4_Objectherkenning

Question 1

Deel
Deel

Answer 1

herkennen
ruimtelijke aspecten WN
“objectherkenning één functie”

Question 2

verdeling, complex proces!

Answer 2

verschillende aspecten van visuele waarneming worden door verschillende delen vd hersenen verwerkt
bv vorm kleur locatie beweging
<-> integratie
specialisatie + herintegratie

Question 3

objectherkenning

Answer 3

functioneel + structureel verschillend

Question 4

makaakapen

Answer 4

1/3 tot helft corticale verb. voor visuele, bij ons iets minder

Question 5

figuur

Answer 5

allemaal versch verbindingen, enorm complex

Question 6

structurele verschillen

Answer 6

microscoop
weefsel, onderverdeling => versch functie:
-cytoarchitectonisch
-blobs, boebeltjes V1 en V2 niet

Question 7

V1, zie tekening kleurtjes

Answer 7

primaire visuele cortex
nog niet echt functioneel heterogeen
nog niet functioneel gespecialiseerd
wat verder verwerken maar ..

Question 8

V2

Answer 8

secundaire visuele cortex
nog niet echt functioneel heterogeen
nog niet functioneel gespecialiseerd

Question 9

V3

Answer 9

vorm
V3 paars
V3A roze erboven
beginnen vorminfo uithalen
kan eigl link leggen locatie parietale en occipitale
bep vormaspecten reageren, maar gaan later nog zien

Question 10

V4

Answer 10

kleur
inferieur, de temporaal, grens occipit temporeel
gaat kleur uit beeld halen
neuronen gespecialiseerd in kleur
zijn groene neuronen die zitten wachten tot groen in hun receptief veld komen

Question 11

V5/MT

Answer 11

beweging(neuronen die reageren op snelheid, richting beweging,…)
MT verwijst nr motion
lateraal gelegen
ontrekt beweging
dit zijn dus de eerste stappen

Question 12

functionele verschillen

Answer 12

bv statische kleurvlakken + bewegende zwart)wit vlakken tonen aan proefpersoon scanner
beelvormingstechn illustreren
bv V1 en V2 gemeensch activeren
V3 bv al meer differentiatie enz

Question 13

2 visuele verwerkingsbanen

Answer 13

waren eerste stappen al specialisatie
dit wat eenvoudiger
2 grote clusters
zie ook afgebeeld op hersenen: ze leggen ventrale versus dorsale weg af
zie tekening!

Question 14

ventraal

Answer 14

OCCIPITO-TEMPORAAL
van occipit nr helemaal vooraan temp
V4

Question 15

dorsaal

Answer 15

occipito-pariëtaal
gelijk vertrekpunt, maar nr parietaal
V5/MT
check of V3 ook hierin zit ofniet

Question 16

Mishkin & Ungerleider

Answer 16

eerste theorie rond versch bijdragen banen aan verwerking
makaakaapjes
ofwel v ofwel dors baan beschadigen
kijken gevolg 2 taken: positiediscriminatie vs objectdiscriminatie
DUBBELE DISSOCIATIE
schade dorsale stroom: positie lukte niet meer, ander wel perfect
ventrale schade: vormen niet meer, wel ene object dichter bij ander, spatiale configuratie
=> ventrale = wat baan
waar baan, bezig met waar los van welk object het is
welk aspect van de stimulus is bepalend? Ruimtelijk - D
Identiteit - V

Question 17

Milner & Goodale

Answer 17

theorie was toch niet helemaal correct
over deze toenemende evidentie
patiënten met schade
optische ataxie na dorsaal
ventraal letsel: ORIËNTATIE
perceptuele taak/oriëntatie matching/cogn verw X
actiecontrole/visuomotorische vlekkeloos
PERCEPTIE VERSUS ACTIE
wat doet met info is belangr. als gaat om herkennen, !!! cogn oordeel over binnenk info = ventraal !!!
iets mee doen = dorsaal !!!
zie slide!

Question 18

zie cursus pagina 128: visuele verwerking dorsale visuele stroom en inferieur temporale cortex ???

