Visuel perception: teori & praksis

ucl.dk

Visuel perception: teori & praksis

Visuel perception:

teori & praksis

Christian Gerlach


Disposition

Det visuelle system

Teoretiske modeller

Visuel agnosi

Simultanagnosi

Prosopagnosi

Kategori-specifikke forstyrrelser

Visuospatiale funktioner og forstyrrelser

Synsindtryk og tid


Det visuelle system


Indkodning

?


Indkodning

Receptivt felt

-

+

H H

+

- -

B

G

?


Mach bånd


Mindre lys,

mindre hæmning:

stærkere signal fra centrum

Mach bånd

-

+

-

+

Mere lys,

mere hæmning:

svagere signal fra centrum


Følsomme for skift i lysintensitet men ikke hældning


Celler med store

receptive felter

Celler med små

Receptive felter

Meget tyder på, at

information om detaljer

og information om

globale forhold indkodes

gennem adskilte

kanaler i det visuelle

system.


Celler med store

receptive felter

Celler med små

Receptive felter

Meget tyder på, at

information om detaljer

og information om

globale forhold indkodes

gennem adskilte

kanaler i det visuelle

system.


Primær visuel kortex

V1:

Farve, orientering, bevægelse etc.

Sekundær visuel kortex

V2: Som V1

V3: Primært orientering (form)

V4: Primært farve

V5: Primært bevægelse

V6: Primært rumlighed


Akromatopsi

Tab af farvesyn således at verden fremtræder i

gråtoner. Følger efter skade i V3/V4.


Akinetopsi

Manglende opfattelse af glidende visuel bevægelse,

således at bevægelse fremtræder hakvist. Følger efter

skade i V5.


Teoretiske modeller


Model af hovedkomponenter i visuel objektgenkendelse


Model af hovedkomponenter i visuel objektgenkendelse


Model af hovedkomponenter i visuel objektgenkendelse

(1) Sammenkædning af

elementer til konturer

på forskellige niveauer

(Lokal – Global)


Bottom-up vs. Top-down processering

Bottom-up processing er datadreven i den forstand, at vi

ikke anvender vores viden om verden til at fortolke

inddata.

Top-down processing er hypotese-dreven; vi bruger den

viden vi besidder om verdens beskaffenhed til at gætte på,

hvad inddata med størst sandsynlighed repræsenterer.

Bottom-up

Top-down


Hund Park


Visuel objektgenkendelse er givetvis et produkt af

både bottom-up og top-down processering.

Form-

Konfiguration

Strukturelle

repræsentationer

Jo sværere genkendelse er, des mere top-down

bliver processen.


Visuel agnosi


Ein Fall von Seelenblindheit nebst einem

Beitrag zur Theorie derselben

En 80 årig sælger ved navn Gottlieb L. vågner efter en

stormfuld nat, og har svært ved at se.

Han kan ikke finde rundt i sit hus, bumper ind i ting, og

ser forvirret rundt, fordi han ikke kan genkende sine

omgivelser.

Når han spiser, forveksler han bestikket. Han bruger

skeen forkert ved at dyppe skaftet ned i suppen, og det

observeres, at han stikker sine fingre ned i maden og

endda sin kop.

Lissauer, 1890


Velorienteret i tid og sted. God kooperation.

H. homonym hemianopsi med markular udsparring.

God synsskaphed.

Svært ved at læse.

Farveagnosi.

Fremragende linjedeling (ingen neglekt).

Kan beskrive simple objekter (fx kirsebær) men ikke mere

komplekse objekter (fx elefant, skildpadde).

Kan kopiere simple geometriske figurer, men har problemer

med tegninger af ting (fx kop).

Har svært ved at tegne ting efter hukommelsen, men har ingen

agrafi.

Lissauer, 1890


Patientens problemer med at tegne:

”..skyldtes ikke en hukommelsessvækkelse, men at han

ikke var i stand til at genkende det objekt eller den del af

et objekt han netop havde tegnet, og derfor ikke kunne

sammenligne den med den originale model i hans

hukommelse”

”Hvis han fx forsøgte at tegne en støvle, så var læg- og

fod-delen der, men så skulle hælen tilføjes. Dette var

patienten udmærket klar over, men hvor skulle den

[hælen] være? På det tidspunkt var han ude af stand til

at forstå sin egen tegning. Den kunne lige så godt have

været lavet af en anden. Han tegnede hælen først her, så

der, og kommenterede til sidst, at han ingen idé havde

om, hvor den skulle være”

Lissauer, 1890


Form perception:

”..Fra alt dette slutter jeg [Lissauer], at i lette tilfælde så

var patientens evne til at percipere og sammenligne

former adækvat…..Ikke desto mindre var denne evne

reduceret sammenlignet med normales evne hertil”

”Når patienten blev spurgt om en given genstand, fx et

æble, havde set anderledes ud når han forvekslede det

med en anden genstand, sammenlignet med når han var

enig i, at det var et æble, eller om æblet ikke så ud som

han forventede det skulle se ud, benægtede han dette.

