Hoofdstuk 8
Motion is een low-level perceptueel fenomeen.
Waterfall illusion: motion aftereffect van beweging.
Normaal gesproken vuren neuronen voor beweging omhoog en omlaag even hard.
Als je lang naar een waterval kijkt, vuren de neuronen voor beweging omlaag harder en zal
adaptatie optreden. Als je vervolgens naar een stationair object kijkt, vuren de neuronen
voor beweging omhoog relatief harder en zal het dus lijken of er een beweging naar boven
optreedt.
Er is interoculaire overdracht van het MAE. Het komt dus voort uit activiteit in een deel van
het visuele systeem waar info van beide ogen gecombineerd wordt. Dit moet dus na V1 zijn.
- Mogelijk V5, MTL. Direction-selective adaptation zorgt voor MT imbalance, al na 25
ms exposure.
Computation of visual motion
Wat heb je nodig voor een effectieve motion detector?
Reichardt model:
● 2 aangrenzende cellen (A en B)
● Een cel die luistert naar A en B (M)
● Een cel met input van A, die transmissie vertraagt (D)
● Een multiplication cell, die vuurt als B en D allebei actief zijn (X)
Probleem hiermee: het maakt voor M niet uit of een stimulus vloeiend van A naar B ging of
niet. Dit vormt de basis van apparent motion.
Correspondence problem for motion detection: hoe weet het visuele systeem welke objecten
in frame 1 en frame 2 bij elkaar horen?
Een set neuronen kijkt in de V1 set naar conflicterende en overeenkomende signalen. Vaak
is er slechts 1 motion detection in alle neuronen te vinden.
Onderzoek naar hoe en waar die detectoren zitten: correlated-dot-motion task.
Als er schade is aan de MT, is er 10x zoveel beweging in dezelfde richting nodig voordat er
motion gezien wordt.
,First order motion: verandering in positie van luminance-defined objecten over tijd.
Second order motion: patronen combineren, zoals frames in een film.
Motion induced blindness: bewegend patroon op de achtergrond, focussen op 1
locatie (met knipperende stimulus) → stimuli in de periferie verdwijnen.
Using motion information
Optic array: collectie van lichtstralen die interacteert met objecten in de wereld die zich voor
de kijker bevinden.
Focus of expansion: centrum van de optic array: dit is de plaats in het visuele veld die
stationair is.
Als je door de omgeving verplaatst, ervaar je patronen van optic flow die te gebruiken zijn
voor richtingsbepaling.
Optic flow heuristieken:
● Aanwezigheid van optic flow = locomotion
● Outflow (naar de periferie) = je nadert het object/de bestemming
● Inflow (naar het centrum) = je distantieert je
● Focus of expansion/constriction = info over waar je heen gaat
Je kunt op 1 a 2 graden nauwkeurig schatten waar je staat als je alleen optic flow mag
gebruiken.
Time to collision: tijd die nodig is voor een object om een stationair object te raken. Mensen
kunnen dit beter inschatten dan dat ze afstand kunnen schatten.
Een alternatieve informatiebron, gerelateerd aan time to collision, is tau: size on the
retina/expanding rate of the image. Voordeel: alleen afhankelijk van de info die direct uit het
retinale beeld komt.
Mensen kunnen op basis van een paar dots al biological motion afleiden. Voorbeeld: dot
walker animation. Mensen kunnen dan zelfs al bepalen of het gaat om een man of vrouw.
Oogbewegingen
Smooth pursuit: vrijwillige oogbeweging waarbij de ogen vloeiend een object volgen.
Hierdoor blijft het beeld op dezelfde positie op de retina.
Het visuele systeem is goed in staat om onderscheid te maken tussen echte beweging en
een oogbeweging op de retina zien.
Er zijn 3 paar spieren, die samentrekken afhankelijk van de stimulatie van de superior
colliculus. Ook zonder vrijwillige aansturing treden er microsaccades op.
Functie van microsaccades: fijne spatiële oordelen, minder acuity falloff buiten de fovea,
mogelijke rol in aandacht.
, - Je verandert hiermee het spatiële patroon van informatie dat op de retina komt, zodat
het Troxler effect niet optreedt.
