Войти
Визуальная обработка - это термин, который используется для обозначения способности мозга использовать и интерпретировать визуальную информацию из окружающего мира нас. Процесс преобразования световой энергии в осмысленное изображение - сложный процесс, которому способствуют многочисленные структуры мозга и когнитивные процессы более высокого уровня. На анатомическом уровне световая энергия сначала попадает в глаз через роговицу, где свет изгибается. Пройдя через роговицу, свет проходит через зрачок, а затем через хрусталик глаза, где он в большей степени изгибается и фокусируется на сетчатке. Сетчатка - это группа светочувствительных клеток, называемых фоторецепторами. Фоторецепторы бывают двух типов: палочки и колбочки. Палочки чувствительны к тусклому свету, а колбочки лучше пропускают яркий свет. Фоторецепторы соединяются с биполярными клетками, которые индуцируют потенциалы действия в ганглиозных клетках сетчатки. Эти ганглиозные клетки сетчатки образуют пучок на диске зрительного нерва, который является частью зрительного нерва. Два зрительных нерва от каждого глаза встречаются в зрительном перекресте, где нервные волокна от каждой носовой сетчатки пересекаются, в результате чего правая половина поля зрения каждого глаза представлена в левом полушарии, а левая половина полей зрения каждого глаза представлена в правое полушарие. Затем зрительный тракт разделяется на два зрительных пути, геникулостриарный путь и тектопульвинарный путь, которые отправляют визуальную информацию в зрительную кору затылочной доли для обработки на более высоком уровне (Whishaw and Kolb, 2015).
Визуальный Система организована иерархически, с анатомическими областями, которые выполняют специализированные функции по обработке изображений. Низкоуровневая визуальная обработка связана с определением различных типов контраста между изображениями, проецируемыми на сетчатку, тогда как визуальная обработка высокого уровня относится к когнитивным процессам, которые интегрируют информацию из различных источников в визуальную информацию, которая представлена в сознании. Обработка объектов, включая такие задачи, как распознавание объектов и определение местоположения, является примером визуальной обработки более высокого уровня. Визуальная обработка высокого уровня зависит от процессов как сверху вниз, так и снизу вверх. Обработка снизу вверх относится к способности зрительной системы использовать поступающую визуальную информацию, текущую по однонаправленному пути от сетчатки к более высоким областям коры. Обработка сверху вниз относится к использованию предшествующих знаний и контекста для обработки визуальной информации и изменения информации, передаваемой нейронами, изменяя способ их настройки на стимул. Все области зрительного пути, кроме сетчатки, могут подвергаться влиянию нисходящей обработки. Существует традиционное мнение о том, что визуальная обработка следует системе с прямой связью, в которой существует односторонний процесс, посредством которого свет направляется от сетчатки к более высоким областям коры головного мозга, однако появляется все больше свидетельств того, что зрительные пути работают двунаправленно, как с прямой связью, так и с обратной связью. механизмы, передающие информацию в нижние и верхние области коры и из них. Различные исследования продемонстрировали эту идею о том, что визуальная обработка зависит как от систем прямой связи, так и от систем обратной связи (Jensen et al., 2015; Layher et al., 2014; Lee, 2002). Различные исследования, проведенные с ранних зрительных нейронов макак, обнаружили доказательства того, что ранние зрительные нейроны чувствительны к особенностям как в пределах их рецептивных полей, так и к глобальному контексту сцены. В двух других исследованиях на обезьянах использовалась электрофизиология, чтобы найти разные частоты, которые связаны с обработкой прямой и обратной связи у обезьян (Orban, 2008; Schenden Ganis, 2005). Исследования на обезьянах также показали, что нейроны в визуальных областях более высокого уровня избирательны по отношению к определенным стимулам. Одно исследование, в котором использовались единичные записи на макаках, показало, что нейроны в средней височной зрительной области, также известной как область MT или V5, обладают высокой избирательностью как по направлению, так и по скорости (Maunsell Van Essen, 1983).
Существуют различные нарушения, которые, как известно, вызывают дефицит визуальной обработки более высокого уровня, включая агнозию визуальных объектов, прозопагнозию, топографагнозию, алексию, ахроматопсию, акинетопсию., Синдром Балинта и астереопсис. Эти дефициты вызваны повреждением структур мозга, вовлеченных в вентральный или дорсальный зрительный поток (Barton 2011).
