PMC

det visuelle systemet er organisert på en parallell, hierarkisk og modulær måte. Den distribuerte behandlingen av visuell informasjon antas å føre til et spennende ‘bindende’ problem: hvis egenskapene til et objekt, for eksempel en rød bil som kjører nedover veien, behandles i forskjellige veier, regioner eller moduler, hvordan binder det visuelle systemet disse funksjonene — farge, form og bevegelse — konsekvent og nøyaktig til en enkelt enhetlig percept (Figur 1a)? Hvorvidt bindingsproblemet egentlig er et problem, diskuteres, men det er flere overbevisende fenomener som støtter eksistensen. Mange av disse viser at når det visuelle systemet er beskattet, kan det misbind egenskapene til et objekt; for eksempel kan vi misperceive bilens posisjon mens vi misattributerer rødheten til et annet objekt i scenen.

En ny studie Av Seymour et al. , rapportert nylig I Current Biology, bringer oss nærmere å unraveling nevrale mekanismer som er ansvarlige for vellykket perceptuell binding av visuelle funksjoner. Studien kombinerte en ny visuell stimulus med den siste utviklingen i analysen av funksjonell magnetisk resonans imaging (fMRI) data for å vise at egenskapene til et mønster, som farge og bevegelsesretning, er sammenhengende representert (bundet) selv i de tidligste stadiene av kortikal visuell behandling.

Seymour et al. presenterte sett med røde eller grønne prikker som roterte med eller mot klokken, for totalt fire forhold. I en smart manipulasjon ble to av disse forholdene overlappet, og skaper en dobbel konjunksjonsstimulus der både røde og grønne farger, og både med urviseren og mot urviseren bevegelsesretninger, var samtidig tilstede (Figur 1a). Det var to doble konjunksjonsstimuli, som begge inneholdt samme funksjonsinformasjon(rød, grønn, med klokken og mot klokken). Den eneste forskjellen mellom de to doble konjunksjon stimuli var motstandere av farge og bevegelse: i en, rød ble paret med klokken bevegelse og grønn ble paret med mot klokken bevegelse; i den andre, rød ble paret med mot klokken bevegelse og grønn ble paret med klokken bevegelse.

nøkkelfunnet i papiret er at selv om alle fire funksjonene (to farger, to bevegelsesretninger) var tilstede i begge doble konjunksjonsstimuli, var en klassifiseringsalgoritme i stand til å diskriminere mellom de to forholdene ved hjelp av informasjon fra fMRI BOLD response i den menneskelige visuelle cortex. Hvis de nevrale responsene som ligger til grunn for FMRI FET respons ble generert av de enkelte funksjonene (farge og bevegelse uavhengig), burde responsen på de to doble konjunksjonsstimuliene ha vært ekvivalent. Overraskende, men dette var ikke tilfelle; resultatene viser at funksjonen konjunksjoner er representert så tidlig Som V1. I godt gjennomtenkt kontroll analyser, forfatterne var i stand til å utelukke potensielle salience forskjeller, attentional asymmetrier, luminans artefakter i deres farge stimuli, og andre potensielle confounds.

Seymour et al.s eksperimenter er spennende av flere grunner. Først, som nevnt ovenfor, avslører de at fargebevegelsesforbindelser er representert så tidlig Som V1. For det andre er dette en av de første, og kanskje den sterkeste demonstrasjonen av konjunksjonskoding ved hjelp av en kombinasjon av toppmoderne fmri-analyser og psykofysisk velkontrollerte visuelle stimuli som (for første gang) var forskjellig som bundet konjunksjoner, men var identiske når det gjelder individuelle egenskaper. Endelig åpner kombinasjonen av metoder her en ny dør i den fysiologiske studien av visuell funksjonsbinding ved hjelp av fMRI som fremtidige studier lett kan ansette.

