SENSATION AND PERCEPTION
PART TWO
CHAPTER 8: MOTION – PERCEPTION & PROCESSING
Motion sensitivity
• Elk visueel geleid organisme neemt beweging waar, maar niet: kleur, stereo (diepte) en vorm
• Common
• Robuust
• Different (anatomical) mechanisms in different animals
Motion sensitivity in humans
• 8% van de mannelijke bevolking aangeboren R/G kleurenblind
• Diepte (stereovisie) werkt niet bij ongeveer 7-10% van de mensen
o De meeste mensen worden zich pas bewust van hun 'tekort' als ze
expliciet getest worden op stereovisie
• Waarom zo weinig problemen met bewegingswaarneming?
Robuust, omdat veel gebieden bewegingsgevoelig zijn
• Is er één bewegingssysteem / één manier van bewegingsgevoel?
o Verwerken alle bewegingsgevoelige dieren beweging via hetzelfde
mechanisme?
What is motion?
• Beweging is een signaal dat wordt afgeleid uit een verandering van positie in de tijd. Dit betekent
dat iets of een object op 2 tijdstippen moet worden geïdentificeerd als zijnde ‘hetzelfde’.
• Dit suggereert dan dat bewegingswaarneming gebaseerd is op objectwaarneming of dit vereist.
Wat verder impliceert dat we objecten van de achtergrond moeten onderscheiden voordat we op
beweging kunnen reageren.
Motion and Objects – Do we need objects?
• Change in position of an object?
o Objects can be defined by motion.
o We hebben geen objectwaarneming nodig om de beweging te kunnen waarnemen.
• Objectwaarneming kan gebaseerd zijn op beweging dus dit kan niet het hele verhaal zijn.
Blijkbaar detecteren we eerst beweging, maar beweging is niet object processing, maar iets
anders.
• Objects can be based on motion.
• Motion perception is not necessarily based on objects.
o So what is it based on?
Motion detectors
Bilocal Correlator
• Twee activeringen worden vergeleken en resulteren in een
gevoel van beweging.
• De bilocal correlator is een model voor
bewegingswaarneming door neuronen. Hij combineert
informatie van 2 receptieve velden in een summatieplaats
(andere cel of deel van dezelfde cel -> correlator). Door een vertraging (delta) en een
verschil in positie van de twee receptieve velden kunnen twee signalen op hetzelfde
, moment aankomen op de sommatieplaats. Dit wordt niet bij elkaar opgeteld, maar
vermenigvuldigd.
• Het signaal van de eerste RF wordt dus vertraagd. Alleen als de signalen van beide RF’s de
multiplicator op hetzelfde moment bereiken, zal de detector reageren. Dit maakt de detector tot
een tijd- en snelheidsselectie.
• Velocity = span / delay -> snelheid = spanwijdte / vertraging
• Je hebt vele verschillende bewegingsmelders, allemaal met een voorkeur voor een andere
snelheid, tijd en richting.
Reichart detector
• In een Reichard-detector ontvangt een cel in de hersenen
input van twee receptoren in het oog, noem ze A en B. De
invoer van A is vertraagd. Als de beweging van A- naar B-
receptoren zo wordt getimed dat de cel in de hersenen
tegelijkertijd de input ontvangt van zowel A als B , dan zal
de cel in de hersenen vuren.
• Twee inputs nodig, want anders zit je onder de drempel. Bij
twee inputs heb je excitatie.
• Inhibition heb je als het niet beweegt of als het flikkert
(aan/uit). Het signaal valt weg door inhibitie wanneer de stimulus niet beweegt.
• Bilocal correlator zal, naast beweging met een specifieke richting en snelheid,
reageren op flikkering en op statische stimuli.
• Bilocal correlator is een versimpelde weergave van Reichart detector
Speed Selectivity
• Je kan de speedvoorkeur veranderen op verschillende manieren, waardoor de bewegingsdetector
is afgestemd op de snelheid van de bron.
• Change the delay: Een langere vertraging betekent dat het signaal meer tijd nodig heeft om het
sommatiepunt te bereiken. Dit betekent ook dat het model is afgestemd op lagere snelheden
(ervan uitgaande dat alle andere parameters constant zijn).
• Change the span: Een grotere afstand betekent dat het signaal in dezelfde tijd over een langere
afstand gaat. Dit betekent dat het model is afgestemd op hogere snelheden.
• Wanneer je een richtingsselectieve bewegingsdetector hebt, gaat hij alleen af als de
lichtbron van links naar rechts beweegt. Als de lichtbron van rechts naar links gaat,
duurt het signaal van het laatste (meest linkse) neuron te lang om de correlator te
bereiken. → Vertragingen moeten op één lijn staan om een signaal te krijgen.
