur är det centrala området och omgivningen olika känsliga för ljus, vilket skapar en “antagonistisk” effekt där stimulering av en del av fältet kan hämma eller förstärka responsen på en annan del. Det antagonistiska centrum-omgivningssystemet är utformat för att förstärka kontrasten vid ljus-mörka kanter och för att öka kontrastkänsligheten hos ganglioncellerna
vad händer när ljuset träffar centrumet av det receptiva fältet
då aktiveras ganglioncellen (ON-respons), dvs excitatoriskt centrum, medan stimulering av omgivningen runt centrumet kan hämma dess aktivitet (OFF-respons), dvs inhibitoriskt omgivning. Eller vice versa beroende på celltyp. Denna organisation bidrar till att förstärka kontrasten och konturerna vid ljusmörka kanter, vilket gör det möjligt för hjärnan att effektivt uppfatta former, mönster och kantdetaljer i den visuella världen. Det är en viktig mekanism för att upprätthålla hög kontrastkänslighet och för att svara på förändringar i ljusförhållanden i omgivningen
Orienteringsselektivitet (orientetion selectivity)-
vissa neuroner i V1 är mest aktiva när de utsätts för linjer som är orienterade i en specifik riktning, medan de svarar mindre starkt på linjer med andra orienteringar.
Riktningselektivtet (directions selectivity)-
innebär att de svarar olika beroende på rörelseriktningen hos visuella stimuli, såsom linjer eller mönster, inom deras receptive fält