Han proklamerede, at genstanden altid så ud som et

æble, men at han på grund af sin dårlige hukommelse

ikke kunne huske, hvad det hed”

Lissauer, 1890


En tøjbørste

”En kat”. Tror du, det er en lille kat? ”Men det er ikke en

rigtig kat, det er en model af en kat”. Viser hvor dens

hoved og hale er placeret i hver ende af børsten.

Et stort vægspejl

Eksempler på fejlidentifikationer

”Dette er en lampe lavet af glas – tror jeg”. ”En lampe”.

Han træder tættere på. Hvor er lyset? ”Her”. Han peger

på et hjørne af spejlet. Hvad er der indeni? (refleksionen

af patienten selv): ”Der synes at være en hest indeni”.

Lissauer, 1890


Apperceptiv vs. associativ

visuel agnosi

”Siden vi ikke har kunnet finde en fysiologisk forklaring på

vores patients visuelle agnosi, tilbagestår kun en

diskussion af den opmærksomhedstilstand [awareness],

der altid ledsager genkendelsesprocessen. Jeg vil opdele

denne genkendelsesproces i to trin….: (1) Et trin med

opmærksomhed på det sensoriske indtryk [sensory

impression]. Jeg vil kalde dette apperception. (2) Et trin

hvor indholdet af denne apperception associeres med

andre forestillinger. Jeg vil kalde dette trin association”.

Lissauer, 1890


Apperception

Apperceptiv vs. associativ

visuel agnosi

Association


Svækket

formperception

Typer af visuelle agnosier

Integrativ

agnosi

Svækket

strukturel viden

Svækket adgang

til semantisk

viden


Svækket formperception

Intakte sensoriske funktioner (synsstyrke, farvesyn,

lokalisation, orientering) i intakte dele af synsfeltet.

Massive problemer med at identificere og skelne mellem

selv simple former.


Svækket formperception

Optræder efter diffus snarere end fokal bilateral occipital

skade, der inkluderer mediale strukturer (gyri

lingualis/fusiformis). Ses ved kulilteforgiftning/anoksi.


Behrmann & Kimchi (2003)

Journal of Experimental Psychology:

Human Perception and Performance

Integrativ agnosi

Intakte sensoriske funktioner (synsstyrke, farvesyn,

lokalisation, orientering) i intakte dele af synsfeltet.

Kan matche simple figurer og kopiere forlæg (men gør

det ofte abnormt langsomt og sekventielt).


Integrativ agnosi

Intakte sensoriske funktioner (synsstyrke, farvesyn,

lokalisation, orientering) i intakte dele af synsfeltet.

Kan matche simple figurer og kopiere forlæg (men gør

det ofte abnormt langsomt og sekventielt).

Problemer med at integrere detaljer og overordnet form

til ”holistiske” og stabile repræsentationer.

Benævnelse af genstande er ofte tøvende og langsom

når den lykkes, og det ses hyppigt, at patienten

benævner genstande på baggrund af detaljer uden at

påskønne helheden (hængelås -> ørenring).

Udtalte problemer med overlappende genstande.


Integrativ agnosi


Integrativ agnosi

Optræder efter: bilaterale læsioner i de laterale dele af

occipitallapperne (inferiore occipitale gyri samt posteriore

og laterale dele af de fusiforme gyri), der ikke berører

primær visuel kortex. I sjældne tilfælde unilateral hø.

skade.


Et tilfælde af integrativ agnosi

HE: Højre-håndet 56 årig kvinde med slagtilfælde.

MR: stort infarkt med substanstab I den ventrale del

af højre hemisfære. SPECT: posterior flow defekt på

højre side og hypoperfusion i hø. temporallap.

HE rapporterer, at hun ser billeder på en

usammenhængende måde. Hun er ikke i stand til at

se ansigtet på sit barnebarn i dets helhed, men ser

det stykvis fx først et øje, så næsen og derefter

munden. På trods af disse problemer, kan patienten

genkende genstande.

Gerlach et al. (2005), Visual Cognition.


Efrons test

(48/50)

Et tilfælde af integrativ agnosi

Shape detection

20/20

Gerlach et al. (2005), Visual Cognition.


Et tilfælde af integrativ agnosi

Streets completion test

HE: 6/20

Kontroller: 17/20 *

Billedbenævnelse

HE: 1330 ms. (ingen fejl)

Kontroller: 884 ms. *

Gerlach et al. (2005), Visual Cognition.


Nøjagtighed: Normal

RT’s: Normal (728 vs. 725 ms.)