Reichart detector tuning
,• De signalen moeten de verzamelplaats bereiken voordat de natrium/kaliumpomp het
membraanpotentiaal herstelt.
• Kleine verschillen van de gewenste snelheid of richting werken nog steeds
• Resulterend in afgestemde reacties
Detector failure
• Reversed phi-motion: door de afhankelijkheid van luminantiecorrelaties kunnen we de
beweging hier niet goed zien.
• Wat blauw was is later geel, de luminantie-informatie is dus verschillend. Dat betekent
dat de bilocale correlator niet in beide delen van zijn receptieve veld wordt geactiveerd.
Hierdoor kunnen signalen niet meer gematcht worden op basis van hun luminance/color.
• Het niet zien van beweging (in dezelfde mate) suggereert dat we eigenlijk een
mechanisme als de Reichart detector gebruiken.
Detector Problems
• Hetzelfde probleem doet zich voor bij ruis. Toch kunnen we het object goed zien. Hier
wordt het object gedefinieerd door zijn lokale ruimtelijke frequentie, niet door zijn
helderheid. We kunnen het zien, dus hebben we meer soorten bewegingsdetectoren
nodig om de menselijke prestaties te verklaren.
• Dit type beweging (dat niet gebaseerd is op luminantiewijzigingen) wordt een beweging
van de tweede orde genoemd (beweging op basis van luminantie wordt beweging van de
eerste orde genoemd).
• Het vermogen om dit soort bewegingen te zien, suggereert dat we nog andere mechanismen
gebruiken dan de Reichart-detector.
Motion types
2nd Order Motion
• 1st order: Motion based on luminance.
• 2nd order: Motion NOT based (completely) on
luminance.
o Temporal texture
o Spatial frequency texture
o Motion based motion
• Are 1st and 2n motion different in the brain?
• Dubbele dissociatie eerste en tweede orde
beweging
Motion based motion
• Meer interoculaire overdracht van beweging van
de tweede vergeleken met beweging van de eerste orde. Eerste orde is meer monoculair
aangedreven.
o Latere hersenstructuren vertonen meer interoculaire overdracht
• Verschillende mechanismen met 2e orde verwerking die later in de visuele hiërarchie ontstaat
More Motion types
• 1e en 2e orde bewegingsstimuli lieten ons zien dat we meerdere bewegingstypen in verschillende
hersengebieden verwerken.
• Wat kunnen andere soorten beweging ons laten zien?
Veel verschillende soorten beweging en ze vereisen allemaal verschillende soorten receptieve
velden.
Local Motion
, •
Lokale beweging vereist kleine receptieve velden (iets wat we vaker zien in vroege visuele
gebieden).
• V1: Kleine receptieve velden, lokale signalen.
• Local Motion in V1
o Ontvangt input van LGN, V2, MT (en ontvangt vermoedelijk veel meer feedback van ‘latere’
visuele en niet-visuele gebieden)
o Bekend om zijn oriëntatieselectiviteit
o Ongeveer 20% vertoont richtingsselectiviteit
• Local Motion in V2-V3
o Veel richtingsselectieve reacties
o Ontvangt veel van zijn input van V1
o Richtingsselectieve eigenschappen vergelijkbaar met V1
Aperture Problem
• Gezien door een kleine opening kunnen bewegingssignalen
dubbelzinnig zijn.
• A, B&C resulteren allemaal in dezelfde bewegingswaarneming in het
diafragma.
• Volledige stimulus nodig om de “juiste” bewegingsrichting waar te
nemen.
• Kleine receptieve velden leveren lokale informatie
• Lokaal bewegingssignaal verschilt van globaal bewegingssignaal
• Grote receptieve velden vangen globaal bewegingssignaal op
• Hetzelfde probleem doet zich voor bij objecten gezien door kleine openingen. Informatie van
vele plaatsen moet worden geïntegreerd om het beeld waar te nemen.
Global Motion
• Bewegingsinformatie kan echter ook worden geïntegreerd tot een perceptie van coherente /
samenhangende beweging. Hiervoor zijn grotere receptieve velden nodig die informatie uit vele
bronnen combineren.
• MT = mediaal temporaal gebied, grote receptieve velden
o MT, also known as hV5. hV5 stands for ‘human V5’ since V5 was originally defined within
monkeys.
• Input van Superior Colliculus, Pulvinar en V1-4
• 90% van de cellen zijn richtingsselectief
o Bewegingsverwerkende cellen
• Grote receptieve 4elden
o Integratie van kleine receptieve 4elden
• Geassocieerd met de perceptie van beweging
Local to Global Motion
Als genoeg dezelfde richting op gaan, neem je global motion waar.
