朝向和对比度同时快速变化条件下的分辨能力

在自然的视觉中,投射到视网膜上的视觉图像总是在不停地变化,而人类的感知系统依然可以准确高效地识别物体.因此,人类的感知系统有相应的快速处理机制以应对这种动态变化．然而,前人的实验都是在相对稳定的刺激条件下研究人类被试的感知系统对一个刺激参数的反应,比如在固定对比度下测试朝向分辨能力,或在固定朝向测定对比度分辨能力,而朝向和对比度同时变化时,人类对这两个参数的分辨能力仍然缺乏研究．因此,在本实验中,我们使用朝向和对比度同时变化的刺激,研究了人类被试对朝向和对比度的分辨能力．结果表明,在这种动态变化的条件下,被试对朝向和对比度的分辨阈值都有显著性的降低．而且,朝向分辨阈值降低的幅度与在固定对比度参数条件下的分辨阈值成负相关,即在固定对比度条件下朝向分辨阈值较高的被试,在朝向和对比度同时变化条件下,其朝向分辨阈值降低的幅度相对要大,朝向分辨能力也就相对地提高更大．对比度分辨能力也呈现同样的规律．这些结果说明,朝向和对比度的同时变化提高了被试对朝向和对比度的分辨能力,一个参数变化时其分辨能力越低的被试,两个参数变化时其分辨能力提高的幅度就越大．揭示了视觉系统处理这种多刺激参量信息变化的能力和机制,对人类视觉系统在真实的视觉过程中如何处理朝向和对比度信息提供了认识．     

立体视觉中视差信息在视觉系统中的编码方式——位置差？相位差？

视差是形成双眼立体视觉的主要机制,由于双眼的水平分布,导致空间物体在双眼视网膜上的投影的位置产生视差,但是图象的视差怎样由皮以眼性细胞来进行编码？早期曾推测是由双眼性细胞左右感受野的位置差异来对应,并有一些心理物理和生理实验的证据。最近的一些研究表明,感受野的相位差是视差编码的主要方式,感受野位置差则在某种程度上是一种补充。     

体视感觉“崩溃”的阀值

视差是产生体视感觉的主要因素.但视差过大时这种体视感觉也不能存在.这时随着双眼视差的增大从融合为单一像到成复像,而引起体视“崩溃”.本文对正常人和体视欠缺者用心理物理试验方法结合视觉诱发电位(VEP)分析,测量了人眼体视“崩溃”的视差上限阈值.并在改变刺激图形亮度和面积时加以比较.我们的结果表明正常人体视上限阈值,其视差高于2度,在某些情况下这个“崩溃”阈值达到3度.体视欠缺者的“崩溃”阈值约为1.5度.亮度和面积变小会使体视“崩溃”阈值下降,但在这种情况下体视欠缺者的“崩溃”阈值不会下降.可以认为1.5度是人的最低上限阈值·体视存在时VEP的N峰潜伏期约为220—300ms,P_3峰在280—340ms之间.无体视现象(视差为零和过大)这两个峰的潜伏期明显加大.     

视差检测：简单细胞、复杂细胞及能量模型

立体视觉信息的处理在于皮层双眼性细胞的活动.皮层中简单细胞对视差的编码方式被认为有两种：位置差（position shift）和相位差（phase shift）,但简单细胞并不适合作为视差检测器.对一些复杂细胞的视差响应特性的生理研究,发现复杂细胞是一种比较适合的视差检测器.模型的研究提出基于这类简单细胞的复杂细胞能量模型,可以很好的检测视差,并可以较好的解释一些生理现象.     

两种视觉刺激状态VEP的源定位分析

有关诱发电位的源定位问题是近年来受到关注的脑研究前沿领域之一。我们采用了两种视觉刺激来对这个问题作了初步探讨。用棋盘格来对双眼的全视网膜以及上、下半视网膜进行刺激。并对这三种大面积皮层活动状态的诱发电位中最稳定的成分Ｐ１００进行了偶极子源定位分析。我们还对５＇和１０＇的交叉视差、非交叉视差的红绿随机点立体图诱发的ＶＥＰ中较稳定的成分Ｐ１００和Ｐ２００进行了偶极子源定位。作者认为大脑对于视差的加工是由人脑内的一个功能性网络来完成的。对于所用的源定位模型作了进一步的讨论     

看东西有立体感是怎么一回事?

