27 research outputs found
SPALVOTO STIMULO SUVOKIMAS REGIMOJO LAUKO PERIFERIJOJE
No full textMes tyrėme, kaip pakinta stimulo spalvos suvokimas, kai stimulas matomas regimojo lauko centre ir kai periferijoje. Lygindami L-M ir S-(L+M) oponentinių sistemų, gaunančių signalus iš centrinės ir periferinės tinklainės dalies, aktyvumą, nustatėme, kad spalvų suvokimo pokyčiai atspindi L-M oponentinės sistemos aktyvumo silpnėjimą periferijoje. S kūgelių įtaka oponentinės sistemos aktyvumui kinta mažiau negu L-M kūgelių. Taigi, dviejų oponentinių sistemų santykinė įtaka spalvos suvokimui periferijoje ir centre pakinta. Straipsnyje tiriama, kokią reikšmę šiems pokyčiams turi tinklainėje ir smegenų žievėje vykstantys procesai.
Pagrindiniai žodžiai: spalva, suvokimas, oponentinės ląstelės, centrinė ir periferinė tinklainė.
The Perception of Chromatic Stimuli in the Peripheral Human Retina
Declan J. McKeefry, Neil R. A. Parry, Ian J. Murray, Athanasios Panorgias
SummaryWe have studied the changes that occur in human colour perception in the peripheral retina. By modelling the magnitude of activation produced in the L-M and S-(L+M) cone-opponent systems for matched para-foveal and peripheral chromatic stimuli, we have found that variations in perceived appearance are mirrored by a reduction in function of the L-M opponent system. The operation of the S-cone opponent system is affected to a much lesser degree, implying that there is a changing pattern of predominance between the two cone-opponent mechanisms in the peripheral retina. We will explore possible retinal and cortical bases for these changes.
Key words: color, perception, opponent processes, central and peripheral retina
Evaluating threshold and supra-threshold performance using compound gratings
No full textΗ ερμηνεία της ευαισθησίας φωτεινής αντίθεσης έχει επιτευχθεί με τη χρησιμοποίηση απλών gratings που διεγείρουν μερικώς συντονισμένους νευρικούς μηχανισμούς. Προκειμένου να μελετηθούν αλληλεπιδράσεις μεταξύ τέτοιων καναλιών πρέπει να χρησιμοποιηθούν πιο περίπλοκα ερεθίσματα. Το κίνητρο για την πραγματοποίηση της παρούσας εργασίας ήταν να προσεγγίσει την ευαισθησία φωτεινής αντίθεσης χρησιμοποιώντας ευρύ φάσμα χωρικών συχνοτήτων από τη μεριά των υψηλών χωρικών συχνοτήτων της καμπύλης ευαισθησίας φωτεινής αντίθεσης. Η περιγραφή του σχήματος και του μεγέθους των υποκείμενων μηχανισμών του οπτικού συστήματος ήταν ένα άλλο θέμα το οποίο μελετήθηκε σε αυτή την εργασία. Επιπλέον, αξιολογήθηκε η αναγνωρισημότητά τους σε sub-threshold και supra-threshold συνδυασμούς contrast.
Μεθοδολογία
Για τα πειράματα χρησιμοποιήθηκαν μια οθόνη υψηλής ανάλυσης FD Trinitron® SONY© GDM F520 CRΤ, μια κάρτα γραφικών VSG 2/5 (Cambridge Research Systems©), ένα ασύρματο τηλεχειριστήριο CB6 (Cambridge Research Systems©) και ένα ειδικά σχεδιασμένο για παραγωγή οπτικών ερεθισμάτων λογισμικό (NewRT, Dr Neil Parry©). Οι παρατηρητές που συμμετείχαν στα πειράματα ήταν 5, όλοι με πρότερη εμπειρία σε ψυχοφυσικές μετρήσεις
Τρία πειράματα διεξήχθησαν. Τα πρώτα δυο σχεδιάστηκαν για να αξιολογηθεί η απόδοση του οπτικού συστήματος χρησιμοποιώντας σύνθετα gratings σε threshold contrast. H κύρια χωρική συχνότητα ήταν πάντα 4c/deg ενώ η χωρική συχνότητα του δευτερεύοντος grating ήταν 4.5, 5, 6, 8, 12, 16, 24c/deg που αντιστοιχεί σε λόγο χωρικών συχνοτήτων 1.125, 1.25, 1.5, 2, 3, 4, 6. Το τρίτο πείραμα σχεδιάστηκε για να εξεταστεί η συσχέτιση μεταξύ νευρώνων καθώς η φωτεινή αντίθεση των δυο συνιστωσών του σύνθετου grating έπαιρνε τιμές τόσο μικρότερες όσο και μεγαλύτερες τις ουδούς.
