system wizualny jest zorganizowany w sposób równoległy, hierarchiczny i modularny. Uważa się, że rozproszone przetwarzanie informacji wizualnej prowadzi do intrygującego „wiążącego” problemu: jeśli atrybuty obiektu, takie jak czerwony samochód jadący drogą, są przetwarzane w różnych ścieżkach, regionach lub modułach, to w jaki sposób system wizualny łączy te cechy — kolor, kształt i ruch — konsekwentnie i dokładnie w jeden jednolity percept (rysunek 1A)? To , czy problem wiążący jest rzeczywiście problemem, jest dyskutowane, ale istnieje kilka przekonujących zjawisk, które potwierdzają jego istnienie. Wiele z nich pokazuje, że gdy system wizualny jest opodatkowany, może on błędnie zinterpretować cechy obiektu; na przykład możemy źle odczytać położenie samochodu, błędnie przypisując jego zaczerwienienie innemu obiektowi na scenie.
(a) mózg przetwarza wizualne atrybuty obiektów (kolor, ruch, kształt) w różnych ścieżkach lub regionach i ogólnie uważa się, że muszą istnieć mechanizmy neuronowe, które „wiążą” tę informację, aby wygenerować spójne doświadczenie percepcyjne. Bez wiązania coraz częściej błędnie postrzegalibyśmy cechy obiektów, zwłaszcza w scenach dynamicznych i zaśmieconych. (B) podwójne połączenie kolorów / ruchu bodźce stosowane przez Seymour et al. . Oba warunki miały identyczną informację cechową (dwa kolory i dwa kierunki ruchu). Jedyną różnicą między Warunkami było połączenie koloru z kierunkiem ruchu(na przykład czerwone kropki obracały się zgodnie z ruchem wskazówek zegara po lewej, ale obracały się przeciwnie do ruchu wskazówek zegara po prawej). (C–E) trzy z wielu złudzeń wizualnych, które ujawniają „błędne myślenie” i byłyby potężnymi narzędziami do rozszerzenia kombinacji technik stosowanych przez Seymour et al. . (C) asynchroniczny ruch kolorów. Oscylujący wzór (górny panel), który zmienia kolor w synchronizacji z odwróceniem kierunku (pionowe strzałki po lewej stronie), pojawia się asynchronicznie — zmiana koloru wydaje się prowadzić do odwrócenia ruchu (pionowe strzałki po prawej stronie). D) iluzoryczna koniunkcja. Na krótkich wyświetlaczach kolor lub kształt obiektu może być błędnie odebrany jako należący do innego obiektu. E) rozkład kolorów. Statyczny żółty błysk jest super-nałożony na ruchomy zielony pasek. Zielony pasek wydaje się przesunięty do przodu w pozycji, a fizycznie żółty błysk wydaje się czerwony, demonstrując błędne dopasowanie koloru i pozycji. Wiele innych złudzeń wizualnych ujawnia błędne powiązania koloru, ruchu, pozycji, tekstury i kształtu .
nowe badanie Seymour et al. , niedawno w obecnej Biologii, przybliża nas do rozwikłania neuronowych mechanizmów odpowiedzialnych za skuteczne percepcyjne Wiązanie cech wzrokowych. W badaniu połączono nowatorski bodziec wizualny z najnowszymi osiągnięciami w analizie danych funkcjonalnego rezonansu magnetycznego (fMRI), aby pokazać, że cechy wzoru, takie jak kolor i kierunek ruchu, są łącznie reprezentowane (związane) nawet na najwcześniejszych etapach przetwarzania korowego obrazu.
przedstawione zestawy czerwonych lub zielonych kropek, które obracały się zgodnie z ruchem wskazówek zegara lub przeciwnie do ruchu wskazówek zegara, w sumie cztery warunki. W sprytnej manipulacji dwa z tych warunków zostały nałożone, tworząc podwójny bodziec koniunkcyjny, w którym jednocześnie obecne były zarówno kolory czerwony i zielony, jak i oba kierunki ruchu zgodnie z ruchem wskazówek zegara (rysunek 1A). Były dwa bodźce podwójnej koniunkcji, z których oba zawierały te same informacje o cechach (czerwony, zielony, zgodnie z ruchem wskazówek zegara i przeciwnie do ruchu wskazówek zegara). Jedyną różnicą między dwoma bodźcami podwójnej koniunkcji były pary koloru i ruchu: w jednym czerwony był sparowany z ruchem zgodnym z ruchem wskazówek zegara, a zielony był sparowany z ruchem przeciwnym do ruchu wskazówek zegara; w drugim, czerwony został sparowany z ruchem przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, a zielony został sparowany z ruchem zgodnym z ruchem wskazówek zegara.
kluczowe odkrycie w artykule jest takie, że chociaż wszystkie cztery cechy (Dwa kolory, dwa kierunki ruchu) były obecne w obu podwójnych bodźcach koniunkcyjnych, algorytm klasyfikujący był w stanie rozróżnić te dwa warunki za pomocą informacji z pogrubionej odpowiedzi fMRI w ludzkiej korze wzrokowej. Jeśli reakcje neuronowe leżące u podstaw odpowiedzi fMRI BOLD były generowane przez poszczególne cechy (kolor i ruch niezależnie), odpowiedź na dwa bodźce podwójnej koniunkcji powinna być równoważna. Zaskakujące jest jednak, że tak nie było; wyniki pokazują, że koniunkcje cechowe są reprezentowane już w V1. W dobrze przemyślanych analizach kontrolnych autorzy byli w stanie wykluczyć potencjalne różnice widoczności, asymetrie uwagi, artefakty luminancji w ich bodźcach kolorowych i inne potencjalne zakłócenia.