Et tilfælde af integrativ agnosi

Nøjagtighed: Normal

RT’s: svækket (1265 vs. 696 ms.)

Nøjagtighed: Normal

RT’s: Normal (768 vs. 807 ms.)

Gerlach et al. (2005), Visual Cognition.


Et tilfælde af integrativ agnosi

Navon’s Global/Local

paradigme

Lokal

Global

Kongruent Inkongruent

Lokal

Global

Kongruent Inkongruent

Gerlach et al. (2005), Visual Cognition.


Et tilfælde af integrativ agnosi

Nem

Nøjagtighed: Normal

RT’s: Svækket (1352 vs. 832 ms.)

Svær

Nøjagtighed: Svækket (16 vs. 7.6)

RT’s: Svækket (5148 vs. 970 ms.)

Gerlach et al. (2005), Visual Cognition.


Et tilfælde af integrativ agnosi

Nem opgave med silhuetter

Gennemsnitlig RT (ms.)

1510

p < .05

676

p < .05

819 864

P Kontroller

Stregtegning

Silhuet

Gerlach et al. (2005), Visual Cognition.


Svækket

formperception

Typer af visuelle agnosier

Integrativ

agnosi

Svækket

strukturel viden

Svækket adgang

til semantisk

viden


Svækket strukturel viden

Intakte sensoriske funktioner (synsstyrke, farvesyn,

lokalisation, orientering) i intakte dele af synsfeltet.

God evne til at matche – også komplekse – figurer/

tegninger.

Svækket evne til at redegøre detaljeret for tings

udseende.

Svækket evne til at tegne ting efter hukommelsen.

Nedsat præstation på objektbestemmelsesopgaver.


Patienten RW

RW’s identifikationsevne

Billeder Genstande Berøring

25% 64% 98%


Patienten RW

+

+

-

-

-


7

1

2

3 4

6

9

1

6

5

5

4

3 7

8

2

+

+

+


Patienten RW


Patienten RW

Chanceniveau


Svækket strukturel viden

Optræder efter: bilaterale læsioner der involverer de

anteriore dele af de fusiforme gyri/posteriore dele af de

inferiore temporale gyri.


Svækket adgang til semantisk viden

Intakte sensoriske funktioner (synsstyrke, farvesyn,

lokalisation, orientering) i intakte dele af synsfeltet.

God evne til at matche – også komplekse – figurer/

tegninger.

Kan redegøre detaljeret for tings udseende.

Kan tegne ting efter hukommelsen.

(Relativ) normal præstation på objektbestemmelsesopgaver.

Kan dog ikke matche ting visuelt efter funktion.


Svækket adgang til semantisk viden

”Palme & pyramide test”


Svækket adgang til semantisk viden

Optræder efter: ?

Forsigtigt bud: Afbrudte forbindelser mellem de laterale dele af

temporallapperne og de posteriore dele af temporallapperne.


Prosopagnosi


Prosopagnosi

Svækket genkendelse af ansigter men (relativ)

intakt genkendelse af genstande.

Optræder efter: hyppigst bilateral skade men

er rapporteret efter unilateral hø. skade

(fusiforme gyrus).

Ringere genkendelse ved bilaterale end ved

unilaterale læsioner.


Prosopagnosi


Ansigtsgenkendelse hviler på afledning af andenordens

konfiguration (metrik).

Forskel i træk Forskel i position


Ansigter indkodes holistisk

Opgave: Er den øverste del

af de to ansigter identiske

eller ej?

Fund: RT er hurtigere til,

og der laves færre fejl ved,

forskudte end normale

ansigter.


Dobbelt-dissociation?

Prosopagnosi

Patient CK

Opretstående: Kan genkende ansigterne, men kan ikke se at de består af

objekt-dele

På hovedet: Kan ikke genkende ansigterne, men kan se at de består af

objekt-dele (dog ikke hvilke).

Moscovitch et al., 1997. Journal of Cognitive Neuroscience


Samme patient er også mere end normalt hurtig til at se de i

hvert fald 5 ansigter, der gemmer sig i nedenstående billede.


Kategori-specifikke forstyrrelser

Patienter der har sværere ved at genkende nogle

kategorier af genstande end andre (hyppigst naturlige

genstande relativt til menneskeskabte genstande).

Stearinlys: “Du kan tænde det...........du tænder det i toppen. Det er hvidt

og rundt”.

Trillebør: “Den er lille, den har kun et hjul.......Den har ingen motor, du

skubber den med hænderne.......Den bruges til flytte ting med”.

Bi: “Den findes i luften, tæt på huse. Den er 20 centimeter lang. Den har

samme farve som græs. Den har to poter og den har tænder”.

Pingvin: “Den ser ud som en kylling..............Det er et firbenet dyr. Jeg kan

ikke huske andet om den”.