Er zijn 3 soorten vrijwillige oogbewegingen:
● Smooth-pursuit: bewegend object volgen
● Vergence: naar binnen of buiten roteren
● Saccade: van plaats A naar B springen (obv saliency)
Reflexieve oogbewegingen:
● Vestibular-ocular reflex: correctie voor lichaamsbeweging
● Optokinetic nystagmus: onvrijwillig een object volgen en dan opeens terugschieten
Lezen: steeds een kwart seconde fixeren en daarna een saccade van 7-9 letters. Tekst op
de fovea krijgen wordt bemoeilijkt door visual crowding.
- De perceptual span is asymmetrisch: je kunt 15 tekens rechts van je fixatie
gebruiken. Links zijn dit maar 4 tekens.
Als een woord na de fixatie 50 ms getoond blijft, kun je normaal lezen.
Saccadic suppression: het visuele systeem stopt even terwijl er een saccade plaatsvindt,
vooral het magnocellulaire deel.
Er zijn 2 kopieën van ieder order om de ogen te bewegen. Het motorsysteem lost hiermee
het probleem op dat een object dat over de retina beweegt, toch stil lijkt te staan.
1 van de kopieën gaat naar de oogspieren en 1 naar de comparator van het visuele
systeem.
De comparator inhibeert pogingen van andere delen van het visuele systeem om de
veranderingen te interpreteren als object motion.
Als de oogspieren het oog niet bewegen, is er geen onderdrukking door de comparator en
dus wel de interpretatie dat de wereld hetgene is dat beweegt.
Omdat het brein de signalen voor saccades genereert, verwacht je ook dat het daarvoor kan
compenseren.
Mogelijk wordt dit gedaan door remapping van de visuele receptieve velden. Soms kun je
voor de saccade al receptive field shifts zien in pariëtale gebieden (= predictive
remapping/updating).
Theorie: deze predictive shifts reflecteren het feit dat de ruimte wordt waargenomen als ‘to
be compressed’ net voor de saccade.
, Hoofdstuk 9
Vibraties van een object zorgen ervoor dat de moleculen in het omgevende medium ook
gaan vibreren. Drukveranderingen in de vorm van golven ontstaan.
Hoe verder bij de bron vandaan, des te minder prominent is de golf.
Geluid gaat veel sneller door water dan door lucht. (1500 m/s vs 340 m/s).
Amplitude: verschil tussen hoogste en laagste druk van de golf → intensiteit.
Frequentie: rate of fluctuation in hertz (cycles/sec) → toonhoogte.
Luidheid: hoe hard een geluid wordt waargenomen, wat afhangt van de amplitude, maar ook
van de frequentie (zie: equal-loudness curve).
Het menselijke gehoor bereik is 20-20.000 Hz.
Decibel is een logaritmische schaal voor intensiteit.
Elk geluid bestaat uit meerdere sinusgolven.
Spectrum: hoeveelheid energie/amplitude bij verschillende iedere frequentie.
Veelvoorkomende geluiden hebben vaak een harmonisch spectrum.
In een harmonisch spectrum:
● Elke frequentie hierin is een harmonic
● Laagste component: fundamental frequency
● Alle andere harmonics: integer multiples van de eerste harmonic
Timbre: eigenschap van geluid die deels afhangt van de relatieve energieniveaus van de
harmonische componenten. Zo kunnen verschillende instrumenten verschillend klinken, al
spelen ze dezelfde noot met dezelfde intensiteit.
Structuur van het auditieve systeem
➤ Pinna
➤ Gehoorkanaal (versterkt geluiden tussen 2000 en 6000 Hz, beschermt trommelvlies)
➤ Trommelvlies (grens tussen buiten- en binnenoor)
➤ Ossicles (versterken geluidsgolven, scharnierend als hefbomen)
○ Malleus (hamer)
○ Incus (aambeeld)
○ Stapes (stijgbeugel)
De ossicles zorgen op 2 manieren voor versterking van geluid:
● Via de ossicles: ⅓ toename
● Ze concentreren energie van een groot naar een klein oppervlak
● Ze zijn hinged (als scharnieren) en werken zo als een hefboom mechanisme.
De ossicles zijn ook verbonden met spiertjes, die bij te hard geluid kunnen samentrekken om
zo het gehoorsysteem te beschermen.