Question 19

Evidentie fMRI

Question 20

Studie 1

Answer 20

relatie prime & doelstimulus werd gemanipuleerd
1. geen verandering
2. oriëntatie-verandering
3. identiteitsverandering
4. verandering beide vlakken
logica: neurale adaptatie (als stimuluskenm van prime nr target verplaatst)
Herhaaldelijke aanbieding -> afzwakking activatie - BOLD-SIGNAAL ZAKT, zal tweede keer minder zwak zijn
herhaling: habituatie
verandering: deshabituatie

oriëntatie - dorsale stroom - pariëtale cortex - bold-signaal even sterk - adaptatie ifv oriëntatie
iets me boldsignalen dat ik niet snap(cursus p. 66)
identiteitsverandering - ventrale stroom - temp cortex - adaptatie ifv identiteit

Question 21

Studie 2

Answer 21

bij grijpen was meeste activatie
anterieur deel intrapariëtale sulcus - dorsale stroom
aanraken veel minder visuomotorische verwerking

Question 22

Evidentie van neurologisch intacte proefpersonen

Answer 22

Mullet Leyer illusie
bij grijpen zal men geen last hebben van illusie
visuomotorische handeling (dorsale stroom) = geen verschil tussen lijnen
niet gevoelig/onderhevig aan illusies
dorsale stroom houdt zich niet bezig met illusies
er is een gevoeligheids vr illusie bij PERCEPTIE, maar NIET bij actie!

Objectherkenning = functie van ventrale stroom

Question 23

4.2 Kernprobleem

Question 24

2.1
Visuele input = ondergedetermineerd
2D -> 3D

Answer 24

retina is 2D maar wereld rondom ons is driedimensionaal
ontbreekt iets wat we wel waarnemen
3D wordt geprojecteerd op 2D en hersenen moeten terug omzetten nr 3D

Question 25

2.2
Perceptuele constantie

Answer 25

perceptuele constantie: herkenning ondanks variatie in
- positie
- oriëntatie
- grootte
- kleur
=> visuele informatie is zeer variabel, toch geeft het
aanleiding tot stabiel percept
hebben gevoel nr constante wereld te kijken, maar op retina vaak anders, toch merken niks van
bv. zien niet veranderen als in schaduw
persoon beweegt maar blijft zelfde persoon vr ons

Question 26

2.3
Geen 1-1 mapping van object naar beeld

Answer 26

verschillende objecten geven aanleiding tot zelfde retinaal beeld
afb: puntje is het beeld op de retina maar kan van allerlei objecten (onderaan tekening) komen
visuele input is ondergedetermineerd want we weten niet welk object aanleiding geeft tot dit beeld

Question 27

2.4
Visuele waarneming is (re)constructie

Answer 27

blinde vlek in ons beeld & wordt opgevuld door hersenen
niet van bewust dat per sec 3 keer oogbeweging maken
retina: berekeningen, abstractie, alles blijft gelijk
blindheid door saccades
1 fixatie duurt 200 ms, saccade duurt 10-20 ms
tuss 2 saccades zijn functioneel blind (blinde vlek) <-> niemand merkt
komt dan geen info in visuele cortex, deel van visueel veld komt niet op retina maar toch niemand last van

Question 28

2.5
Kanisza driehoek

Answer 28

zien witte driehoek maar is er niet, visuele systeem construeert
nog geen eenduidig antw op hoe visueel syst werkt (!!!), maar ku wel aantal principes achterhalen die inzicht geven inhoe visueel syst georganiseerd
=> dus heel belangrijk: ondergedetermineerd & visueel syst moet gn reconstrueren (2D -> 3D)

Question 29

4.3 Basisbevindingen

Question 30

1 Bevindingen: single-cell recording

Question 31

1.1 Gevoeligheid voor spec stimulusattributen

Answer 31

1. Gevoeligheid voor specifieke stimulusattributen
   V1/V2: oriëntatie (van lijnsegmenten)
   V3: vormaspecten
   V4: kleur
   MT/V5: beweging *kan ook helpen bij objectherkenning omdat helpt fig van achtergrond onderscheiden
   IT (inferieur temporale cortex): complexe vormen (onafhankelijk van oriëntatie, positie, grootte)
   naarmate meer anterieur
   => toenemende complexiteit
   => afnemende gevoeligheid voor variatie in visuele input
   verder in temporele cortex: vooral vormgevoeligheid
   complexere selectiviteit vr vormen
   hoe verder, hoe meer complexiteit!!
   minder complexe vormen zitten meer posterieur!!! let op !!
   IT-cellen bepaald receptief veld waarvoor gevoelig, bv. heel spec complexe vormen, type cel dat reageert op heel spec soort object, afnemende (???) gevoeligheid vr variatie, minder afhankelijkheid

