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。     

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。     

视动震颤(OKN)眼动控制系统中的颜色通道

用亮度相等的不同颜色构成的等亮度彩色运动条纹(Isoluminant chromatic moving gratings)来进行OKN眼动跟踪实验,探讨它是否与由亮度差别构成的黑白运动条纹图象一样引起OKN反应。实验结果表明在等亮度彩色运动条纹图象(没有亮度差别只有颜色差别)刺激下,视动系统可产生与黑白运动条纹刺激下同样的OKN反应,并且与各单原色运动条纹刺激下的OKN反应也一致。说明0KN眼动跟踪中的运动检测存在颜色通道。本文并提出了一种基于颜色的运动检测模型。     

运图象刺动激的视动振颤(OKN)眼动反应的速度跟踪特性

本文用传统的转筒式运动条纹刺激及电视运动条纹图形刺激两种方法进行了OKN实验,对所引起的OKN反应进行了定量比较,结果证明两者的刺激效果是相似的;用电视运动图象刺激方法,分别在中心视场和周边视场进行刺激实验,阐明了OKN主要是由作用于视网膜中央区域的运动图象刺激所引起的;并对OKN的动态反应进行了实验分析,在正弦速度刺激下,OKN增益主要取决于刺激运动的加速度,而不是单纯取决于刺激运动的速度或频率,并在脉冲速度刺激的OKN实验中,用动态反应时间阐明了这一结论.     

对比度检测学习提高猫的视觉对比敏感度

对人的心理学研究结果显示,对比度检测学习可提高学习者对视觉刺激的对比敏感度,但其潜在的神经机制尚不清楚。该研究用二选一（two-alternative forced choice）方法训练3只猫（Felis catus）通过单眼进行对比度检测学习,发现每只猫对视觉刺激的对比敏感度随着训练而显著提高。该学习效果虽然对训练眼有明显的特异性,但部分学习效果可以传递给非训练眼,提示对比度检测学习可能会引起双眼信息汇聚前后的视觉中枢的神经可塑性。另外,猫视觉对比敏感度的提高主要发生在训练刺激的空间频率附近,表明对比度检测学习具有一定的空间频率选择性。该研究结果显示,猫对视觉刺激的对比度检测学习表现出与人类相似的特性,因此可以作为模式动物来研究人类学习诱导的视觉对比敏感度升高的神经机制。     

网膜-大脑的对比敏感度随眼光学系统解调的增高而升高

视觉系统的调制传递函数(MTF)Tcs 一般认为是眼的光学系统的 MTF(Te)和网膜-大脑系统的MTF(Trb)的乘积,(?)这关系还暗示 Trb 在一定的亮度水平仅是空间频率(spatial frequercy,SF)的函数。Te 可以通过测定眼的线散函数再作傅里叶变换而求得,Trb 可以通过在网膜产生干涉条纹直接加以测定。这类物理学方法虽然直接,但技术困难,有些缺点不易克服,此外它们难以结合正常观视情况来对和 Tcs 进行分析。近几年来我们逐渐发展了一类用特殊形状人工瞳孔来测量 Tcs 从而导出 Trb 和 Te 的方     

揭秘大脑里的“开关”

动物对不同的感觉刺激产生不同的行为反应,这对动物生存至关重要。关于其神经机制的研究,之前的工作多集中在感觉系统信息处理方面。但视觉刺激所包含的行为意义是怎样被大脑处理的,大脑处理后又如何根据刺激的行为意义调控行为的发生尚不清楚。为了更好地解析行为选择的神经机制,中国科学院神经科学研究所杜久林组姚园园等利用斑马鱼的逃跑环路为模型,研究了不同行为意义的视觉刺激引起不同行为反应的神经机制。首先,他们发现斑马鱼仅对危险性而非非危险性视觉刺激产生逃跑行为,且这一行为控制发生在视觉信息由视觉中枢向逃跑命令神经元传递的阶段(即视觉-运动信息转换阶段)。其次,发现下丘脑多巴胺能神经元和后脑甘氨酸能抑制性神经元组成"开关"样功能模块控制这一行为选择。进而,他们发现这一"开关"样功能模块对危险性和非危险性视觉刺激的不同控制是由这些神经元的视觉反应特性实现的。这一工作揭示了神经调质系统在行为选择中的作用,增加了人们对感觉–运动信息转换控制的认识。该工作发现的神经调质系统响应感觉刺激这一功能特点可能是大脑中一种普遍存在的神经机制,即神经调质系统接受和处理感觉刺激所携带的行为意义,进而通过调节感觉-运动神经通路,帮助动物作出相应的行为选择。这一工作为课题组提出的"Bi-modal Brain Function Hypothesis"提供了进一步的实验证据。     

