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視覚システムは並列、階層、モジュラー方式で編成されている。 視覚情報の分散処理は、興味深い”バインディング”の問題につながると考えられています。道路を運転する赤い車のようなオブジェクトの属性が異なる経路、領域、またはモジュールで処理される場合、視覚システムはこれらの特徴—色、形、動き—を一貫して正確に単一の統一された知覚にどのようにバインドしますか(図1A)。 拘束力のある問題が実際に問題であるかどうかは議論されていますが、その存在を支持するいくつかの説得力のある現象があります。 これらの多くは、視覚システムが課税されると、オブジェクトの特徴を誤ってバインドする可能性があることを示しています。

結合問題

(A)脳は、異なる経路または領域における物体の視覚的属性(色、動き、形状)を処理し、したがって、この情報を”結合”してコヒーレントな知覚経験を生 バインディングがなければ、特に動的で雑然としたシーンでは、オブジェクトの特徴を誤って認識することがよくあります。 (B)Seymourらによって使用された二重結合色/運動刺激。 . 二つの条件は同一の特徴情報(二つの色と二つの動きの方向)を持っていた。 条件の唯一の違いは、色と動きの方向の組み合わせでした(例えば、赤い点は左に時計回りに回転しましたが、右に反時計回りに回転しました)。 (C–E)”誤結合”を明らかにし、Seymourらによって使用される技術の組み合わせを拡張するための強力なツールになる多くの視覚的な錯覚の三つ。 . (C)色-動きの非同期性。 方向反転(左の垂直矢印)と同期して色が変化する振動パターン(上部パネル)は非同期に表示されます—色の変化は動きの反転(右の垂直矢印)を導くように (D)幻想的な接続詞。 簡単な表示では、オブジェクトの色または形状は、別のオブジェクトに属するものとして誤解される可能性があります。 (E)色分解。 静的な黄色のフラッシュは、移動する緑色のバーに超課されます。 緑色のバーは位置が前方にシフトして表示され、物理的に黄色のフラッシュは赤色に表示され、色と位置の誤ったバインドを示しています。 他の様々な視覚的な錯覚は、色、動き、位置、テクスチャ、および形状のmisbindingsを明らかにする。

Seymourらによる新しい研究。 現在の生物学で最近報告されている、視覚的特徴の知覚的結合を成功させる神経機構を解明することに近づいています。 この研究では、新しい視覚刺激と機能的磁気共鳴イメージング(fMRI)データの解析における最近の開発を組み合わせて、皮質視覚処理の初期段階でも、色や動

Seymour et al. 時計回りまたは反時計回りに回転した赤または緑のドットのセットを提示し、四つの条件の合計について。 巧妙な操作では、これらの条件のうちの2つが重ね合わされ、赤と緑の両方の色、時計回りと反時計回りの運動方向の両方が同時に存在する二重接続詞刺激を作成しました(図1A)。 二つの二重結合刺激があり、どちらも同じ特徴情報(赤、緑、時計回り、反時計回り)を含んでいました。 二つの二重結合刺激の唯一の違いは、色と動きのペアリングでした:一つでは、赤は時計回りの動きとペアになっていたし、緑は反時計回りの動きとペア; もう一方では、赤は反時計回りの動きと対になり、緑は時計回りの動きと対になりました。

この論文の重要な発見は、四つの特徴(二つの色、二つの動きの方向)は両方の二重結合刺激に存在していたが、分類アルゴリズムは人間の視覚野におけるFMRI BOLD応答からの情報を用いて二つの条件を区別することができたということである。 FMRI BOLD応答の根底にある神経応答が個々の特徴(色と動きとは独立して)によって生成された場合、2つの二重結合刺激に対する応答は同等であったはず しかし、驚くべきことに、これはそうではありませんでした;結果は、特徴結合が早くもV1として表されることを示しています。 よく考えられた制御解析では、著者らは、潜在的な顕著な違い、注意の非対称性、色刺激における輝度アーチファクト、および他の潜在的な交絡を除外するこ

