The Central Visual System

Presentation on theme: "The Central Visual System"— Presentation transcript:

1 The Central Visual System
10 심리학과 정호준

2 INTRODUCTION 외부세계는 어떻게 우리 내부로 들어오게 되는 것인가?

3 INTRODUCTION

4 INTRODUCTION

5 INTRODUCTION

6 INTRODUCTION

7 INTRODUCTION

8 목차 Retinofugal projection(망막으로부터의 투사)
Lateral Geniculate Nucleus(LGN, 외측슬상핵 ) Striate Cortex(선조피질) Beyond Striate Cortex From Single Neurons to Perception

9 Retinofugal projection

10 Retinofugal projection

11 Lateral Geniculate Nucleus 외측슬상핵, LGN
Ipsilateral eye Contralateral eye

12

13 Retinotopic Map 망막 위상적 지도
[공간적 배치 표상]

14 Retinotopic Map 망막 위상적 지도
[LGN] [시각피질]

15 Retinotopic Map 망막 위상적 지도
피질배율계수(Cortical magnification factor) 망막의 중심와(fovea) 영역이 피질에서 확장 표상되는 현상

16 시각피질 손상이 시각 경험에 미치는 영향

17 Striate Cortex 선조피질의 세포구조

18 Striate Cortex 피라미드형 세포들은 III층, IVB층, V층, VI층에서 찾아볼 수 있다.
성상세포들은 IVC층에서 볼 수 있다. 선조피질의 수상돌기 형태

19 Striate Cortex 수직연결(radial connection) 수평연결(horizontal connection)

20 Striate Cortex <피질의 위치 기둥(location column)> 같은 기둥 안에 속한 신경세포들은
망막상의 유사한 위치에서 정보를 입력 받게 된다.

21 Striate Cortex <피질의 시각 우세 기둥(ocular dominance column>
시각피질의 신경세포들은 특정 눈으로부터의 입력을 선호한다. 약 80%의 피질 신경세포들은 두 눈으로부터 모두 입력을 받는다. 그러나 대부분의 신경세포들은 특정 눈으로부터 입력되는 정보에 더 잘 반응을 한다. 이와 같이 한 눈 정보를 편애하는 현상을 시각 우세(ocular dominance)라고 한다. 같은 편애를 보이는 신경세포들끼리 기둥 구조로 조직화 되어있다.

22 Striate Cortex <피질의 방위 기둥(orientation column> 방위 기둥 내 신경세포들은 같은
방위에 최적의 반응을 보인다.

23 Striate Cortex 세부특징탐지기
<David Hubel & Torsten Wiesel의 연구>

24 Striate Cortex 세부특징탐지기
단순세포(Simple cell) 흥분성 영역과 억제성 영역이 나란히 배열. 특정 방위를 지닌 자극에 최적 반응

25 Striate Cortex 세부특징탐지기
복합세포(Complex cell) 특정 방위를 가진 선분의 움직임에 민감. 운동방향에 따라서도 민감하게 반응.

26 Striate Cortex 세부특징탐지기
끝-멈춤 세포(End-Stopped cell cell) 특정 크기를 지닌 모서리, 선분이 특정 방향 으로 움직일 때 최적 반응.

27 Striate Cortex 세부특징탐지기
(b): 점-멸 탐지기들의 출력 (c): 모서리 탐지기들의 출력 (b): 막대 탐지기들의 출력 David Marr & Hildreth 1980

28 Striate Cortex 세부특징탐지기
2 x 2mm크기의 피질에는 두 개의 양안선택성, 16개의 blob, interblob, 180도의 방위각도선택성이 2번 포함 Hubel과 Wiesel은 2 x 2mm 크기의 시각피질이면 한 지점의 영상을 분석하는데 충분하다고 주장. Cortical module(피질 기본 단위)

29 Beyond Striate Cortex <Ungerleider와 Mishkin이 사용한 두 종류의 변별 과제>
물체변별과제 : 정확한 형태를 선택하기. 측두엽을 절제하면 원숭이는 이 과제를 수행하지 못한다. (b) 위치변별과제: 원기둥과 위치가 가까운 사물 선택하기. 두정엽을 절제하면 원숭이는 이 과제를 잘 수행하지 못한다.

30 Beyond Striate Cortex 원숭이의 대뇌피질 후두엽에서 측두엽으로 향하는 무엇 경로(복측 경로)와
측두엽에서 두정엽으로 향하는 어디에 경로(배측 경로)를 보여준다. 일련의 화살표들은 시각 경로상에 여러 연접이 있다는 것을 나타낸다.

31 Beyond Striate Cortex 원숭이의 대뇌피질 후두엽에서 측두엽으로 향하는 무엇 경로(복측 경로)와
측두엽에서 두정엽으로 향하는 어디에 경로(배측 경로)를 보여준다. 일련의 화살표들은 시각 경로상에 여러 연접이 있다는 것을 나타낸다.

32 From Single Neurons to Perception
3차원으로 보이는 신기함

33 From Single Neurons to Perception
3차원으로 보이는 신기함

34 From Single Neurons to Perception
3차원으로 보이는 신기함 <Random Dot Seteogram>

35

36 From Single Neurons to Perception
특수 신경 부호화(specificity coding) 특정 자극을 표상하는 것(예: 특정인의 얼굴사진)을 그 자극에만 반응하는 신경세포의 발화로 표상하는 것. Lettvin은 이와 같은 신경세포를 Grandmother cell이라 명명. specificity coding의 문제점 세상에는 너무 많은 얼굴과 사물들이 존재한다.. 특정 얼굴에만 반응하는 신경세포가 존재하기는 하지만, 이 신경세포들 조차도 다른 얼굴자극에 대해서 도 반응한다. 분산 부호화(distributed coding) 부호화 하는 코드가 여러 신경세포에 걸쳐 분산되어 있는 감각 부호 단일 신경세포의 발화율로 표상되기보다는 여러 신경세포들의 발화 패턴으로 표상.

37 From Single Neurons to Perception

38 From Single Neurons to Perception
할머니세포(Grandmother cell)은 존재하는가?

39 최근 시각계의 흥미로운 연구 Miyawaki, Y. (2008). Visual Image Reconstruction from Human Brain Activity using a Combination of Multiscale Local Image Decoder. Neuron, 60(5),

40

41