Детекторы ориентации и направления движения линий




Как уже говорилось, реакции детекторов определяются скалярными произведениями поступающих на них векторов возбуждения и векторов синаптических весов этих детекторов. Матрица, образованная количеством спайков, вызванных набором стимулов, представляет собой матрицу скалярных произведений, содержащую информацию о векторах возбуждения предетекторов. Факторный анализ такой матрицы позволяет восстановить векторы возбуждения предетекторов.


Определение характеристик предетекторов по матрице спай- ковых разрядов связанных с ними детекторов было выполнено Г. Вайткявичюсом (см. Соколов, 2003). Анализ матриц, образованных числом спайков в ответах детекторов ориентации разных наклонов линий, расположенных в областях V1 и V2 зрительной коры, выявил существование двух базисных предетекторов, характеристики которых совпадают с синусом и косинусом двойного угла ориентации линии. Третий независимый фактор был представлен спайковым шумом, не зависящим от угла ориентации линии. То же самое справедливо и для нейронного кодирования направления движения точки. Таким образом, ориентация линии и направление движения точки представлены в областях v1 и v2 независимыми локальными ансамблями предетекторов. Каждый ансамбль включает по два предетектора, имеющих синусно-косинусные характеристики двойного угла для наклона линии и угла направления движения для движущейся точки. Что касается шумового фактора, то он не зависит от ориентации и направления движения, а определяется различием между фоном и интенсивностью предъявляемого стимула. С учетом только синус-косинусных предетекторов геометрические пространства как детекторов ориентации линий, так и детекторов направления движения представляют собой окружности, где каждый детектор представлен вектором постоянной длины с компонентами cos2a, sin2a для ориентации линии и соБф, БШф для направления движения, где a — ориентация линии, а ф — направление движения.


Нейроны Clare-Bishop области коры кошки (аналога области V5 приматов) характеризуются большими (45° х 45°) рецептивными полями и обнаруживают селективность к комбинации признаков: ориентации полоски и направлению ее движения. Анализ матриц, образованных числом спайков в ответах этих нейронов на разное направление движения определенным образом ориентированной полоски, показал, что ответ такого комплексного детектора детерминируется четырьмя предетекторами, имеющими характеристики: cos2a + cosф; cos2a - cosф; sin2a + s^; sin2a - s^. Каждый предетектор ассоциативной зрительной коры формируется за счет суммирования выходов локальных предетекторов ориентации и направления движения.


Таким образом, множество комплексных детекторов ориентации и направления движения образует сферическую поверхность в четырехмерном пространстве, так что каждый детектор представлен вектором постоянной длины. Эта сферическая карта комплексных детекторов служит средством отображения движущихся по разным направлениям отрезков разной ориентации. При изменении ориентации и направления движения отображение перемещается по такой детекторной карте с одного детектора комплекса на другой.


Рассмотренный пример соединения ориентации и направления движения позволяет сформулировать общий принцип конструирования комплексных детекторов. Процесс начинается с комбинации локальных предетекторов, определяющей базис нового пространства комплексных детекторов, размерность которого равна общему числу предетекторов. При этом выполняется условие сферичности. Селективность комплексных детекторов достигается подбором синаптических контактов, которые должны быть равны (или прямо пропорциональны) соответствующим вкладам предетекторов.


Как и в случае цветового зрения, гиперсфера отображения комплексов ориентации линии и направления ее движения образует психофизиологическую модель, в которой декартовы координаты определяют возбуждения нейронов-предетекторов, а сферические координаты — психологические характеристики.

ВЕСТН. МОСК. УН-ТА. СЕР. 14. ПСИХОЛОГИЯ. 2009. № 1

Е. Н. Соколов

Очерки по психофизиологии сознания

Часть I. Сферическая модель когнитивных процессов

Глава 1. Векторное кодирование в восприятии



Также читайте:

 
Поиск по сайту

Популярные темы

Новые тесты

Это интересно
2010-2017 Psyhodic.ru
Все замечания, пожелания и предложения присылайте на admin@psyhodic.ru