ved å demonstrere sammenhengskoding av funksjoner, er vi ett skritt nærmere å identifisere nevrale mekanismen for funksjonsbinding, men mange spørsmål gjenstår. Selv om mekanismen av funksjonen binding kunne operere så tidlig Som V1, det er overbevisende bevis for at dette ikke er tilfelle. Tidligere enkelt enhet og anatomiske studier støtter den rådende oppfatningen at farge – og bevegelsesbaner er segregert I V1 . Kliniske studier støtter også distribuert og modulær behandling av farge og bevegelse, etter å ha avslørt en dobbel dissosiasjon mellom oppfatningen av disse to funksjonene (distinkte ekstrastriate lesjoner kan forårsake tap av fargeoppfattelse uten tap av bevegelsesoppfattelse og omvendt ). Og de fleste eksisterende psykologiske og fysiologiske bindingsmodeller er avhengige av mekanismer på høyere nivå (, men sammenlign).

Seymour et al. med rette erkjenner at deres resultater ikke utvetydig viser at bindingen av funksjoner skjer I V1. Faktisk er det godt etablert at fMRI-responsen I V1 kan gjenspeile tilbakemelding (for eksempel romlig oppmerksomhet ). En representasjon av funksjonsforbindelser I V1 er da ikke uforenlig med muligheten for at funksjonsbinding krever oppmerksomhet : V1-svar kan gjenspeile tilbakemelding fra et fronto-parietalt oppmerksomhetsnettverk. Det er derfor uklart om kodingen av funksjonsforbindelser I V1 gjenspeiler tilbakemelding av allerede bundet informasjon, reflekterer tilbakemelding av ubundet informasjon Som V1 da aktivt binder, eller er helt uavhengig av perceptuell binding i seg selv.

for å fullt ut løse usikkerhetene ovenfor, må Vi utvide den smarte teknikken Til Seymour et al. for å teste forhold der funksjoner er perceptually misbound og undersøke om conjoint koding av funksjoner porter, eller er korrelert med, perseptuell binding selv. Flere eksempler på perseptuell misbinding har blitt demonstrert for en rekke forskjellige funksjoner, inkludert farge, posisjon, bevegelse, form og tekstur. For eksempel oppfattes synkrone endringer i farge og bevegelse av et mønster som asynkron (Figur 1c); fargen på et kort sett objekt i en mengde kan misforstås som tilhørende et annet objekt ( illusoriske konjunksjoner, Figur 1d); en statisk gul flash lagt på et bevegelig grønt objekt ser ut til å ligge bak det grønne objektet og vises rødt (Figur 1e); og et objekt kan til og med synes å drive i en retning mens det vises skiftet i posisjon i motsatt retning . Disse og mange andre eksempler på perseptuell misbinding (for eksempel ) oppstår når de tidsmessige og / eller romlige grensene for visuell behandling (eller oppmerksomhet) nærmer seg eller overskrides.

Å Dra nytte av disse slags illusjoner er nødvendig av minst tre grunner. For det første kan mekanismen for funksjonsbinding ikke rekrutteres for entydige visuelle stimuli. Fremtidige eksperimenter, bygge på arbeidet Til Seymour et al. uten å teste en perceptuell ‘misbinding’, er det vanskelig å vite om mekanismen som normalt er ansvarlig for perceptuell binding, er aktiv. Sekund, conjoint koding av funksjoner kan gjenspeile den fysiske eller perseptuelle co-forekomst av disse funksjonene. Fysisk bundne trekk fører ikke alltid til perceptuelt bundne trekk, så uten å studere visuelle illusjoner, som de ovenfor, kan vi ikke være sikre på om eller når den sammenhengende kodingen av trekk nødvendigvis er knyttet til oppfatning. For det tredje kan representasjonen av conjoint-funksjoner i tidlig visuell cortex være et resultat av tilbakemelding. Bruk av visuelle illusjoner av misbinding vil disambiguere om V1 reflekterer utgangen av en bindende prosess via tilbakemelding (i så fall vil det selektivt kode funksjonsforbindelser som oppfattes som bundet).

kombinasjonen av elegant eksperiment design og sofistikert fmri analyse Av Seymour et al. setter scenen for disse fremtidige eksperimenter og dermed bringer oss nærmere enn noensinne å ta opp bindende problemet direkte.