➤ Cochlea
Motion is een low-level perceptueel fenomeen.
Waterfall illusion: motion aftereffect van beweging.
Normaal gesproken vuren neuronen voor beweging omhoog en omlaag even hard.
Als je lang naar een waterval kijkt, vuren de neuronen voor beweging omlaag harder en zal
adaptatie optreden. Als je vervolgens naar een stationair object kijkt, vuren de neuronen
voor beweging omhoog relatief harder en zal het dus lijken of er een beweging naar boven
optreedt.
Er is interoculaire overdracht van het MAE. Het komt dus voort uit activiteit in een deel van
het visuele systeem waar info van beide ogen gecombineerd wordt. Dit moet dus na V1 zijn.
- Mogelijk V5, MTL. Direction-selective adaptation zorgt voor MT imbalance, al na 25
ms exposure.
Computation of visual motion
Wat heb je nodig voor een effectieve motion detector?
Reichardt model:
● 2 aangrenzende cellen (A en B)
● Een cel die luistert naar A en B (M)
● Een cel met input van A, die transmissie vertraagt (D)
● Een multiplication cell, die vuurt als B en D allebei actief zijn (X)
Probleem hiermee: het maakt voor M niet uit of een stimulus vloeiend van A naar B ging of
niet. Dit vormt de basis van apparent motion.
Correspondence problem for motion detection: hoe weet het visuele systeem welke objecten
in frame 1 en frame 2 bij elkaar horen?
Een set neuronen kijkt in de V1 set naar conflicterende en overeenkomende signalen. Vaak
is er slechts 1 motion detection in alle neuronen te vinden.
Onderzoek naar hoe en waar die detectoren zitten: correlated-dot-motion task.
Als er schade is aan de MT, is er 10x zoveel beweging in dezelfde richting nodig voordat er
motion gezien wordt.
,First order motion: verandering in positie van luminance-defined objecten over tijd.
Second order motion: patronen combineren, zoals frames in een film.
Motion induced blindness: bewegend patroon op de achtergrond, focussen op 1
locatie (met knipperende stimulus) → stimuli in de periferie verdwijnen.
Using motion information
Optic array: collectie van lichtstralen die interacteert met objecten in de wereld die zich voor
de kijker bevinden.
Focus of expansion: centrum van de optic array: dit is de plaats in het visuele veld die
stationair is.
Als je door de omgeving verplaatst, ervaar je patronen van optic flow die te gebruiken zijn
voor richtingsbepaling.
Optic flow heuristieken:
● Aanwezigheid van optic flow = locomotion
● Outflow (naar de periferie) = je nadert het object/de bestemming
● Inflow (naar het centrum) = je distantieert je
● Focus of expansion/constriction = info over waar je heen gaat
Je kunt op 1 a 2 graden nauwkeurig schatten waar je staat als je alleen optic flow mag
gebruiken.
Time to collision: tijd die nodig is voor een object om een stationair object te raken. Mensen
kunnen dit beter inschatten dan dat ze afstand kunnen schatten.
Een alternatieve informatiebron, gerelateerd aan time to collision, is tau: size on the
retina/expanding rate of the image. Voordeel: alleen afhankelijk van de info die direct uit het
retinale beeld komt.
Mensen kunnen op basis van een paar dots al biological motion afleiden. Voorbeeld: dot
walker animation. Mensen kunnen dan zelfs al bepalen of het gaat om een man of vrouw.
Oogbewegingen
Smooth pursuit: vrijwillige oogbeweging waarbij de ogen vloeiend een object volgen.
Hierdoor blijft het beeld op dezelfde positie op de retina.
Het visuele systeem is goed in staat om onderscheid te maken tussen echte beweging en
een oogbeweging op de retina zien.
Er zijn 3 paar spieren, die samentrekken afhankelijk van de stimulatie van de superior
colliculus. Ook zonder vrijwillige aansturing treden er microsaccades op.
Functie van microsaccades: fijne spatiële oordelen, minder acuity falloff buiten de fovea,
mogelijke rol in aandacht.
, - Je verandert hiermee het spatiële patroon van informatie dat op de retina komt, zodat
het Troxler effect niet optreedt.