Skildpadde: “Den bor i haver, den er intelligent, hyggelig...........Den har

fire ben..........Den har pels


(1) Sammenkædning af

elementer til konturer

på forskellige niveauer

(Lokal – Global)

Visuospatiale funktioner

og forstyrrelser


Model af hovedkomponenter i visuel objektgenkendelse

(1) Sammenkædning af

elementer til konturer

på forskellige niveauer

(Lokal – Global)


To typer af visuospatiale repræsentationer

Ego-centriske: Repræsentationer der specificerer hvor

genstande er placeret i forhold til iagttageren.

Allo-centriske: Repræsentationer der specificerer hvor

genstande er placeret i forhold til andre genstande eller

hvordan en genstands dele er placeret i forhold til

hinanden (uafhængigt af iagttageren).


Forskelle og ligheder mellem celler

i den dorsale og ventrale strøm

Dorsal Ventral

Er cellerne følsomme for øjnenes placering? Ja Nej

Responderer de under handlinger rettet mod objekter? Ja Ikke specielt

Er de ‘tavse’ under anæstesi? Ja Nej

Koder de egocentrisk spatial information? Ja Nej

Koder de allocentrisk spatial information? Nej Ja

Reagerer cellerne på forskelle i orientering? Ja Ja

Den dorsale strøm: visuel handlen (action)

Den ventrale strøm: visuel objektgenkendelse


Model af hovedkomponenter i visuospatial perception

(1) Sammenkædning af

elementer til konturer

på forskellige niveauer

(Lokal – Global)

Egocentriske

Allocentriske


Agnosi for objektorientering

Egocentriske

Allocentriske


Topografisk amnesi/agnosi

Topografisk amnesi er en rumlig forstyrrelse, der associeres

med læsioner i den mediale del af hø. occipitotemporale region

(hippocampale og parahippocampale områder).

Den er allocentrisk; pt. genkender fx ikke steder men klarer

sig fint på opgaver, der kræver visuomotorisk koordination (fx

kopi af tegning).

FFA (Fusiform face area)

PPA (Parahippocampal place area)


Topografisk amnesi/agnosi

Egocentriske

Allocentriske


Optisk ataksi

Betegner en manglende evne til at gribe ud

efter/om genstande i synsfeltet, når

bevægelsen kontrolleres via synet.

Patienten kan godt orientere sig mod lyde:

det er koblingen mellem syn og handling

der glipper.

Optisk ataksi kan begrænse sig til det

kontralæsionelle synsfelt.


Optisk ataksi

Egocentriske

Allocentriske


Rezsö Bálint (1874 - 1929)

Beskriver i 1909 tre patienter med bemærkelsesværdige

forstyrrelser:

• Optisk ataksi

• Simultanagnosi

Bálints syndrom

• Okulomotorisk apraksi (psykisk blikparese)


US. ”Hvad ser du her”?

PP: ”En kam”

(Dorsal) simultanagnosi

US. ”Hvad ser du nu”?

PP: ”En kam”


US. Bevæger skeen og spørger,

”Hvad ser du nu”

PP: ”En ske”

US: ”Ser du kammen”

PP: ”Nej”

(Dorsal) simultanagnosi

Både kammen og skeen bevæges

hvorved PP synes at tabe begge af

syne - PP adspørges:

US: ”Fortæl mig hvad du ser”

PP: ”Jeg ser hvad der synes at

være en tavle med noget

skrift”


(Dorsal) simultanagnosi

US. vender sig om og ser at der

faktisk er en tavle med skrift bag

ham.

Sikkert som følge af simultanagnosien er Bálint

patienten visuospatialt desorienteret


Okulomotorisk apraksi

(Psykisk blikparese)

Betegner at pt. ikke på anmodning kan flytte

blikket fra en genstand til en anden.

Pt. er ej heller i stand til at følge (refiksere) en

genstand, hvis denne flytter sig rykvist i

synsfeltet (men godt i glidende bevægelse).

Konsekvens: Ting har det med at forsvinde i pt.’s

synsfelt.


Troxler effekt


Bálints syndrom

Optræder ved: bilaterale skader i grænseområdet

mellem occipitallapperne og parietallapperne ofte

som resultat af hypoxi (nedsat iltforsyning) eller

som led i degenerative lidelser (fx Alzheimers

sygdom).

Det komplette Bálint syndrom ses sjældent;

partielle former forekommer hyppigere.


Synsindtryk og tid


Det tidsmæssige forløb i visuel perception

Optag af

information

(> 50 ms)

Fiksation

Change blindness

Sakkade

(25 – 200 ms)

Optag af

information

(> 50 ms)

Fiksation

Sakkade

(25 – 200 ms)

Optag af

information

(> 50 ms)

Fiksation

3 – 4 cyklusser (fiksation – sakkade) per sekund

Tid


Vores begrænsede

opmærksomhed