Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Көрнекі өңдеу – мидың бізді қоршаған әлемнен келетін көрнекі ақпаратты пайдалану және түсіндіру қабілеті. Жарық энергиясын мағыналы кескінге айналдыру процесі – көптеген ми құрылымдары мен жоғары деңгейдегі танымдық процестердің көмегімен жүзеге асырылатын күрделі процесс. Анатомиялық деңгейде жарық энергиясы алдымен көзге көздің мүйіз қабығы арқылы кіреді, онда жарық сығылады. Мүйіз қабығы арқылы өткеннен кейін, жарық көзілдірік пен линза арқылы өтеді, онда ол одан да күшті сығылып, торлы қабатқа бағытталады. Торлы қабат – жарыққа сезімтал жасушалардың, яғни фоторецепторлардың орналасқан жері. Фоторецепторлардың екі түрі бар: таяқшалар мен конустар. Таяқшалар әлсіз жарыққа сезімтал, ал конустар жарқын жарықты жақсырақ қабылдайды. Фоторецепторлар биполярлы жасушаларға қосылады, олар торлы қабаттың ганглийлік жасушаларында әрекет потенциалын тудырады. Бұл ганглийлік жасушалар көру нервінің бөлігі болып табылатын көру дискісінде шоғырланады. Әр көзден екі көру нервісі көру хиазмасында қосылады, онда әрбір мұрындық торлы қабаттан жүйке талшықтары қиылысады, нәтижесінде әр көздің көру өрісінің оң жартысы сол жарты шарға, ал сол жартысы оң жарты шарға түседі. Содан кейін көру жолы екі визуалды жолға – геникулостриаттық және тектопульвинарлық жолдарға – бөлінеді, олар жоғары деңгейдегі өңдеу үшін басқа жақтың көру қабығына визуалды ақпаратты жібереді (Whishaw and Kolb, 2015).
Visual processing is a term that is used to refer to the brain's ability to use and interpret visual information from the world around us. The process of converting light energy into a meaningful image is a complex process that is facilitated by numerous brain structures and higher level cognitive processes. On an anatomical level, light energy first enters the eye through the cornea, where the light is bent. After passing through the cornea, light passes through the pupil and then lens of the eye, where it is bent to a greater degree and focused upon the retina. The retina is where a group of light sensing cells, called photoreceptors are located. There are two types of photoreceptors: rods and cones. Rods are sensitive to dim light and cones are better able to transduce bright light. Photoreceptors connect to bipolar cells, which induce action potentials in retinal ganglion cells. These retinal ganglion cells form a bundle at the optic disc, which is a part of the optic nerve. The two optic nerves from each eye meet at the optic chiasm, where nerve fibers from each nasal retina cross which results in the right half of each eye's visual field being represented in the left hemisphere and the left half of each eye's visual fields being represented in the right hemisphere. The optic tract then diverges into two visual pathways, the geniculostriate pathway and the tectopulvinar pathway, which send visual information to the visual cortex of the occipital lobe for higher level processing (Whishaw and Kolb, 2015).
Жоғарыдан төменге және төменнен жоғарыға қарай бейнелеу
Көрнекі жүйе иерархиялық түрде ұйымдастырылған, оның анатомиялық аймақтары визуалды өңдеуде мамаиданған функцияларды атқарады. Төменгі деңгейдегі визуалды өңдеу торшаға түсетін бейнелер арасындағы түрлі контраст түрлерін анықтаумен айналысады, ал жоғары деңгейдегі визуалды өңдеу – визуалды ақпаратты санада бейнеленуі үшін әртүрлі көздерден жинақтайтын танымдық процестерге қатысты. Объектіні өңдеу, оның ішінде объектіні тану және орналасқан жерін анықтау сияқты тапсырмалар жоғары деңгейдегі визуалды өңдеудің мысалы болып табылады. Жоғары деңгейдегі визуалды өңдеу жоғарыдан төменге және төменнен жоғарыға қарай жүзеге асырылатын процестерге тәуелді. Төменнен жоғарыға қарай өңдеу – бұл көру жүйесінің торшадан жоғары кортикалық аймақтарға бір бағытта ағын түсетін визуалды ақпаратты пайдалану қабілеті. Ал жоғарыдан төменге қарай өңдеу – бұрынғы білім мен контексті пайдаланып визуалды ақпаратты өңдеу және нейрондар жеткізетін ақпаратты өзгерту, олардың стимулға бейімделуін өзгерту. Көрнекі жолдың барлық аймақтары, торшадан басқа, жоғарыдан төменге қарай өңдеуге ұшырауы мүмкін. Визуалды өңдеудің бір бағытты feedforward жүйесі арқылы жүзеге асырылатыны, яғни жарықтың торшадан жоғары кортикалық аймақтарға жіберілетіні туралы дәстүрлі көзқарас бар. Алайда, визуалды жолдар екі бағытта жұмыс істейтініне қатысты дәлелдер көбейіп келеді, онда төменгі және жоғары кортикалық аймақтар арасында ақпаратты жіберетін feedforward және кері байланыс механизмдері бар. Әртүрлі зерттеулер