Er zijn 3 soorten vrijwillige oogbewegingen:
● Smooth-pursuit: bewegend object volgen
● Vergence: naar binnen of buiten roteren
● Saccade: van plaats A naar B springen (obv saliency)
Reflexieve oogbewegingen:
● Vestibular-ocular reflex: correctie voor lichaamsbeweging
● Optokinetic nystagmus: onvrijwillig een object volgen en dan opeens terugschieten
Lezen: steeds een kwart seconde fixeren en daarna een saccade van 7-9 letters. Tekst op
de fovea krijgen wordt bemoeilijkt door visual crowding.
- De perceptual span is asymmetrisch: je kunt 15 tekens rechts van je fixatie
gebruiken. Links zijn dit maar 4 tekens.
Als een woord na de fixatie 50 ms getoond blijft, kun je normaal lezen.
Saccadic suppression: het visuele systeem stopt even terwijl er een saccade plaatsvindt,
vooral het magnocellulaire deel.
Er zijn 2 kopieën van ieder order om de ogen te bewegen. Het motorsysteem lost hiermee
het probleem op dat een object dat over de retina beweegt, toch stil lijkt te staan.
1 van de kopieën gaat naar de oogspieren en 1 naar de comparator van het visuele
systeem.
De comparator inhibeert pogingen van andere delen van het visuele systeem om de
veranderingen te interpreteren als object motion.
Als de oogspieren het oog niet bewegen, is er geen onderdrukking door de comparator en
dus wel de interpretatie dat de wereld hetgene is dat beweegt.
Omdat het brein de signalen voor saccades genereert, verwacht je ook dat het daarvoor kan
compenseren.
Mogelijk wordt dit gedaan door remapping van de visuele receptieve velden. Soms kun je
voor de saccade al receptive field shifts zien in pariëtale gebieden (= predictive
remapping/updating).
Theorie: deze predictive shifts reflecteren het feit dat de ruimte wordt waargenomen als ‘to
be compressed’ net voor de saccade.
, Hoofdstuk 9
Vibraties van een object zorgen ervoor dat de moleculen in het omgevende medium ook
gaan vibreren. Drukveranderingen in de vorm van golven ontstaan.
Hoe verder bij de bron vandaan, des te minder prominent is de golf.
Geluid gaat veel sneller door water dan door lucht. (1500 m/s vs 340 m/s).
Amplitude: verschil tussen hoogste en laagste druk van de golf → intensiteit.
Frequentie: rate of fluctuation in hertz (cycles/sec) → toonhoogte.
Luidheid: hoe hard een geluid wordt waargenomen, wat afhangt van de amplitude, maar ook
van de frequentie (zie: equal-loudness curve).
Het menselijke gehoor bereik is 20-20.000 Hz.
Decibel is een logaritmische schaal voor intensiteit.
Elk geluid bestaat uit meerdere sinusgolven.
Spectrum: hoeveelheid energie/amplitude bij verschillende iedere frequentie.
Veelvoorkomende geluiden hebben vaak een harmonisch spectrum.
In een harmonisch spectrum:
● Elke frequentie hierin is een harmonic
● Laagste component: fundamental frequency
● Alle andere harmonics: integer multiples van de eerste harmonic
Timbre: eigenschap van geluid die deels afhangt van de relatieve energieniveaus van de
harmonische componenten. Zo kunnen verschillende instrumenten verschillend klinken, al
spelen ze dezelfde noot met dezelfde intensiteit.
Structuur van het auditieve systeem
➤ Pinna
➤ Gehoorkanaal (versterkt geluiden tussen 2000 en 6000 Hz, beschermt trommelvlies)
➤ Trommelvlies (grens tussen buiten- en binnenoor)
➤ Ossicles (versterken geluidsgolven, scharnierend als hefbomen)
○ Malleus (hamer)
○ Incus (aambeeld)
○ Stapes (stijgbeugel)
De ossicles zorgen op 2 manieren voor versterking van geluid:
● Via de ossicles: ⅓ toename
● Ze concentreren energie van een groot naar een klein oppervlak
● Ze zijn hinged (als scharnieren) en werken zo als een hefboom mechanisme.
De ossicles zijn ook verbonden met spiertjes, die bij te hard geluid kunnen samentrekken om
zo het gehoorsysteem te beschermen.
➤ Cochlea