Question 32

1.2 Receptieve veld bepaalt onafhankelijkheid van positie en grootte

Answer 32

Receptieve veld van een neuron:
- Gebied van visuele ruimte (retina) waarvoor cel gevoelig is
- grootte neemt toe bij verdere niveau’s van visuele verwerking (temporele cortex !!!!), (neuron gaat stimulus makkelijker herkennen, op eender welke plaats binnen het veld) => posterieur klein stukje maar anterieur veld neemt toe!!

vr grootte en kleur analoog

klein receptief veld: identificatie sterk afhankelijk van positie en grootte , de plaats is van groot belang, neuron reageert enkel als stimulus op bep plaats zit
de vogel moet op de juiste tak zitten !!!

groot receptief veld: laat identificatie toe, onafgezien van positie en grootte (cfr. objectherkenning), gn vogel makkelijker herkennen
ZIE TEKENING

Question 33

1.3 Kleurgevoeligheid

Answer 33

• Groot deel van cellen in ventrale stroom zijn kleurgevoelig (= belangr aspect vr vormherkenning)
• Helpt bij figuur-achtergrond segregatie:
  vlakken met gelijke kleur behoren vaak tot zelfde
  object en verschillen van achtergrond
  figuren vd achtegrond onderscheiden

Question 34

2. Bevindingen: fMRI

Answer 34

er zijn versch delen in hersenen die instaan vr verwerken van bepaald type objecten die vr het organisme relevant en belangr zijn

Question 35

2.1 Lateraal occipitaal complex

Answer 35

selectief voor objecten onafhankelijk van visuele verschijningsvorm
vorminfo, verwerking ervan
onafh van manier van aanbieden
BOLD stijgt bij vorminformatie tov noise controle stimuli waar niks van te zien

OFM: object from motion (aantal punten bewegen gesynchroniseerd en hierdoor zien we een vorm)
MTN: motion to noise (bewegende ruis)
OFM: object from motion (obv contrast zie je vorm)
OFL: object from luminance
N: Noise (alleen zwart-wit puntjes)
selectief voor objecten onafhankelijk van visuele verschijningsvorm

Question 36

2.2 Fusiform face area

Answer 36

selectief vr gezichten
faces > objects
intact faces > scrambled faces
in fusiforme cortex -> in inferieur temporele cortex
enkel bij intacte gezichten activatie

Question 37

2.3 Parahippocampal place area

Answer 37

selectief voor plaatsen
visueel verwerken ruimtes
in ventrale stroom, naast hippocampus!! zie link plaatsen waar ooit bedreiging, waar voedsel te vinden
snelle communicatie, hoeven geen gekende plaatsen te zijn
sterkste activatie bij intacte scènes
i: intact
s: Scrambled
F: face
H: house
O: object
S: scene

Question 38

2.4 Extrastriate body area

Answer 38

selectief voor lichaamsdelen
herkennen gebarentaal, expressies…
buiten striate cortex
verwerken lichaamsdelen
visuele syst is zich gn ontw in zaken die biologisch belangr zijn

OP: object part
FP: face part
BP: body part
WO: whole object

Question 39

3. Bevindingen: patiëntenonderzoek

Answer 39

kijken welke problemen als x ventrale baan
heel vroeg: primaire visuele cortex (cfr. retinotopische effecten)
als kleurengebied beschadigd: hierdoor ku problemen optreden

VB’en visuele stoornissen:
-Hemianopsie
-Quadrantonopsie (hoort bij hemianopsie ?)
-Achromatopsie: geen kleur meer ku zie (is niet zelfde al kleurenblindheid: zij zien wel nog kleuren)
-Akinetopsie: (V5 gebied) geen beweging meer ku ZIEN (zien wereld als aaneenschakeling van momentopnames, zeer zeldzaam