визуалды өңдеудің feedforward және кері байланыс жүйелеріне сүйенетінін көрсетті (Jensen et al., 2015; Layher et al., 2014; Lee, 2002). Макака маймылдарының бастапқы визуалды нейрондарынан алынған деректерді жазған зерттеулер, бастапқы визуалды нейрондардың қабылдау өрістері мен көріністің жаһандық контексіндегі ерекшеліктерге сезімтал екенін көрсетті. Маймылдарды зерттеудің тағы екі түрі электрофизиологияны пайдаланып, маймылдардағы feedforward және кері байланыс өңдеумен байланысты әртүрлі жиіліктерді анықтады (Orban, 2008; Schenden & Ganis, 2005). Маймылдарды зерттеулер жоғары деңгейдегі визуалды аймақтардағы нейрондардың белгілі бір стимулдарға таңдамалы екенін көрсетті. Макака маймылдарындағы бірліктерді жазған бір зерттеуде ортаңғы уақытша визуалды аймақтағы нейрондар, сондай-ақ MT немесе V5 аймағы деп аталатын, бағыт пен жылдамдыққа өте сезімтал екені анықталды (Maunsell & Van Essen, 1983).
The visual system is organized hierarchically, with anatomical areas that have specialized functions in visual processing. Low level visual processing is concerned with determining different types of contrast among images projected onto the retina whereas high level visual processing refers to the cognitive processes that integrate information from a variety of sources into the visual information that is represented in one's consciousness. Object processing, including tasks such as object recognition and location, is an example of higher level visual processing. High level visual processing depends on both top down and bottom up processes. Bottom up processing refers to the visual system's ability to use the incoming visual information, flowing in a unidirectional path from the retina to higher cortical areas. Top down processing refers to the use of prior knowledge and context to process visual information and change the information conveyed by neurons, altering the way they are tuned to a stimulus. All areas of the visual pathway except for the retina are able to be influenced by top down processing. There is a traditional view that visual processing follows a feedforward system where there is a one way process by which light is sent from the retina to higher cortical areas, however, there is increasing evidence that visual pathways operate bidirectionally, with both feedforward and feedback mechanisms in place that transmit information to and from lower and higher cortical areas. Various studies have demonstrated this idea that visual processing relies on both feedforward and feedback systems (Jensen et al., 2015; Layher et al., 2014; Lee, 2002). Various studies that recorded from early visual neurons in macaque monkeys found evidence that early visual neurons are sensitive to features both within their receptive fields and the global context of a scene. Two other monkey study used electrophysiology to find different frequencies that are associated with feedforward and feedback processing in monkeys (Orban, 2008; Schenden & Ganis, 2005). Studies with monkeys have also shown that neurons in higher level visual areas are selective to certain stimuli. One study that used single unit recordings in macaque monkeys found that neurons in middle temporal visual area, also known as area MT or V5, were highly selective for both direction and speed (Maunsell & Van Essen, 1983).
Жоғары деңгейдегі көру процесінің бұзылуы
Жоғары деңгейдегі көру өңдеуінде кемшіліктер тудыратын әртүрлі бұзылыстар бар, оның ішінде визуалды объект агнозиясы, просопагнозия, топографагнозия, алексия, акроматопсия, акинетопсия, Балинт синдромы және астереопсия. Бұл кемшіліктер вентральді немесе дорсальді көру жолына қатысты ми құрылымдарының зақымдануынан туындайды (Бартон 2011).
There are various disorders that are known the cause deficits in higher level visual processing, including visual object agnosia, prosopagnosia, topographagnosia, alexia, achromatopsia, akinetopsia, Balint syndrome, and astereopsis. These deficits are caused by damage to brain structure implicated in either the ventral or dorsal visual stream (Barton 2011).
Бет пен орын дәнекерлерін өңдеу
Бұрынғы визуалды өңдеу модельдері мидың белгілі бір аймақтарын оларға ең күшті әсер ететін нақты тітіркендіргіштер бойынша ажыратты; мысалы, парагиппокампальдік орын аймағы (ППА) ғимараттар мен орын сахналары көрсетілгенде күшейтілген белсенділік танытқаны дәлелденді (Эпштейн және Канвишер, 1998), ал fusiform бет аймағы (FFA) ең күшті беттерге және бетке ұқсас тітіркендіргіштерге жауап береді (Канвишер және басқалар, 1997).