答:所说的立体感就是立体视觉,是人对三维空间各种物体远近、前后、高低、深浅和凹凸的感知能力,是人在进化发展历程中获得的一项特有的双眼高级视觉功能。人在用双眼看同一物体时,这一物体的影象就分别落在了两眼的视网膜上,形成基本相同的两个影象。由于左右两眼有一定的距离,这样物体的每一点在两眼视网膜上的投影的对应点就不完全相同,而是有一个微小的位置差移,这个差移称为视差。当眼睛将视差传到大脑,经加工后,大脑就可把两眼传入的两个平面影象合成一个完整的立体影象,即立体视觉。     

基于光敏蛋白的猫视皮层细胞双眼汇聚功能的模拟

已知光敏蛋白菌紫质ＬＢ膜具有类似于视觉系统感受野的对光微分响应。利用这个特性,本文组装了一对人工视皮层条型简单细胞感受野,并测定了其朝向选择特性及ＯＮ－区闪光融合频率响应特性。在此基础上,用这一对人工感受野组成了猫视皮层细胞双眼汇聚功能模拟系统,并模拟了猫视皮层细胞双眼汇聚功能。     

基于光敏蛋白的猫视皮层细胞双眼汇聚功能的模拟

已知光敏蛋白菌紫质ＬＢ膜具有类似于视觉系统感受野的对光微分响应。利用这个特性,本文组装了一对人工视皮层条型简单细胞感受野,并测定了其朝向选择特性及ＯＮ－区闪光融合频率响应特性。在此基础上,用这一对人工感受野组成了猫视皮层细胞双眼汇聚功能模拟系统,并模拟了猫视皮层细胞双眼汇聚功能。     

频差在立体视觉信息加工中的作用 Ⅱ、频差“克服”视差

双眼立体视觉机制至今不很清楚,存在不少争论,研究它具有深远意义。我们的兴趣是从心理物理、电生理和理论模型三方面开展工作,最终目标是试图搞清楚视觉立体信息处理类机制。本文主要利用心理物理学方法研究频差克差视差的问题。我们利用自己研制的一种多功能立体图形发生器产生左边为非均匀条纹、右边为均匀条纹的一系列具有不同视差的立体图对。在感知到“阶梯”后,用三种方法使得“阶梯”感变平:①改变均匀条纹的频率,②改变均匀条纹与被试的距离,③改变非均匀条纹与被试者的距离。从而实现了频差“克服”视差。我们的结果支持用频差来解释双眼倾斜现象,它使我们相信频差是视差在初级视系统中的表象形式。     

频差在立体视觉信息加工中的作用 Ⅱ、频差“克服”视差

双眼立体视觉机制至今不很清楚,存在不少争论,研究它具有深远意义。我们的兴趣是从心理物理、电生理和理论模型三方面开展工作,最终目标是试图搞清楚视觉立体信息处理类机制。本文主要利用心理物理学方法研究频差克差视差的问题。我们利用自己研制的一种多功能立体图形发生器产生左边为非均匀条纹、右边为均匀条纹的一系列具有不同视差的立体图对。在感知到“阶梯”后,用三种方法使得“阶梯”感变平:①改变均匀条纹的频率,②改变均匀条纹与被试的距离,③改变非均匀条纹与被试者的距离。从而实现了频差“克服”视差。我们的结果支持用频差来解释双眼倾斜现象,它使我们相信频差是视差在初级视系统中的表象形式。     

未服药精神分裂症患者视觉刺激的功能磁共振成像研究

目的:探讨未服药精神分裂症患者和健康对照视觉刺激的脑区激活的差异.方法:对10例未服药精神分裂症患者(患者组)和10名年龄、教育程度和性别匹配的健康人(对照组)进行视觉信息处理过程的检查,应用功能磁共振成像(fMRI)技术,采用组块设计,以翻转棋盘格为视觉信息输入,以"十"型为对照,比较两组脑区激活区域的差异.结果:两组在中枢视觉区都有激活.但与对照组相比,患者组在视觉刺激时左侧顶下小叶激活增高.结论:精神分裂症患者视觉刺激后,左侧顶下小叶的异常激活,可能反映精神分裂症患者的代偿性,是其视觉信息加工受损的影像学证据.     