Visuele agnosie: verstoorde objectherkenning
- geen deficiet in de elementaire visuele verwerking
zoals gezichtsscherpte, kleur, helderheid
-enkel te maken met de vorm die ze niet ku herkennen
- geen geheugen- of kennisprobleem
- modaliteitsspecifiek !!!! weten bv dat fles is maar ku niet benoemen

Taxonomie:
1. Apperceptieve agnosie
2. Associatieve agnosie

Question 40

3.1 Apperceptieve agnosie

Answer 40

meest ernstig, begin vd verwerkingsbaan
problemen wnr terug geïntegreerd
bv moeilijk wnr beetje contouren weggehaald

Kenmerken:
- eenvoudige discriminaties van helderheid en kleur
blijven mogelijk; gezichtsscherpte is normaal
- probleem bij het integreren van elementen van beeld
tot een geheel
- geen vormen kunnen onderscheiden (afhankelijk van
ernst)
- onmogelijk om objecten na te tekenen
Problemen bij herkennen
van gefragmenteerde contouren

Problemen bij herkennen van objecten vanuit ongewone hoek

soms is er nog enige herkenning mogelijk via de
dorsale route
- structuur afleiden uit beweging (structure from motion)
- contour van object met handbeweging traceren
(wat zijn vormverwerkingscapaciteiten van dorsale
route?)
prestatie soms beter wnr object beweegt
neuropathologie:
- diffuse schade aan occipitale gebieden (occip-temp baan)

Question 41

3.2 Associatieve agnosie

Answer 41

verder in de ventrale stroom/baan
x BILATERALE occipitemporale gebieden
meer op einde visuele verwerkingsproces

Kenmerken:
- groeperen en integreren van informatie is nog mogelijk: patiënt kan objecten nog natekenen
- MAAR x uit geheugen tekenen
x koppeling kennis geheugen
- MAAAR manier waarop ze matchen en kopiëren wijkt wel af vd normaliteit, ze doen nl. punt voor punt
-> nog onduidelijk of toch mss problemen op perceptueel niveau
- matchen van objecten is intact !
vormen van percepten = intact maar linken met info in geheugen = beschadigd

Getekend naarkopij
Getekend uit
geheugen

Question 42

4. Algemene theorieën (basistheorieën rond objectherkenning)

Question 43

1. Computationele theorie van Marr
   (basistheorieën van objectherkenning)

Answer 43

UITGANGSPUNT
3 niveau’s van theorievorming
- computationeel ≈ probleemanalyse
waaruit bestaat probleem/taak?
welke info ku we daarvoor gebruiken? dit niveau = vooral van belang
welke beperkingen kunnen gebruikt worden?
- algoritmisch
kenmerken van input en output representaties? en hoe we van ene nr andere ku overgaan
welke algoritmes om input in output om te zetten?
- implementatie
hoe zijn representaties en algoritmes geïmplementeerd in hersenen? hier neurale
kruisbestuiving versch niveaus

Question 44

1.1
3 niveaus van theorievorming

Answer 44

comp
alg
implem

visuele input - 0-1 punten, van punten nr objecten komen
ondergedetermineerde info binnen (2D -> 3D)
gezichtspuntafh –> gezichtspuntonafh !
beperkte capaciteit hersenen

gn op punten (1 = gedetecteerd) algoritmes toepassen om geleidelijk nr 3 dimensies te gn (lijnen nog zonder diepte)
!!! zie 2 tekeningen slides belangr !!!
object : moet nog gematcht worden met object in geheugen – begin artificiële intelligentie

beperkingen gebruiken om die stappen te zetten
representaties - processen
bv kleur als cue kijken: welke lijnen horen bij elkaar
struct en beweging: punten op zelfde manier bew horen bij elkaar
binoculaire dispariteit: cue van 2D nr 3D gn
verschillen worden gebruikt om diepte te reconstrueren
textuur: diepte-cue
occlusie: kan ook helpen om diepte te achterhalen (bv. één been is niet te zien, zal achter een ander object staan)
moeten die vlakken gn groeperen (cfr. berekenen elongatie-as) om te knn matchen en tot gezichtspuntonafh volumes