Past models of visual processing have distinguished certain areas of the brain by the specific stimuli that they are most responsive to; for example, the parahippocampal place area (PPA) has been shown to have heightened activation when presented with buildings and place scenes (Epstein & Kanwisher, 1998), whereas the fusiform face area (FFA) responds mostly strongly to faces and face like stimuli (Kanwisher et al., 1997).
Парахиппокампалық орын алаңы (ППА)
Парагиппокампалық орын аймағы (ПГОА) артқы парагиппокампалық жиырылыста орналасқан, ол өзі гиппокампқа жақын орналасқан медиалдық уақытша бөлігінде орналасқан. Оның атауы ғимараттар, үйлер және басқа да құрылымдар сияқты орындарды, сондай-ақ ішкі және сыртқы орта көріністерін қарағанда ПГОА-дағы нейрондық жауаптың күшеюінен туындайды (Epstein & Kanwisher, 1998). Бұл ПГОА басқа визуалды стимулдармен ұсынылғанда белсенділік көрсетпейді дегенді білдірмейді – үйлер мен беттер емес, орындықтар сияқты таныс заттар ұсынылғанда ПГОА-да да белгілі бір белсенділік байқалады (Ishai және басқалар, 2000). Дегенмен, ПГОА ғимараттар мен орындардың визуалды өңделуімен байланысты болып көрінеді, себебі парагиппокампалық аймағына зақым келген пациенттер топографиялық дезориентацияны көрсетеді, яғни таныс және жат ортада бағдана алмайды (Habib & Sirigu, 1987). Визуалды өңдеуден басқа, парагиппокампалық жиырылыс кеңістіктік жад пен кеңістіктік навигацияға да қатысады (Squire & Zola Morgan, 1991).
The parahippocampal place area (PPA) is located in the posterior parahippocampal gyrus, which itself is contained in the medial temporal lobe with close proximity to the hippocampus. Its name comes from the increased neural response in the PPA when viewing places, like buildings, houses, and other structures, and when viewing environmental scenes, both indoors and outdoors (Epstein & Kanwisher, 1998). This is not to say that the PPA does not show activation when presented with other visual stimuli – when presented with familiar objects that are neither buildings nor faces, like chairs, there is also some activation within the PPA (Ishai et al., 2000). It does however appear that the PPA is associated with visual processing of buildings and places, as patients who have experienced damage to the parahippocampal area demonstrate topographic disorientation, in other words, unable to navigate familiar and unfamiliar surroundings (Habib & Sirigu, 1987). Outside of visual processing, the parahippocampal gyrus is involved in both spatial memory and spatial navigation (Squire & Zola Morgan, 1991).
Фузиформды бет ауданы (FFA)
Бет пішінді аймақ төменгі шеңберлік қабықта, бет пішінді жиырында орналасқан. PPA-ға ұқсас, FFA да беттерді визуально өңдеген кезде, орындар мен ғимараттарға қарағанда жоғары нейрондық белсенділікті көрсетеді (Kanwisher және басқалар, 1997). Дегенмен, фузиформалық аймақ басқа да стимулдарға белсенділік танытады және сарапшылық объектілерді визуально өңдеуде мамандану үшін жаттығу арқылы дамытылуы мүмкін. Бұрынғы зерттеулерде арнайы визуальды жаттығу алған адамдардағы, мысалы, құс бақылаушылар немесе автомобильдерді жақсы білетін мамандардағы FFA белсенділігі зерттелді. Олар құстар мен автомобильдердің ерекшеліктерін анықтау үшін визуальды дағдыларын жетілдірген. Осы сарапшылар өздерінің нақты визуальды сарапшылығы үшін FFA белсенділігін дамытқан. Басқа эксперименттер FFA-да сарапшылық дағдыларды дамыту мүмкіндігін «greebles» арқылы зерттеді. Greebles – бірнеше компоненттерден тұратын және әртүрлі конфигурациялар жасау үшін біріктірілетін визуальды стимул, дәл сияқты әртүрлі беттік белгілерді қолданып, ерекше бет құруға болады. Қатысушылар greebles-тің әртүрлі белгілері бойынша ажыратуға жаттықтырылды және оқу барысында FFA-дағы белсенділік мерзімді түрде өлшенді. Жаттығудан кейінгі нәтижелер FFA-дағы greebles белсенділігі уақыт өте келе артқанын, ал FFA-ның беттерге жауаптары greebles-ке жаттығудың күшеюімен төмендегенін көрсетті. Бұл нәтижелер визуальды өңдеудегі FFA-ға қатысты үш маңызды тұжырымды ұсынды: біріншіден, FFA беттерді ғана өңдемейді; екіншіден, FFA «сарапшылық» визуальды тапсырмалар үшін белсенділікті көрсетеді және жаңа визуальды стимулдарға бейімделу үшін уақыт өте келе жаттығу арқылы дамытылуы мүмкін; үшіншіден, FFA барлық стимулдар үшін белсенділіктің тұрақты деңгейін сақтамайды, керісінше, белсенділікті «бөліседі», сондықтан ең көп көрілетін стимулдар FFA-да ең жоғары белсенділікті алады, бұл Greebles зерттеуінде байқалды (Gauthier және басқалар, 2000).