智能神经假体：心理与技术问题

近年来,微系统技术、神经计算和生物系统等高新技术的发展,为新型植入式智能神经假体装置的发展、生产和应用提供了巨大的可能。其中一项特别引人关注的进展就是智能视觉假体。虽然通过中枢视觉系统到知觉域的机制还未完全了解,但视觉假体是通过电刺激视觉通路的不同部位来产生有用的视觉感受。许多年前,哲学和心理物理学研究都强调视觉感受可能是由不同的原因所引起。为了研制视觉假体,我们使用两张映射图来描述中枢视觉系统的功能是如何实现的。我们提出一种具有自学习功能且包括几个阶段的视网膜编码器（retina encoder,RE）。视网膜模块的RE模拟视网膜的功能并假定其实现了模式P1从物理域到神经域的映射操作M1。与此相对应的,中枢视觉系统模块则实现另一个映射操作M2,即M1在神经域的输出信号被转换到知觉域而产生视觉感受P2。在设定的迭代和基于感受的学习过程中,一名拥有正常视力的被试参与实验来提供由P1而产生P2的感性的相似性估计作为学习算法的输入,该算法反过来调整RE的参数矢量使得P2足够接近P1。更具体的说,全部RE时空滤波器可以借助遗传算法与被试交互式的实现调节。另一种视网膜编码器RE^＊使用特殊的时空滤波器组、决策树算法以及仿真的微小眼动算法组合构成。这种新编码器可以显著提高调节的结果。近期RE的研究集中在试图增强RE本身基于P1模式预处理的特性、模式分割、时间模式表达的选择性调整以及刺激电极簇的选择性控制。随着神经假体技术研究的不断深入和成熟,将会有越来越多的人受益。     

用红外方法对蝇翅视动行为的探索

本文报告了利用红外装置对蝇翅视动行为实验研究的初步结果及其分析:1.在红外探测器探测到的信号中找到了一个能反映蝇翅拍动幅度的参数.2.双侧、单侧刺激域的宽度及刺激域的高度对视动反应发生几率在一定范围内正相关,当超过一阈值(即饱和阈值)后,即出现稳定的视动反应,它们的饱和阈值分别为60°,30°,40°刺激条纹的亮度生有类似情况.刺激条纹的运动速度在一定范围内对视动反应无影响.3.当刺激没有达到饱和时,蝇翅出现断续的典型的视动反应,即“0-1波动反应”.4.单侧条纹由前向后运动时,蝇翅出现典型反应,而条纹从后向前运动时,不出现典型的视动反应或反应很弱.双侧刺激时,条纹向前运动几乎不诱发反应;条纹向后运动诱发明显的蝇翅视动反应,且蝇翅平面的方向在拍动过程中发生变化.     

用红外方法对蝇翅视动行为的探索

本文报告了利用红外装置对蝇翅视动行为实验研究的初步结果及其分析:1.在红外探测器探测到的信号中找到了一个能反映蝇翅拍动幅度的参数.2.双侧、单侧刺激域的宽度及刺激域的高度对视动反应发生几率在一定范围内正相关,当超过一阈值(即饱和阈值)后,即出现稳定的视动反应,它们的饱和阈值分别为60°,30°,40°刺激条纹的亮度生有类似情况.刺激条纹的运动速度在一定范围内对视动反应无影响.3.当刺激没有达到饱和时,蝇翅出现断续的典型的视动反应,即“0-1波动反应”.4.单侧条纹由前向后运动时,蝇翅出现典型反应,而条纹从后向前运动时,不出现典型的视动反应或反应很弱.双侧刺激时,条纹向前运动几乎不诱发反应;条纹向后运动诱发明显的蝇翅视动反应,且蝇翅平面的方向在拍动过程中发生变化.     

我怎样启发学生主动地学习

改进教学方法,充分利用45分钟,不仅能提高教学质量,也是减轻学生负担的关键。对于如何用好用活45分钟,我曾采用不同的教学方法来比较,觉得用下列方式有一定的效果: 1.激疑人碰到问题,才能产生解决问题的欲望。因此,在课堂上如何创设一些恰当的问题,是激发学生产生疑问,思考问题的起点。例如,我在讲“脑的高级机能”时,作了如下尝试。先在小黑板上写了几个事例,并绘了一个简图,以增加学生兴趣。 (1)狗进食引起唾液分泌。 (2)单独灯光刺激,引起视觉。 (3)灯光(先刺激)和进食(后刺激)多次结合后,单独灯光刺激也使狗分泌唾液。这是为什么呢? 这样就可激发学生思考起来,并促使学生联系前面已学过的知识(如大脑皮层中有许多中枢)来联想这个问题。然后按(1)(2)(3)事例     

视觉大细胞通路对汉字识别的影响

我们研究的目的是探查视觉大细胞系统在汉字识别中的作用.研究以24名大学生正常阅读者作为被试,通过调控汉字材料的空间频率和时间频率区分出大细胞通路敏感刺激和正常视觉刺激两种条件,并采用整体/部件字形判断任务来比较在不同视觉条件下,被试加工汉字整体和部件信息的过程,记录反应时和错误率.结果表明,在大细胞条件下,被试对整字信息的判断要显著快于对部件的判断,即出现整体优先效应.而在正常视觉条件下,整体和部件判断的反应时无显著差异.同时,在大细胞条件下,被试进行部件判断的错误率显著高于整体判断,在正常视觉条件下两者差异不显著.研究结果表明视觉大细胞通路促进了汉字整体信息的加工.     