Seymour et al.の実験は、いくつかの理由のために刺激的です。 まず、上述したように、彼らは色運動接続詞が早くもV1として表現されていることを明らかにした。 第二に、これは(初めて)バインドされた接続詞として異なっていたが、個々の機能の面で同一であった最先端のfMRI分析と心理物理的によく制御された視 最後に、ここでの方法の組み合わせは、将来の研究が容易に採用することができますfmriを使用して視覚的特徴結合の生理学的研究に新しい扉を開

特徴の結合コーディングを実証することにより、我々は特徴結合の神経機構を特定することに一歩近づいていますが、多くの疑問が残っています。 機能バインディングのメカニズムは早くもV1で動作する可能性がありますが、そうではないという説得力のある証拠があります。 以前の単一ユニットと解剖学的研究は、色と動きの経路がV1で分離されているという一般的な概念をサポートしています。 臨床研究はまた、色と動きの分散およびモジュラー処理をサポートし、これら二つの特徴の知覚の間の二重解離を明らかにした(別個の外層病変は、運動知覚 そして、結合のほとんどの既存の心理的および生理学的モデルは、より高いレベルのメカニズムに依存している(しかし比較する)。

Seymour et al. それらの結果は、特徴の結合がV1で起こることを明確に示すものではないことを正しく認識する。 実際、V1におけるfMRI応答は、フィードバック(例えば、空間的注意)を反映することができることは十分に確立されている。 V1の機能結合の表現は、その後、機能結合が注意を必要とする可能性と矛盾していない:V1応答は、前頭頂の注意ネットワークからのフィードバックを反映 したがって、V1の特徴結合のコーディングは、すでにバインドされた情報のフィードバックを反映しているかどうかは不明のまま、V1は、その後、積極的に結合する未バインドの情報のフィードバックを反映している、または知覚結合自体とは完全に無関係です。

上記の不確実性に完全に対処するためには、Seymour et al.の巧妙な手法を拡張する必要があります。 特徴が知覚的に誤って結合している条件をテストし、特徴のコンジョイントコーディングが知覚的結合自体と相関しているかどうかを調べる。 知覚的誤バインドのいくつかの例は、色、位置、動き、形状、およびテクスチャを含む様々な特徴の範囲について実証されている。 たとえば、パターンの色と動きの同期的な変化は非同期として認識されます(図1C); 群衆の中で簡単に見られたオブジェクトの色は、別のオブジェクトに属するものと誤解される可能性があります(幻想的な接続詞、図1D)。 これらおよび知覚的誤バインドの他の多くの例(例えば)は、視覚処理(または注意)の時間的および/または空間的限界に近づいたり、超えたりしたときに

これらの種類の幻想を利用することは、少なくとも三つの理由のために必要です。 第一に、特徴結合のメカニズムは、明確な視覚刺激のために募集されない可能性がある。 将来の実験は、Seymourらの研究に基づいて構築されています。 知覚的な”誤結合”をテストすることなく、知覚的結合の原因となるメカニズムが活性であるかどうかを知ることは困難である。 第二に、特徴のコンジョイント符号化は、それらの特徴の物理的または知覚的共起を反映することができる。 物理的に束縛された特徴は常に知覚的に束縛された特徴につながるとは限らないので、上記のような視覚的錯覚を研究することなく、特徴のコンジョイントコーディングが必ずしも知覚にリンクされているかどうかを特定することはできません。 第三に、初期の視覚野におけるコンジョイント特徴の表現は、フィードバックの結果である可能性がある。 誤ったバインドの視覚的錯覚を採用することで、v1がフィードバックを介してバインディングプロセスの出力を反映するかどうかが明確になります(その場合、バインドされていると認識される機能結合を選択的にコード化します)。

Seymour et al.のエレガントな実験設計と洗練されたfMRI分析の組み合わせ。 これらの将来の実験のための段階を設定し、そうすることで、結合問題に直接対処することにこれまで以上に近づいています。

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