Complex Motion
PART TWO
CHAPTER 8: MOTION – PERCEPTION & PROCESSING
Motion sensitivity
• Elk visueel geleid organisme neemt beweging waar, maar niet: kleur, stereo (diepte) en vorm
• Common
• Robuust
• Different (anatomical) mechanisms in different animals
Motion sensitivity in humans
• 8% van de mannelijke bevolking aangeboren R/G kleurenblind
• Diepte (stereovisie) werkt niet bij ongeveer 7-10% van de mensen
o De meeste mensen worden zich pas bewust van hun 'tekort' als ze
expliciet getest worden op stereovisie
• Waarom zo weinig problemen met bewegingswaarneming?
Robuust, omdat veel gebieden bewegingsgevoelig zijn
• Is er één bewegingssysteem / één manier van bewegingsgevoel?
o Verwerken alle bewegingsgevoelige dieren beweging via hetzelfde
mechanisme?
What is motion?
• Beweging is een signaal dat wordt afgeleid uit een verandering van positie in de tijd. Dit betekent
dat iets of een object op 2 tijdstippen moet worden geïdentificeerd als zijnde ‘hetzelfde’.
• Dit suggereert dan dat bewegingswaarneming gebaseerd is op objectwaarneming of dit vereist.
Wat verder impliceert dat we objecten van de achtergrond moeten onderscheiden voordat we op
beweging kunnen reageren.
Motion and Objects – Do we need objects?
• Change in position of an object?
o Objects can be defined by motion.
o We hebben geen objectwaarneming nodig om de beweging te kunnen waarnemen.
• Objectwaarneming kan gebaseerd zijn op beweging dus dit kan niet het hele verhaal zijn.
Blijkbaar detecteren we eerst beweging, maar beweging is niet object processing, maar iets
anders.
• Objects can be based on motion.
• Motion perception is not necessarily based on objects.
o So what is it based on?
Motion detectors
Bilocal Correlator
• Twee activeringen worden vergeleken en resulteren in een
gevoel van beweging.
• De bilocal correlator is een model voor
bewegingswaarneming door neuronen. Hij combineert
informatie van 2 receptieve velden in een summatieplaats
(andere cel of deel van dezelfde cel -> correlator). Door een vertraging (delta) en een
verschil in positie van de twee receptieve velden kunnen twee signalen op hetzelfde
, moment aankomen op de sommatieplaats. Dit wordt niet bij elkaar opgeteld, maar
vermenigvuldigd.
• Het signaal van de eerste RF wordt dus vertraagd. Alleen als de signalen van beide RF’s de
multiplicator op hetzelfde moment bereiken, zal de detector reageren. Dit maakt de detector tot
een tijd- en snelheidsselectie.
• Velocity = span / delay -> snelheid = spanwijdte / vertraging
• Je hebt vele verschillende bewegingsmelders, allemaal met een voorkeur voor een andere
snelheid, tijd en richting.
Reichart detector
• In een Reichard-detector ontvangt een cel in de hersenen
input van twee receptoren in het oog, noem ze A en B. De
invoer van A is vertraagd. Als de beweging van A- naar B-
receptoren zo wordt getimed dat de cel in de hersenen
tegelijkertijd de input ontvangt van zowel A als B , dan zal
de cel in de hersenen vuren.
• Twee inputs nodig, want anders zit je onder de drempel. Bij
twee inputs heb je excitatie.
• Inhibition heb je als het niet beweegt of als het flikkert
(aan/uit). Het signaal valt weg door inhibitie wanneer de stimulus niet beweegt.
• Bilocal correlator zal, naast beweging met een specifieke richting en snelheid,
reageren op flikkering en op statische stimuli.
• Bilocal correlator is een versimpelde weergave van Reichart detector
Speed Selectivity
• Je kan de speedvoorkeur veranderen op verschillende manieren, waardoor de bewegingsdetector
is afgestemd op de snelheid van de bron.
• Change the delay: Een langere vertraging betekent dat het signaal meer tijd nodig heeft om het
sommatiepunt te bereiken. Dit betekent ook dat het model is afgestemd op lagere snelheden
(ervan uitgaande dat alle andere parameters constant zijn).
• Change the span: Een grotere afstand betekent dat het signaal in dezelfde tijd over een langere
afstand gaat. Dit betekent dat het model is afgestemd op hogere snelheden.
• Wanneer je een richtingsselectieve bewegingsdetector hebt, gaat hij alleen af als de
lichtbron van links naar rechts beweegt. Als de lichtbron van rechts naar links gaat,
duurt het signaal van het laatste (meest linkse) neuron te lang om de correlator te
bereiken. → Vertragingen moeten op één lijn staan om een signaal te krijgen.