对刺激朝向改变的自动加工:事件相关电位的证据

利用事件相关电位（ＥＲＰ）技术,探讨非注意状态的刺激朝向改变是否引起自动加工。刺激为具有一定朝向（垂直和水平各５０％）和一定空间频率（低频９０％,高频１０％）的光栅。要求被试忽略光栅朝向,对高频光栅作反应。刺激呈现时间为５０ｍｓ,刺激间隔在２５０至４５０ｍｓ之间随机变化。低频光栅刺激被分为两类,“匹配”（与前一刺激朝向相同）和“失匹配”（与前一刺激朝向不同）。结果发现,失匹配刺激比匹配刺激诱发出更大的枕区Ｐ１、更大的前额－中央区Ｎ１以及更大的前部与顶区Ｐ２,但前部与顶区的Ｎ２却更小。这些ＥＲＰｓ变化提示,视觉对非注意的刺激朝向变化进行了一定程度的自动加工;视觉通道可能存在类似听觉失匹配负波（ＭＭＮ）的、然而机制不同的自动加工成分     

纹外皮层PMLS区反馈投射对初级视皮层神经元反应特性的影响

神经系统中存在大量下行投射,与上行输入一起形成复杂的前馈与反馈回路,调控神经信号的传导和处理,但目前对皮层内反馈投射的功能作用认识还比较薄弱.通过微量注射抑制性神经递质γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA),使猫纹外皮层后内侧外上雪氏区(area posteromedial lateral suprasylvian,PMLS)局部可逆性失活,使用胞外记录方法,研究初级视皮层17区神经元反应特性的变化.实验结果显示,PMLS区失活后,17区细胞对运动刺激的反应总体减弱,反应的相对稳定性基本不变,最高发放率/自发之比有所下降.与此同时,细胞的方向选择性指数减小,朝向选择性无显著变化.除少数"双向"反应细胞外,绝大部分细胞的最优方向基本不变.进一步分析发现,细胞对各个方向刺激的反应普遍下降,最优方向上的下降程度最大,是导致方向选择性减弱的主要原因.这些结果表明,PMLS区反馈投射可增强初级视皮层的方向选择性,而对朝向选择性影响有限.这一作用特点体现了PMLS区在皮层中偏重处理运动视觉信息的功能.     

初级视皮层神经元响应反应与撤反应的朝向选择性

朝向选择性是初级视皮层(17区或V1)神经元的基本性质,在图形感知中起着关键作用.同时这些神经元对于持续时间大于100 ms的视觉刺激具有清晰的响应反应(Onset responses)和撤反应(Offset responses).以往的研究只关注响应反应的朝向选择性,而忽视了对撤反应的朝向选择性研究.我们比较了响应与撤反应的朝向调谐性质,大多数细胞的撤反应与响应反应基本上具有相似的最优朝向,而撤反应的朝向调谐宽度有窄于响应反应的趋势,撤反应的最优延迟普遍滞后于响应反应的最优延迟.撤反应的朝向选择性略强于响应反应和具有显著长的反应延迟提示,皮层内的反馈输入可能在形成撤反应的朝向选择性中起着作用.本研究揭示了撤反应的朝向选择性在刺激朝向的连续表征和主体在形状知觉的后期对朝向的精细区分中起着作用.     

稳态视觉诱发电位神经网络间的相互作用

稳态视觉诱发电位(steady-state visual evoked potential,SSVEP)不同于瞬态视觉诱发电位,有其独特的产生机理。当用两种不同频率的闪光同时刺激时,每种频率闪光诱发的SSVEP之间是否会相互影响?它们与对应单一频率闪光刺激时产生的SSVEP的关系怎样?作者用!波段频率8.3Hz与"波段频率20Hz的闪光分别及同时刺激10个被试的双眼,发现在同时刺激时,每种频率闪光的SSVEP比对应单频刺激时的SSVEP略小,但位置分布无明显变化。这说明不同频率SSVEP的产生网络是彼此独立的,在被同时激活时,每个网络产生的信号并不相互影响。     

