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形状和意义:一项研究探讨了大脑如何编码视觉

2019-06-22 16:56:47 医疗科技184℃

  形状和意义:一项研究探讨了大脑如何编码视觉对象

  2013年8月12日

  睁开我们的眼睛,看到我们面前的世界,充满了物体,这是一个我们可能认为理所当然的简单行动。然而,我们的大脑不断进行大量的分析,只是为了让我们看到一朵花,一支笔,我们孩子的脸。我们的大脑究竟在哪里形成了意义?由里斯本SISSA的Davide Zoccolan协调的一组科学家与都灵理工大学的Riccardo Zecchina领导的团队(Compagnia di San Paolo资助的Programma Neuroscienze 2008/2009)合作研究了一个科学家的特定区域。位于视觉和语义分析之间的大脑正好位于其功能之上。该研究刚刚在PLOS Computational Biology上发表。

  前颞下皮质(IT)是大脑感觉视觉区域中最先进的,是在指定用于更高等级认知功能的其他脑区域中处理信息之前在视网膜上形成的图像的特定视觉处理的最后一站。或者至少这是大多数科学家在几年前所做的假设,当时在2007年和2008年,两项研究引起了对这些理论的怀疑,这表明IT可能隐含在视觉对象的语义处理功能中。

  换句话说,科学家直到那时才认为这样的大脑区域主要根据其视觉特性(例如形状)来表示物体,而新研究则声称物体的意义在这种情况下具有主导作用。

  Zoccolan分析了他几年前在灵长类动物上收集的电生理数据,当时他正在波士顿麻省理工学院的James DiCarlo实验室工作。使用各种机器学习计算技术处理数据,包括Zecchina团队最近开发的聚类算法。这样的分析方法有助于验证IT中对象的分类是否根据基于形状水平或意义水平的相似性的层次结构而发生。简而言之,我们问自己,对于IT来说,橙色看起来更像是儿童玩的球(它们是圆形的)还是香蕉(它们都属于“水果”类别)。

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  “我们的数据表明,大多数对象根据它们的视觉相似性进行分类,而语义成员资格似乎仅在特定类别的对象的情况下强烈表示:四足动物,” Zoccolan解释道。

   “传统的IT模型,被认为是主要编码视觉信息的区域,仍然有效,尽管我们的研究并不排除这里也可以表示与灵长类特别相关的某些语义类别的概念。”

  Zoccolan补充说:“除了这个确认,我们还发现了一些意想不到的事情。” “长期以来,人们已经知道IT是复杂信息的处理站,”科学家解释说,“基本上,视觉信息处理的最先进阶段,其中对象被明确地分类,这意味着复杂对象的整个结构,而不是它们的单个部分,被编码。我们所观察到的是,IT保留了一个“原始的”低级编码,例如对象的颜色是暗或亮,如果它是大还是小,等等。这基本上是一种创新的假设,它改变了我们对颞下区域功能的解释。“

  资料来源:国际高等研究院(SISSA)

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