's eksperymenty są ekscytujące z kilku powodów. Po pierwsze, jak wspomniano powyżej, ujawniają one, że spójniki kolor–ruch są reprezentowane już w V1. Po drugie, jest to jedna z pierwszych i być może najsilniejszych demonstracji kodowania koniunkcji przy użyciu kombinacji najnowocześniejszych analiz fMRI i dobrze kontrolowanych psychofizycznie bodźców wzrokowych, które (po raz pierwszy) różniły się jako związane spójniki, ale były identyczne pod względem indywidualnych cech. Wreszcie, kombinacja metod tutaj otwiera nowe drzwi w fizjologicznym badaniu oprawy wizualnej funkcji za pomocą fMRI, które przyszłe badania mogą łatwo wykorzystać.
demonstrując kodowanie cech, jesteśmy o krok bliżej zidentyfikowania neuronowego mechanizmu wiązania cech, ale pozostaje wiele pytań. Chociaż mechanizm wiązania funkcji może działać już w wersji V1, istnieją przekonujące dowody na to, że tak nie jest. Poprzednie badania jednostkowe i anatomiczne wspierają dominujący pogląd, że ścieżki koloru i ruchu są segregowane w V1 . Badania kliniczne wspierają również rozproszone i modułowe przetwarzanie koloru i ruchu, ujawniając podwójną dysocjację między percepcją tych dwóch cech (wyraźne zmiany pozajelitowe mogą powodować utratę percepcji kolorów bez utraty percepcji ruchu i odwrotnie ). A większość istniejących psychologicznych i fizjologicznych modeli wiązania opiera się na mechanizmach wyższego poziomu (, ale porównaj).
słusznie przyznają, że ich wyniki nie pokazują jednoznacznie, że Wiązanie cech zachodzi w V1. Rzeczywiście, jest dobrze ustalone, że odpowiedź fMRI w V1 może odzwierciedlać sprzężenie zwrotne (na przykład uwaga przestrzenna ). Reprezentacja spójników cech w V1 nie jest zatem sprzeczna z możliwością, że Wiązanie cech wymaga uwagi : odpowiedzi V1 mogą odzwierciedlać sprzężenie zwrotne z przedniej-ciemieniowej sieci uwagi. Pozostaje zatem niejasne, czy kodowanie spójników cechowych w V1 odzwierciedla sprzężenie zwrotne już związanej informacji, odzwierciedla sprzężenie zwrotne niezwiązanej informacji, które v1 następnie aktywnie wiąże, lub jest całkowicie niezwiązane z percepcyjnym wiązaniem per se.
aby w pełni rozwiązać powyższe wątpliwości, musimy rozszerzyć sprytną technikę Seymour et al. aby przetestować warunki, w których cechy są percepcyjnie błędne i zbadać, czy wspólne kodowanie cech jest lub jest skorelowane z samym wiązaniem percepcyjnym. Wykazano kilka przykładów błędnego postrzegania różnych cech, w tym koloru, położenia, ruchu, kształtu i tekstury. Na przykład synchroniczne zmiany koloru i ruchu wzoru są postrzegane jako asynchroniczne (rysunek 1C); kolor jednego krótko oglądanego obiektu w tłumie może być błędnie odebrany jako należący do innego obiektu (iluzoryczne spójniki, rysunek 1D) ; statyczny żółty błysk nałożony na poruszający się zielony obiekt wydaje się pozostawać za zielonym obiektem i wydaje się czerwony (rysunek 1E); a obiekt może nawet wydawać się dryfować w jednym kierunku, pojawiając się przesunięty w przeciwnym kierunku . Te i wiele innych przykładów błędnego postrzegania (na przykład ) występują, gdy czasowe i/lub przestrzenne granice przetwarzania wizualnego (lub uwagi) są zbliżane lub przekraczane.
Korzystanie z tego rodzaju Iluzji jest konieczne z co najmniej trzech powodów. Po pierwsze, mechanizm wiązania cech nie może być zwerbowany dla jednoznacznych bodźców wzrokowych. Przyszłe eksperymenty, opierając się na pracy Seymour et al. , będzie musiał wykazać, że mechanizm wiązania jest rzeczywiście zrekrutowany; bez testowania percepcyjnego „błędnego myślenia” trudno jest stwierdzić, czy mechanizm normalnie odpowiedzialny za Wiązanie percepcyjne jest aktywny. Po drugie, wspólne kodowanie cech może odzwierciedlać fizyczne lub percepcyjne współwystępowanie tych cech. Fizycznie związane cechy nie zawsze prowadzą do percepcyjnie związanych cech, więc bez studiowania złudzeń wzrokowych, takich jak te powyżej, nie możemy być pewni, czy lub kiedy wspólne kodowanie cech jest koniecznie związane z percepcją. Po trzecie, przedstawienie wspólnych cech we wczesnej korze wzrokowej może być wynikiem sprzężenia zwrotnego. Użycie wizualnych iluzji błędnego rozumienia nie będzie jednoznaczne, czy V1 odzwierciedla wynik procesu wiążącego poprzez sprzężenie zwrotne (w takim przypadku selektywnie koduje spójniki, które są postrzegane jako związane).
połączenie eleganckiego projektu eksperymentu i wyrafinowanej analizy fMRI Seymour et al. ustawia scenę dla tych przyszłych eksperymentów, a tym samym przybliża nas do bezpośredniego rozwiązania wiążącego problemu.