立体图对的尺寸变化对立体感可塑性的影响

为了解随机点立体图对(Random-Dot Stereogram简称RDS)空间参数的变化是否影响整体立体感的可塑性(Plasticity of global stereopsis),我们利用微机化的伪随机点立体图对发生器设计了三个心理物理实验.第一个实验,使RDS图对中两幅图中的一幅,在水平和垂直两个方向上改变尺寸,第二个实验,仅改变在水平方向的尺寸,第三个实验,只改变在垂直方向上的尺寸.立体视觉正常的十名被试在立体镜下观察这些图形,当达到双眼融合时,观测RDS图对左右两图之间尺寸差别的限度,结果表明,当在水平方向上尺寸变化时,尺寸差别的限度为最大,在垂直方向上尺寸变化时.尺寸差别的限度次于前者,当在水平和垂直双向变化尺寸时,尺寸差别的限度为最小,对不同视角的RDS图对,达到双眼融合时,视角本身的大小对尺寸差别的限度无显著性(?)(?).     

双眼视觉实验与原理

很多中小学生在生活中会产生这样一个问题:同一物体在我们两只眼中呈现2个物像,为什么我们感觉到的是1个物体而不是2个物体。这是一个双眼视觉的问题。简单地说,两眼同时看一物体时产生的视觉,即称之为双眼视觉。从生理学的角度来认识,“双眼视觉是一个外界物体的形象分别落在两眼视网膜的对应点上(主要是黄斑部),神经兴奋沿视觉知觉系统传入大脑,     

人的视觉系统的二维调制传递函数的估计及其影响因素

测量了人的视觉系统对不同朝向的空间正弦条纹的响应,由此可估计出人的视觉系统的二维调制传递函数(MTF),并对其特点、性质以及神经生理机制进行了讨论。研究了正弦条纹长度对MTF的影响,在我们的实验条件下表现为,对比灵敏度是近似地和条纹长度的平方根成正比。从空间频率通道的观点出发,也可推导出对比灵敏度是和条纹长度的平方根成正比。这和实验结果是相符的。观测了单眼、双眼观看的MTF,为双眼的综合作用提供了又一个证据。     

人的视觉系统的二维调制传递函数的估计及其影响因素

测量了人的视觉系统对不同朝向的空间正弦条纹的响应,由此可估计出人的视觉系统的二维调制传递函数(MTF),并对其特点、性质以及神经生理机制进行了讨论。研究了正弦条纹长度对MTF的影响,在我们的实验条件下表现为,对比灵敏度是近似地和条纹长度的平方根成正比。从空间频率通道的观点出发,也可推导出对比灵敏度是和条纹长度的平方根成正比。这和实验结果是相符的。观测了单眼、双眼观看的MTF,为双眼的综合作用提供了又一个证据。     

内容和运动方向感知计算模型

对视野中的物体及运动方向进行感知是视觉感知的基本问题之一,较高级视皮层从V1区的简单细胞开始分为两个通路：“What通路”和“Where通路”．前者对物体的形状、颜色、纹理等内容感知,后者对空间运动速度和方向等感知．本文利用仿脑视觉信息处理计算结构,研究视觉内容和运动方向上的感知计算模型、计算机理和学习算法．该计算模型是一个三层的神经网络,第一层是视觉信号输入层,用于接收外界图像刺激．第二层是神经信息内部表象层,与第一层的网络联结是通过神经元稀疏表象原理自适应形成神经元的感受野．为此,引入Kullback_Leibler散度描述神经元响应的独立性,极小化该代价函数导出网络联结权值的学习算法．从自然图像块中学习得到图像基函数,这些基函数具有局部性、朝向性和带通滤波性．这些性质与生理实验结果中的V1区简单细胞感受野特征相吻合．将这些基函数作为神经元的感受野,并在第三层对较高级视皮层的内容感知和运动感知神经元进行建模．在理想刺激中加入一定量的噪声后,该模型对内容和运动方向的感知仍有较高的准确率和较好的鲁棒性．最后给出的实验仿真结果说明模型的可行性和学习算法的简单有效性．