Прошлые модели обработки изображений выделяли определенные области мозга по специфическим стимулам, на которые они наиболее отзывчивы; например, было показано, что парагиппокампальная пространственная область (PPA) имеет повышенную активацию, когда представлена зданиями и сценами с местами (Epstein Kanwisher, 1998), тогда как веретенообразная область лица (FFA) в основном сильно реагирует на лица и похожие на лица стимулы. (Канвишер и др., 1997).
Область парагиппокампа (PPA) расположена в задней парагиппокампальной извилине, которая, в свою очередь, находится в медиальной височной доле в непосредственной близости от гиппокампа. Его название происходит от повышенного нейронного отклика в PPA при просмотре таких мест, как здания, дома и другие сооружения, а также при просмотре окружающих сцен как в помещении, так и на улице (Epstein Kanwisher, 1998). Это не означает, что PPA не показывает активацию при представлении других визуальных стимулов - при представлении знакомых объектов, которые не являются ни зданиями, ни лицами, такими как стулья, также есть некоторая активация внутри PPA (Ishai et al., 2000). Однако кажется, что PPA связан с визуальной обработкой зданий и мест, поскольку пациенты, которые испытали повреждение области парагиппокампа, демонстрируют топографическую дезориентацию, другими словами, не могут ориентироваться в знакомом и незнакомом окружении (Habib Sirigu, 1987). Помимо визуальной обработки, парагиппокампальная извилина участвует как в пространственной памяти, так и в пространственной навигации (Squire Zola-Morgan, 1991).
Веретенообразная область лица расположена в пределах нижней височной коры веретенообразной извилины. Подобно PPA, FFA демонстрирует более высокую нейронную активацию, когда визуально обрабатывает лица больше, чем места или здания (Kanwisher et al., 1997). Однако веретенообразная область также демонстрирует активацию других стимулов и может быть обучена специализироваться на визуальной обработке объектов экспертизы. В прошлых исследованиях изучалась активация FFA у людей со специальной визуальной подготовкой, таких как орнитологи или автомобильные эксперты, которые адаптировали визуальные навыки для определения признаков птиц и автомобилей соответственно. Было показано, что эти эксперты разработали активацию FFA для своих конкретных визуальных навыков. В других экспериментах изучалась способность развивать опыт в FFA с помощью «гриблов», визуального стимула, генерируемого для того, чтобы иметь несколько компонентов, которые можно комбинировать для создания ряда различных конфигураций, подобно тому, как могут быть разные немного разные черты лица. используется для создания уникального лица. Участники были обучены своей способности различать greebles по разным признакам, и их активация в FFA периодически измерялась в процессе обучения - результаты после обучения показали, что активация Greeble в FFA увеличивалась со временем, тогда как реакция FFA на лица фактически уменьшалась с увеличением тренировки greeble. Эти результаты позволили сделать три основных вывода в отношении FFA при визуальной обработке: во-первых, FFA не обрабатывает только лица; во-вторых, FFA демонстрирует активацию для «экспертных» визуальных задач и может быть обучена со временем, чтобы адаптироваться к новым визуальным стимулам; наконец, FFA не поддерживает постоянный уровень активации для всех стимулов, а вместо этого, кажется, `` разделяет '' активацию таким образом, что наиболее часто просматриваемые стимулы получают наибольшую активацию в FFA, как показано в исследовании greebles (Gauthier et al., 2000).
Некоторые исследования показывают, что развитие FFA и PPA связано со специализацией определенных визуальных задач и их отношение к другим образцам обработки изображений в мозгу. В частности, существующие исследования показывают, что активация FFA находится в области мозга, которая обрабатывает непосредственное поле зрения, тогда как активация PPA находится в областях мозга, которые обрабатывают периферическое зрение и зрение, только вне прямого поля зрения (Леви и др., 2001). Это говорит о том, что FFA и PPA могли развить определенные специализации из-за общих визуальных задач в этих полях зрения. Поскольку лица обычно обрабатываются в непосредственном поле зрения, части мозга, которые обрабатывают прямое поле зрения, в конечном итоге также специализируются на более детальных задачах, таких как распознавание лиц. Та же концепция применима к месту: поскольку здания и локации часто просматриваются целиком либо прямо за пределами поля зрения, либо на периферии человека, визуальная специализация любого здания или локации будет обрабатываться в областях мозга, управляющих периферическим зрением. Таким образом, часто наблюдаемые формы, такие как дома и здания, становятся специализированными в определенных областях мозга, то есть в PPA.
