Visuell neurovetenskap

För tidskriften, se Visual Neuroscience (journal) .

Visuell neurovetenskap är en gren av neurovetenskap som fokuserar på människokroppens visuella system, huvudsakligen beläget i hjärnans visuella cortex . Huvudmålet med visuell neurovetenskap är att förstå hur neural aktivitet resulterar i visuell perception , såväl som beteenden som är beroende av syn. Tidigare har visuell neurovetenskap främst fokuserat på hur hjärnan (och i synnerhet Visual Cortex ) reagerar på ljusstrålar som projiceras från statiska bilder och på näthinnan . Även om detta ger en rimlig förklaring till den visuella uppfattningen av en statisk bild, ger det inte en korrekt förklaring till hur vi uppfattar världen som den verkligen är, en ständigt föränderlig och ständigt rörlig 3D-miljö. Ämnena som sammanfattas nedan är representativa för detta område, men långt ifrån uttömmande. För att vara mindre ämnesspecifik kan man se den här läroboken för beräkningslänken mellan neurala aktiviteter och visuell perception och beteende: "Understanding vision: theory, models, and data", publicerad av Oxford University Press 2014.

Ansiktsbehandling

En nyligen genomförd studie med Event-Related Potentials ( ERP ) kopplade en ökad neural aktivitet i den occipito-temporala regionen av hjärnan till den visuella kategoriseringen av ansiktsuttryck. Resultaten fokuserar på en negativ topp i ERP som inträffar 170 millisekunder efter stimulansen. Denna aktionspotential , kallad N170 , mättes med hjälp av elektroder i den occipito-temporala regionen, ett område som redan är känt för att förändras av ansiktsstimuli. Att studera med hjälp av EEG och ERP -metoderna möjliggör en extremt hög tidsupplösning på 4 millisekunder, vilket gör den här typen av experiment extremt väl lämpade för att noggrant uppskatta och jämföra den tid det tar för hjärnan att utföra en viss funktion. Forskare använde klassificeringsbildtekniker för att bestämma vilka delar av komplexa visuella stimuli (som ett ansikte) som kommer att förlitas på när patienter ombeds att tilldela dem till en kategori eller känsla . De beräknade de viktiga egenskaperna när stimulansansiktet uppvisade en av fem olika känslor. Stimulansansikten som uppvisade rädsla hade den utmärkande egenskapen att de vidgade ögonen, och stimuli som uppvisade lycka uppvisade en förändring i munnen för att få ett leende. Oavsett uttrycket av stimulans ansikte, påverkade regionen nära ögonen EEG före regionerna nära munnen. Detta avslöjade en sekventiell och förutbestämd ordning för uppfattningen och bearbetningen av ansikten, där ögat var det första och munnen och näsan bearbetades efter. Denna process av nedåtgående integration inträffade endast när de sämre ansiktsdragen var avgörande för kategoriseringen av stimuli. Detta förklaras bäst genom att jämföra vad som händer när deltagarna visades ett ansikte som uppvisar rädsla, kontra lycka. N170 det tog en deltagare mindre tid att känna igen ansiktsuttrycket. Detta förväntas eftersom endast ögonen behöver bearbetas för att känna igen känslan. Men vid bearbetning av ett glatt uttryck, där munnen är avgörande för kategoriseringen, måste integrering nedåt ske, och därmed N170 -toppen senare vid cirka 185 millisekunder. Så småningom syftar visuell neurovetenskap till att fullständigt förklara hur det visuella systemet bearbetar alla förändringar i ansikten såväl som föremål. Detta kommer att ge en fullständig bild av hur världen ständigt uppfattas visuellt, och kan ge insikt i en koppling mellan perception och medvetande .

Uppfattningar om ljus och skuggor

Nyligen har forskare genomfört experiment som utmanar den hierarkiska processen för visuell uppfattning av lätthet. Dessa experiment har föreslagit att uppfattningen av ljushet härrör från en mycket högre nivå av kognition som involverar tolkningen av belysningar och skuggor snarare än processen som sker på en grundläggande enhetsnivå. Denna idé förklaras bäst genom att undersöka två olika versioner av två vanliga visuella illustrationer. Den första uppsättningen illustrationer orsakar ett fenomen som kallas induktionseffekten. Bilden består av två identiska grå rutor, omgivna av svart respektive vitt. Resultatet är att uppfattningen av det gråa på det vita är mörkare än det gråa på det svarta. Det traditionella sättet att förklara detta är genom lateral hämning . En cell med ett receptivt fält i den grå kvadraten omgiven av det vita får mer av den laterala hämningen och därmed eldar den inte lika ofta och ser mörkare ut. Den andra uppsättningen illustrationer förklarar Craik-O'Brien-Cornsweet-illusionen . Detta inkluderar en skarp övergång från svart till vitt i mitten och sedan bleknar till mellangrå på andra sidan. De andra två diagrammen uppvisar samma två effekter men med en mycket större intensitet . Detta beror på att formerna i illustrationerna är 3-dimensionella vilket gör att det mänskliga sinnet tolkar de till synes mörkare områdena som skuggor. Detta introducerades först av Ernst Mach 1866.

Visuell neurovetenskap och klinisk neuropsykologi

Den kontinuerliga forskningen inom visuell neurovetenskap har resulterat i en ständigt växande kunskap om det mänskliga visuella systemet . Det har fyllt i många av stegen mellan ögonblicket när ljus träffar vår näthinna till när vi upplever visuell uppfattning av vår värld. Insikt i denna process gör det möjligt för kliniska psykologer att få en större förståelse för vad som kan orsaka synstörningar hos deras patienter. Även om förståelsen av den underliggande processen för en synstörning ensam inte kommer att ge patienten behandling , kommer det att göra det lättare för både patienten och läkaren att veta exakt vad de har att göra med ur ett vetenskapligt perspektiv som är rotat i visuell neurovetenskap snarare än en beskrivande redogörelse. symtom hos patienten .