The fusiform face area is located within the inferior temporal cortex in the fusiform gyrus. Similar to the PPA, the FFA exhibits higher neural activation when visually processing faces more so than places or buildings (Kanwisher et al., 1997). However, the fusiform area also shows activation for other stimuli and can be trained to specialize in the visual processing of objects of expertise. Past studies have investigated the activation of the FFA in people with specialized visual training, like bird watchers or car experts who have adapted a visual skill in identifying traits of birds and cars respectively. It has been shown that these experts have developed FFA activation for their specific visual expertise. Other experiments have studied the ability to develop expertise in the FFA using 'greebles', a visual stimulus generated to have a few components that can be combined to make a series of different configurations, much like how a variety of slightly different facial features can be used to construct a unique face. Participants were trained on their ability to distinguish greebles by differing features and had activation in the FFA measured periodically through their learning – the results after training demonstrated that greeble activation in the FFA increased over time whereas FFA responses to faces actually decreased with increased greeble training. These results suggested three major findings in regards to FFA in visual processing: firstly, the FFA does not exclusively process faces; secondly, the FFA demonstrates activation for 'expert' visual tasks and can be trained over time to adapt to new visual stimuli; lastly, the FFA does not maintain constant levels of activation for all stimuli and instead seems to 'share' activation in such a way that the most frequently viewed stimuli receives the greatest activation in the FFA as seen in the greebles study (Gauthier et al., 2000).
Мидағы FFA және PPA дамуы
Кейбір зерттеулер FFA және PPA дамуы белгілі бір визуалды міндеттердің мамандануына және олардың мидағы басқа визуалды өңдеу үлгілерімен байланысына байланысты екенін көрсетеді. Атап айтқанда, қолданыстағы зерттеулер FFA белсенділігі мидың тікелей көру өрісін өңдейтін аймағына сәйкес келетінін, ал PPA белсенділігі мидың перифериялық көруді және тікелей көру өрісінен тыс көруді басқаратын аймақтарында орналасқанын көрсетеді (Levy және басқалар, 2001). Бұл FFA мен PPA осы көру өрістеріндегі ортақ визуалды міндеттерге байланысты белгілі бір мамандануларды дамытқан болуы мүмкін екенін ұсынады. Себебі, беттер көбінесе тікелей көру өрісінде өңделеді, сондықтан мидың тікелей көру өрісін өңдейтін бөліктері кейіннен бетті тану сияқты егжей-тегжейлі міндеттерге де мамандануы мүмкін. Осы принцип орынға да қатысты: ғимараттар мен жерлер көбінесе көру өрісінен сырт немесе адамның перифериясында толығымен көрінетіндіктен, кез келген ғимарат немесе жердің визуалды мамандануы мидың перифериялық көруді басқару аймақтарында өңделеді. Осылайша, үйлер мен ғимараттар сияқты жиі кездесетін пішіндер мидың белгілі бір аймақтарында, яғни PPA-да маманданған болады.
Some research suggests that the development of the FFA and the PPA is due to the specialization of certain visual tasks and their relation to other visual processing patterns in the brain. In particular, existing research shows that FFA activation falls within the area of the brain that processes the immediate field of vision, whereas PPA activation is located in areas of the brain that handle peripheral vision and vision just out of the direct field of vision (Levy et al., 2001). This suggests that the FFA and PPA may have developed certain specializations due to the common visual tasks within those fields of view. Because faces are commonly processed in the immediate field of vision, the parts of the brain that process the direct field of vision eventually also specialize in more detailed tasks like face recognition. The same concept applies to place: because buildings and locations are often viewed in their entirety either right outside of the field of vision or in an individual's periphery, any building or location visual specialization will be processed within the areas of the brain handling peripheral vision. As such, commonly seen shapes like houses and buildings become specialized in certain regions of the brain, i. e. the PPA.