Αποτελέσματα
Τα σύνθετα gratings βρέθηκαν να εμφανίζουν ελαφρώς πιο αυξημένη ευαισθησία από ότι τα απλά κατά έναν πολλαπλασιαστικό παράγοντα x1.15 (το οποίο σημαίνει διαφορά 1.2dB). Για λόγο χωρικών συχνοτήτων 1 (τα συνιστώσα gratings ήταν της ίδιας συχνότητας) η ευαισθησία ήταν αυξημένη (σε σχέση με τα απλά gratings) κατά 6dB (μέγιστη νευρωνική άθροιση) ενώ μειωνόταν σε 2-4dB για λόγο χωρικών συχνοτήτων μεταξύ 1 και 2. Όταν ο λόγος χωρικών συχνοτήτων ήταν μεγαλύτερος από 2 δεν υπήρχε νευρωνική αλληλεπίδραση και η ευαισθησία ήταν αυξημένη εξαιτίας μόνο του probability summation, κατά ένα παράγοντα μεταξύ 1.15 και 1.345.
Το εύρος του νευρωνικού καναλιού που εμφανίζει αυξημένη ευαισθησία στη χωρική συχνότητα των 4 κύκλων ανά μοίρα μετρήθηκε στο FWHM και βρέθηκε να είναι μεταξύ 0.4 και 0.6 οκτάβων για 2 παρατηρητές. Επιπλέον, όταν η χωρική συχνότητα του δευτερεύοντος grating ήταν χαμηλότερη από 4c/deg το μέγεθος της νευρωνικής αλληλεπίδρασης ήταν υψηλότερο, υποδηλώνοντας ένα μη συμμετρικό νευρωνικό κανάλι.
Όταν τα δυο συνιστώσα gratings είχαν contrast πάνω από την ουδό, η υψηλής χωρικής συχνότητας συνιστώσα ‘καταπιέζει’ το grating χαμηλής χωρικής συχνότητας και εμφανίζεται περισσότερο ανιχνεύσιμο.
Συζήτηση
Τα σύνθετα gratings είναι περισσότερο ανιχνεύσιμα. Το εύρος της αυξημένης ευαισθησίας εξαρτάται από το λόγο των χωρικών συχνοτήτων των συνιστωσών τους και εμφανίζεται μέγιστη (6dB) όταν οι συνιστώσες έχουν την ίδια χωρική συχνότητα και μειώνεται σε 2-4dB όταν ο λόγος χωρικών συχνοτήτων είναι περίπου 2. Η αύξηση της ευαισθησίας οφείλεται σε νευρωνικές αλληλεπιδράσεις. Για λόγο χωρικών συχνοτήτων μεγαλύτερο από 2, η ευαισθησία είναι αυξημένη κατά 1-2dB, που αντιστοιχεί σε probability summation. Υπάρχουν στοιχεία ότι τα νευρωνικά κανάλια που είναι συντονισμένα σε χωρικές συχνότητες δεν είναι συμμετρικά. Τέλος, υπάρχουν 6
ενδείξεις ότι η συνιστώσα υψηλής χωρικής συχνότητας είναι περισσότερο ανιχνεύσιμη όταν και οι δυο συνιστώσες έχουν supra-threshold contrast.Most of the understanding regarding visual contrast perception has been achieved using simple gratings, which stimulate spatially tuned neuronal mechanisms. In order to study any interaction between these channels more elaborated stimuli need to be used. The incentive of the present study was to assess the contrast sensitivity using a wide range of spatial frequencies at the high spatial frequency side of the contrast sensitivity function. The description of the form and the extent of the underlying mechanisms of the human visual system was another issue studies in the present work. Moreover, their recognition was evaluated at sub-threshold and supra-threshold combinations.
Methodology
For the experiments a high resolution FD Trinitron® SONY© GDM F520 CRT monitor, a VSG 2/5 (Cambridge Research Systems©) graphic card, a CB6 wireless remote control (Cambridge Research Systems©) and a specially developed software for stimuli generation (NewRT, Dr Neil Parry©) were used. Five observers, all with prior psychophysical experience, participated in the experiments.
Three sets of experiments were conducted. The first two experiments were designed to evaluate threshold performance of compound gratings. The main spatial frequency component was always 4c/deg and the spatial frequency of the secondary component was 4.5, 5, 6, 8, 12, 16 and 24 which corresponds at a spatial frequency ratio of 1.125, 1.25, 1.5, 2, 3, 4 and 6. The third experiment was conducted to examine the interaction between the spatial frequency tuned channels while the contrast of the two components of the compound gratings ranged from sub-threshold to supra-threshold.