视网膜神经节细胞的信息编码特性

在脊椎动物的视觉系统中,信息的初级处理发生在视网膜。视网膜神经节细胞是视网膜唯一的输出神经元,在不同视觉刺激条件下会表现出不同的放电活动模式。研究表明视网膜神经节细胞可以利用多种编码方式,包括频率编码、时间结构编码以及群体协同编码等,有效地编码外界刺激。另外,大千世界的视觉场景变化几乎是无限的,长期的进化赋予了视网膜良好的适应能力,以实现通过有限的神经元活动对无限变化的视觉场景的编码。本文回顾了近年来关于视网膜神经节细胞编码方式和适应特性的相关研究,对多种编码方式在不同刺激下的动态改变、适应特性及生理功能进行讨论。     

一种新的视觉皮层简单细胞工作机制的模型

提出了一种基于独立元分析（ICA）的视觉皮层简单细胞工作机制的模型。用Gabor函数逼近对自然图像进行ICA而获得的基函数,揭示了ICA基函数与视觉皮层简单细胞感受野反应间存在内在的关系。并对水平条纹的图像进行ICA,模拟在特殊视觉环境下生长的幼年动物的视觉皮层发育过程,证实了1970年Blakemore和Cooper在幼猫上的实验结果。从而说明ICA可以模拟动物的视觉皮层简单细胞工作过程。     

影响尼罗罗非鱼视觉运动反应的因素

本文研究了环境照度、屏幕转速、水温、视野结构和体长等因素对尼罗罗非鱼视觉运动反应的影响,并描述了个体、群体及单眼鱼的反应特点。结果表明：在一定范围内,鱼的视觉运动反应随环境照度和水温的升高而增强,随屏幕转速和体长的增加而减弱。鱼对黑白垂直条纹的反应最好,对倾斜条纹的反应较差,水平条纹则不能引起明显的反应。就垂直条纹而言,在一定范围内,反应随条纹宽度和数量的增加而增强。个体和群体的反应无明显差异。单眼鱼反应明显弱于正常鱼,并有显著的方向性。     

神经毒素ECMA对家鸽视网膜神经节单元反应特性的影响

从家鸽视差表层总共记录了１０１个视网膜神经节单元,并定量分析研究ＥＣＭＡ损伤对其反应特性的影响,在对照组中,神经节单元都没有自发放电,而需要视觉刺激才能引起反应,对闪光刺激的反应,分别为ＯＮ—ＯＦＦ,ＯＮ,ＯＦＦ三种,其反应均是瞬变的,而且也都对在感受野内运动的小条纹起反应。４２个单元中有１４个是方向选择性单元。其它的则为运动敏感单元。方向选择性单元的无效方向不是均等分布的,其中有８个单元的无效是从前向后的,但没有发现其无效方向是从后向前的单元。与对照组相比,经ＥＣＭＡ损伤后的实验组中只记录到ＯＮ－ＯＦＦ反应和ＯＮ反应单元,未能找到单独的ＯＦＦ反应单元。神经节单元的ＯＮ反应部分为持续成分。所有的单元对运动条纹刺激都失掉了方向选择性,这些现象的机理可能是由于ＥＣＭＡ去除了胆碱能无足细胞所致。     

用稳态视觉诱发电位研究注意的选择机制

众所周知,注意是一种心理活动,是对外界刺激的一种选择,对人的其它认知活动有一定的调节作用。关于注意的选择机制,有两种不同的理论,一种是早期选择机制,另一种是晚期选择机制。稳态视觉诱发电位是视觉通路对外界刺激的一种物理反应,它的产生过程处于认知的早期阶段,如果它能受到注意的调节,这就支持了注意的早期选择机制。在现有的利用闪光稳态诱发电位对注意的研究中,注意的对象是认知任务,而不是闪光。该实验用两种不同频率的闪光分别做诱发源,对在注意与不注意闪光两种情况下(都没有认知任务)的稳态视觉诱发电位进行研究,发现其明显地受注意调节,而且对不同频率光刺激的调节大小不一样。因此,该实验结果支持了注意的早期选择机制。     

建立猕猴Go/NoGo视觉分辨任务的方法

在认知神经科学研究中，Go/NoGo模型是一种非常有效的研究方法。在本试验中，以两只猕猴为研究对象，采用Go/NoGo模型，以不同的视觉线索作为刺激来研究相关认知行为。结果表明猕猴能够很快学会Go/NoGo视觉分辨任务，而且对NoGo任务的完成要优于对Go任务的完成。本实验建立了一种有效的猕猴Go/NoGo视觉分辨实验的方法及计算机控制系统， 为进一步记录神经元活动建立了良好的基础。