Reichart detector tuning
,• De signalen moeten de verzamelplaats bereiken voordat de natrium/kaliumpomp het
membraanpotentiaal herstelt.
• Kleine verschillen van de gewenste snelheid of richting werken nog steeds
• Resulterend in afgestemde reacties
Detector failure
• Reversed phi-motion: door de afhankelijkheid van luminantiecorrelaties kunnen we de
beweging hier niet goed zien.
• Wat blauw was is later geel, de luminantie-informatie is dus verschillend. Dat betekent
dat de bilocale correlator niet in beide delen van zijn receptieve veld wordt geactiveerd.
Hierdoor kunnen signalen niet meer gematcht worden op basis van hun luminance/color.
• Het niet zien van beweging (in dezelfde mate) suggereert dat we eigenlijk een
mechanisme als de Reichart detector gebruiken.
Detector Problems
• Hetzelfde probleem doet zich voor bij ruis. Toch kunnen we het object goed zien. Hier
wordt het object gedefinieerd door zijn lokale ruimtelijke frequentie, niet door zijn
helderheid. We kunnen het zien, dus hebben we meer soorten bewegingsdetectoren
nodig om de menselijke prestaties te verklaren.
• Dit type beweging (dat niet gebaseerd is op luminantiewijzigingen) wordt een beweging
van de tweede orde genoemd (beweging op basis van luminantie wordt beweging van de
eerste orde genoemd).
• Het vermogen om dit soort bewegingen te zien, suggereert dat we nog andere mechanismen
gebruiken dan de Reichart-detector.
Motion types
2nd Order Motion
• 1st order: Motion based on luminance.
• 2nd order: Motion NOT based (completely) on
luminance.
o Temporal texture
o Spatial frequency texture
o Motion based motion
• Are 1st and 2n motion different in the brain?
• Dubbele dissociatie eerste en tweede orde
beweging
Motion based motion
• Meer interoculaire overdracht van beweging van
de tweede vergeleken met beweging van de eerste orde. Eerste orde is meer monoculair
aangedreven.
o Latere hersenstructuren vertonen meer interoculaire overdracht
• Verschillende mechanismen met 2e orde verwerking die later in de visuele hiërarchie ontstaat
More Motion types
• 1e en 2e orde bewegingsstimuli lieten ons zien dat we meerdere bewegingstypen in verschillende
hersengebieden verwerken.
• Wat kunnen andere soorten beweging ons laten zien?
Veel verschillende soorten beweging en ze vereisen allemaal verschillende soorten receptieve
velden.
Local Motion
, •
Lokale beweging vereist kleine receptieve velden (iets wat we vaker zien in vroege visuele
gebieden).
• V1: Kleine receptieve velden, lokale signalen.
• Local Motion in V1
o Ontvangt input van LGN, V2, MT (en ontvangt vermoedelijk veel meer feedback van ‘latere’
visuele en niet-visuele gebieden)
o Bekend om zijn oriëntatieselectiviteit
o Ongeveer 20% vertoont richtingsselectiviteit
• Local Motion in V2-V3
o Veel richtingsselectieve reacties
o Ontvangt veel van zijn input van V1
o Richtingsselectieve eigenschappen vergelijkbaar met V1
Aperture Problem
• Gezien door een kleine opening kunnen bewegingssignalen
dubbelzinnig zijn.
• A, B&C resulteren allemaal in dezelfde bewegingswaarneming in het
diafragma.
• Volledige stimulus nodig om de “juiste” bewegingsrichting waar te
nemen.
• Kleine receptieve velden leveren lokale informatie
• Lokaal bewegingssignaal verschilt van globaal bewegingssignaal
• Grote receptieve velden vangen globaal bewegingssignaal op
• Hetzelfde probleem doet zich voor bij objecten gezien door kleine openingen. Informatie van
vele plaatsen moet worden geïntegreerd om het beeld waar te nemen.
Global Motion
• Bewegingsinformatie kan echter ook worden geïntegreerd tot een perceptie van coherente /
samenhangende beweging. Hiervoor zijn grotere receptieve velden nodig die informatie uit vele
bronnen combineren.
• MT = mediaal temporaal gebied, grote receptieve velden
o MT, also known as hV5. hV5 stands for ‘human V5’ since V5 was originally defined within
monkeys.
• Input van Superior Colliculus, Pulvinar en V1-4
• 90% van de cellen zijn richtingsselectief
o Bewegingsverwerkende cellen
• Grote receptieve 4elden
o Integratie van kleine receptieve 4elden
• Geassocieerd met de perceptie van beweging
Local to Global Motion
Als genoeg dezelfde richting op gaan, neem je global motion waar.
Complex Motion