Results
Compound gratings were found to be slightly more sensitive by a factor of x1.15 (which corresponds to an average 1.2dB difference) compared to
the sensitivity of individual gratings (while the two components were at equal contrast above their respective thresholds). For spatial frequency ratio equal to one (the components were of same frequency), the sensitivity was higher (compared to the single grating) by 6dB (maximum summation), decreasing to 2-4 dBs for ratios between 1 and 2. When the spatial frequency ratio was > 2 there were no channel interactions and the sensitivity is solely increased due to probability summation, by a factor between 1.15 and 1.345.
The bandwidth of the spatial frequency tuned channel selective at 4c/deg was found to be at FWHM about 0.4 to 0.6 octaves for the two subjects. Moreover, when the secondary component was of spatial frequency lower than 4c/deg, the magnitude of neuronal summation was higher, suggesting a non-symmetric neuronal channel.
When the two components were at supra-threshold contrast, the high spatial frequency component depresses the low spatial frequency component and appears more detectable.
Discussion
Compound gratings appear more detectable. The amount of increased sensitivity depends on the ratio between the spatial frequencies of the components, being maximum (6dB), when the components are of equal spatial frequency, decreasing to 2-4 dBs when the ratio is about 2. The increased sensitivity is due to neuronal summation. For ratios higher than 2 the sensitivity is increased about 1-2dB, corresponding to probability summation. There is evidence for asymmetric spatial-frequency tuned neuronal channels. Finally, there are indications that the high spatial frequency component is more detectable when the two components are at supra-threshold contrast
INFORMACIJOS APIE SPALVĄ APDOROJIMO SMEGENYSE STADIJOS
No full textSpalvinės informacijos apdorojimas regos sistemoje pereina keletą stadijų. Primatų spalvinė rega priklauso nuo trijų fotoreceptorių, kūgelių, kurie tiria matomą šviesą ir siunčia signalus kitai, oponentinių ląstelių stadijai. Šioje stadijoje nustatomi chromatiniai slenksčiai ir atliekamas paviršiaus spalvų suvienodinimas keičiantis apšvietai. Sugebėjimas skirti spalvinį toną absoliutaus slenksčio lygiu atskleidžia trečią, spalvų oponentiškumo, stadiją, kurioje apibūdinamos spalvų kategorijos, dar vadinamos unikaliomis spalvomis. Ši stadija jau reikalauja indėlio iš smegeninių spalvos analizės centrų (V4-komplekso, temporalinės-okcipitalinės žievės).
Šio darbo tikslas: pristatyti pagrindinius eksperimentus, iliustruojančius oponentinių ląstelių ir unikalių spalvų indėlį į pirminį spalvinės regos lygį (pirma ir antra stadijos), ir aptarti, kokią įtaką visai regos sistemos struktūrai turės atskirų spalvos apdorojimo stadijų pažeidimas.
Buvo atlikti dviejų tipų eksperimentai:
• Asimetrinis spalvų sulyginimas, kai pateikiamas 2° stimulas centrinėje regos dalyje, apsuptas 20° arba 120° foninės aplinkos.
• Spalvų sulyginimas centrinėje ir periferinėje regos lauko dalyje, nutolusioje 18° nuo centrinės dalies.
Nustatyta, kad padidinant regimąjį lauką nuo 20° iki 120° ir adaptacijos laikui esant ne trumpesniam kaip 60 s, labai pagerėja spalvų konstantiškumas. O tai reiškia, kad spalvoms suvokti reikia informacijos iš viso regos lauko (panoraminė rega), ir šiai informacijai rinkti naudojamas tiek erdvinis, tiek laikinis integravimas. Panoraminės spalvinės informacijos apdorojimo hipotezę patvirtina ir tas faktas, kad, atliekant spalvų sulyginimą centrinėje ir periferinėje regos lauko dalyje, stabilios periferinės spalvos sutampa su unikaliomis spalvomis. Taigi, tikrasis spalvų suvokimas nebus vien paprastas receptorių signalų integravimas erdvėje ir laike, bet greičiau remsis keturiomis bazinėmis spalvomis ir jų maišymu visoje spalvų erdvėje. Be kita ko, dar turėtų būti tam tikra neuronų jautrumo ir selektyvumo spalvoms pusiausvyra. Todėl tikėtina, kad susiformuoja prisitaikantys neuroniniai ansambliai, kurie gali tiksliai nustatyti absoliučią spalvą ir turi mažą jautrumą spalvos skirtumams, arba gali tiksliai nustatyti spalvos skirtumą, bet tada apytiksliai nustatoma absoliuti spalva.
Pagrindiniai žodžiai: spalvų konstantiškumas, spalvų sulyginimas, kūgelių kontrastas, unikalios spalvos, paskirstytoji struktūra.