Question 45

1.2 Interpretatie van agnosieën in de theorie van Marr

Answer 45

! patiënten met agnosie zullen nog dingen herkennen wnr elongatie-as bewaard ! eventueel abstract beschr
ku wereld gezichtspuntonafh beschr
vormen vgl’en met objecten in geheugen en zo kom je tot objectherkenning
wnr georiënteerde vlakken bij elkaar ku gebracht in een object, tot 3D schets
Appercept agnosie:
ernstig: (cfr. geen vormherkenning) geen primaire schets
mild: geen 3D onafh representatie
-> moeite bij elkaar brengen vd lijnstukken

Associatieve agnosie:
geen toegang tot objectmodellen
zij zu veel verder geraken; ku de lijnen wel samenbrengen tot een object maar ku niet vergelijken met een object in hun geheugen

Question 46

5. Gezichtsherkenning: een speciaal geval?

Question 47

1 Evidentie uit single-cell recording

Answer 47

• Cellen in inferotemporale cortex (IT) die specifiek reageren op:
• gezichten in algemeen
• delen van gezichten: oog, mond
• configuratie van kenmerken
• oriëntatie
• specifieke gezichten
  ~ grootmoederceltheorie: activatie van specifieke cel is
  herkenning
  tegenargumenten:
• specificiteit is niet alles of niets
• probleem van aantonen van specificiteit …

VB grootmoederneuronen
hyperspecificiteit neuronen bestaat wel degelijk
maar specialisatie is niet alles of niets
wie weet reageert ook op iets anders
vb Jennifer Aniston
Halle Berry patiënt

Question 48

1.1 Sparse coding VS population coding

Answer 48

wat zijn de mogelijkheden van die hyperspecificiteit?
Sparse: 1 neuron vr 1 object
herkenning gebaseerd op 1 neuron
voordeel: onderscheiding appel van appelsien maar kan GEEN GELIJKENISSEN onderscheiden want zijn 2 totaal andere neuronen die reageren
Population: zowel gelijkenissen als verschillen zien
bv. versch visuele neuronen coderen samen voor 1 object
bv. 5 reageert zowel vr appel als appelsien

Question 49

2 Prosopagnosie: kenmerken

Answer 49

Kenmerken:
- beschadigd vermogen om specifieke gezichten te
herkennen
- vermogen om andere objecten te herkennen is intact
- gezicht wordt als gezicht gezien, maar geen
differentiatie tussen verschillende gezichten
- geen geheugenprobleem !!!
- gereduceerd omkeringseffect (gaat even goed gaan als gezichten omgekeerd staan - configuratie door elkaar)
Neuropathologie:
- schade aan RECHTER FUSIFORM gebied
=> eigen partner niet herkennen visueel

Question 50

3 Evidentie uit ERP metingen

Answer 50

signalen uit FFA (links en rechts) opvangen
elektroden op hersenen
linker en rechter inferieur temporale gebieden
links en rechts ander patroon:
LINKS - wel gezichten onderscheiden - geen omkeringseffect - reageert enkel op (omgekeerde) gezichten, niet op (omgekeerde) auto’s
RECHTS - normale en omgekeerde gezichten worden onderscheiden
Duidelijk verschil in N200 tussen gezichten en andere
stimuli in rechterhemisfeer + omkeringseffect bij gezichten
Verschil gezichten en auto’s, maar geen omkeringseffect
rechts
sterke amplitude N200 voor gezichten, minder voor omgekeerde gezichten, helemaal geen reactie op auto’s

Question 51

4 Evidentie uit fMRI: Fusiform Face Area

Answer 51

aangeboren

Question 52

4.1 FFA: gezichtsherkenning of visuele expertise?

Answer 52

onderzoekers denken nog andere mogelijke uitleg: spec gezicht herkennen is eig vorm van visuele expertise
gezichten = vr iedereen categorie van visuele expertise
auto’s = zou kunnen autokenners gebruiken FFA
vogelkenners = rechter FFA actief

Question 53

Zie laatste slides… precies niet in SV