Visuel perception: teori & praksis. Christian Gerlach

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

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

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 (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

Eksempler på fejlidentifikationer 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 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

Apperceptiv vs. associativ visuel agnosi Apperception Association

Typer af visuelle agnosier Svækket formperception 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.

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). 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). 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.

Et tilfælde af integrativ agnosi Efrons test (48/50) 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.

Et tilfælde af integrativ agnosi Nøjagtighed: Normal RT s: Normal (728 vs. 725 ms.) Nøjagtighed: Normal RT s: Normal (768 vs. 807 ms.) Nøjagtighed: Normal RT s: svækket (1265 vs. 696 ms.) Gerlach et al. (2005), Visual Cognition.

Et tilfælde af integrativ agnosi Navon s Global/Local paradigme Lokal Lokal Global Global Kongruent Inkongruent Kongruent Inkongruent Gerlach et al. (2005), Visual Cognition.

Et tilfælde af integrativ agnosi Nem Svær Nøjagtighed: Normal RT s: Svækket (1352 vs. 832 ms.) 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 1510 p <.05 Gennemsnitlig RT (ms.) 676 p <.05 819 864 Stregtegning P Kontroller Silhuet Gerlach et al. (2005), Visual Cognition.

Typer af visuelle agnosier Svækket formperception 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 + - + - -

+ + 1 2 3 4 6 7 1 9 6 5 2 4 3 7 5 8 +

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 Egocentriske (1) Sammenkædning af elementer til konturer på forskellige niveauer (Lokal Global) 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

Bálints syndrom Rezsö Bálint (1874-1929) Beskriver i 1909 tre patienter med bemærkelsesværdige forstyrrelser: Optisk ataksi Simultanagnosi Okulomotorisk apraksi (psykisk blikparese)

(Dorsal) simultanagnosi US. Hvad ser du her? PP: En kam US. Hvad ser du nu? PP: En kam

(Dorsal) simultanagnosi US. Bevæger skeen og spørger, Hvad ser du nu PP: En ske US: Ser du kammen PP: Nej 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 Change blindness Optag af information (> 50 ms) Optag af information (> 50 ms) Optag af information (> 50 ms) Fiksation Fiksation Fiksation Tid Sakkade (25 200 ms) Sakkade (25 200 ms) 3 4 cyklusser (fiksation sakkade) per sekund

Vores begrænsede opmærksomhed