Stages for extracting colour information: How the brain processes colour
Janus J. Kulikowski, Aušra Daugirdienė, Athanasios Panorgias, Ian J. Murray, Rytis Stanikūnas, Henrikas Vaitkevičius
Summary
Colour information is processed by many stages in the visual system. Primate colour vision relies on three photoreceptors, cones, which sample visible light and send signals to the second stage, cone–opponent units. Surprisingly this stage determines not only the threshold detection for chromatic patches, but also matching surface colours under various illuminations. Hue discrimination at detection thresholds reveals contribution of the third stage, colour-opponency, which determines colour categories, or unique hues. These hues remain constant for para-central, peripheral field locations, providing the reference for veridical vision. However, more challenging tasks of colour identification require contributions from higher colour centres (V4–complex, TEO, IT).
The aim of this study is to present key experiments illustrating the contributions of the cone opponent stage and unique hues in low-level colour vision, whereas the effect of damage to various stages will be discussed in terms of the distributed representations in the visual system.
The experiments showed that the colour apparatus uses signals derived from the entire visual field (i.e. panoramic viewing), perhaps using some form of spatial and temporal integration. This observation is supported by the fact that when a matching paradigm is used to compare peripheral and central colour samples, peripherally invariant hues correspond to unique hues. And, finally, there is a trade-off between sensitivity and selectivity, and it seems likely that neurons form flexible assemblies which can act together to extract either hue, giving fine hue discrimination but poor sensitivity, or extract contrast giving high chromatic sensitivity but having poor hue discrimination.
Key words: colour constancy, colour matching, cone contrast, unique hues, distributed representations.
Running Head: How the brain processes colou
Discrimination thresholds of normal and anomalous trichromats: Model of senescent changes in ocular media density on the Cambridge Colour Test
No full textAge-related changes in chromatic discrimination along dichromatic confusion lines were measured with the Cambridge Colour Test (CCT). One hundred and sixty-two individuals (16 to 88 years old) with normal Rayleigh matches were the major focus of this paper. An additional 32 anomalous trichromats classified by their Rayleigh matches were also tested. All subjects were screened to rule out abnormalities of the anterior and posterior segments. Thresholds on all three chromatic vectors measured with the CCT showed age-related increases. Protan and deutan vector thresholds increased linearly with age while the tritan vector threshold was described with a bilinear model. Analysis and modeling demonstrated that the nominal vectors of the CCT are shifted by senescent changes in ocular media density, and a method for correcting the CCT vectors is demonstrated. A correction for these shifts indicates that classification among individuals of different ages is unaffected. New vector thresholds for elderly observers and for all age groups are suggested based on calculated tolerance limits
Discrimination thresholds of normal and anomalous trichromats: Model of senescent changes in ocular media density on the Cambridge Colour Test
No full textRecommended from our members
Aging effects on chromatic discrimination measured by the Cambridge Colour Test
No full text
Age-related change in fast adaptation mechanisms measured with the scotopic full-field ERG
No full textPurposeTo quantify the response dynamics of fast adaptation mechanisms of the scotopic ERG in younger and older adults using full-field m-sequence flash stimulation.MethodsScotopic ERGs were measured for a series of flashes separated by 65 ms over a range of 260 ms in 16 younger (20–26, 22.2 ± 2.1; range mean ±1 SD) and 16 older (65–85, 71.2 ± 7) observers without retinal pathology. A short-wavelength (λpeak = 442 nm) LED was used for scotopic stimulation, and the flashes ranged from 0.0001 to 0.01 cd s m−2. The complete binary kernel series was derived from the responses to the m-sequence flash stimulation, and the first- and second-order kernel responses were analyzed. The first-order kernel represented the response to a single, isolated flash, while the second-order kernels reflected the adapted flash responses that followed a single flash by one or more base intervals. B-wave amplitudes of the adapted flash responses were measured and plotted as a function of interstimulus interval to describe the recovery of the scotopic ERG. A linear function was fitted to the linear portion of the recovery curve, and the slope of the line was used to estimate the rate of fast adaptation recovery.ResultsThe amplitudes of the isolated flash responses and rates of scotopic fast adaptation recovery were compared between the younger and older participants using a two-way ANOVA. The isolated flash responses and rates of recovery were found to be significantly lower in the older adults. However, there was no difference between the two age groups in response amplitude or recovery rate after correcting for age-related changes in the density of the ocular media.ConclusionsThese results demonstrated that the rate of scotopic fast adaptation recovery of normal younger and older adults is similar when stimuli are equated for retinal illuminance
Age-related change in fast adaptation mechanisms measured with the scotopic full-field ERG
No full text
