какие отделы мозга отвечают за переработку зрительно пространственной информации
Как мозг обрабатывает зрительную информацию
Человеческий мозг сначала воспринимает изображение, затем сравнивает его с неким «шаблоном», хранящимся в памяти, а после уже оценивает увиденное — принимает решение. На этом этапе и сосредоточили внимание петербургские учёные.
Специалисты Институт физиологии им. И. П. Павлова РАН и Военно-медицинской академии исследуют области головного мозга, анализирующие изображение. Они установили, что форму наблюдаемого объекта определяют несколько участков фронтальной коры головного мозга. Учёные применили новый метод — трактографию проводящих путей в головном мозге живого человека. Он позволяет установить, как происходит взаимодействие между различными областями фронтальной коры и какие области мозга посылают туда информацию после предварительной обработки. Работу учёных поддержал РФФИ.
Главным образом, специалистов интересовало, один или несколько центров принятия решений существуют в головном мозге человека.
Для ответа на этот вопрос исследователи создали аппаратно-программный комплекс, который позволяет проводить электрофизиологические и психофизические измерения, функциональную магнитно-резонансную томографию для пространственного картирования активированных областей мозга, а также анатомическую магнитно-резонансную томографию и математическое моделирование. Испытуемым показывали голографические изображения — решётки различной ориентации, которые надо было определить.
После сложного анализа многочисленных данных учёные предположили, что в первые 100 мс в затылочной коре происходит оценка первичных физических характеристик изображения, таких как яркость, контраст и ориентация. Примерно через 200 мс происходит восприятие более сложных характеристик стимула: целостного изображения и ориентации. Через фронтальные доли определяют, что им показывают, и, наконец, через решение принято окончательно.
Исследователи выяснили, какие участки фронтальной коры определяют структуру изображения. Частично эти зоны совпадают с теми, которые осуществляют выбор между разными объектами, но отличаются от зон, которые реагируют на эмоциональные стимулы. Очень важно, что различные задачи, возникающие при оценке изображения, решают разные участки коры и что фронтальная кора головного мозга содержит несколько областей, которые оценивают ориентацию элементов изображения.
NAME] => URL исходной статьи [
Ссылка на публикацию: STRF.ru
Код вставки на сайт
Как мозг обрабатывает зрительную информацию
Человеческий мозг сначала воспринимает изображение, затем сравнивает его с неким «шаблоном», хранящимся в памяти, а после уже оценивает увиденное — принимает решение. На этом этапе и сосредоточили внимание петербургские учёные.
Специалисты Институт физиологии им. И. П. Павлова РАН и Военно-медицинской академии исследуют области головного мозга, анализирующие изображение. Они установили, что форму наблюдаемого объекта определяют несколько участков фронтальной коры головного мозга. Учёные применили новый метод — трактографию проводящих путей в головном мозге живого человека. Он позволяет установить, как происходит взаимодействие между различными областями фронтальной коры и какие области мозга посылают туда информацию после предварительной обработки. Работу учёных поддержал РФФИ.
Главным образом, специалистов интересовало, один или несколько центров принятия решений существуют в головном мозге человека.
Для ответа на этот вопрос исследователи создали аппаратно-программный комплекс, который позволяет проводить электрофизиологические и психофизические измерения, функциональную магнитно-резонансную томографию для пространственного картирования активированных областей мозга, а также анатомическую магнитно-резонансную томографию и математическое моделирование. Испытуемым показывали голографические изображения — решётки различной ориентации, которые надо было определить.
После сложного анализа многочисленных данных учёные предположили, что в первые 100 мс в затылочной коре происходит оценка первичных физических характеристик изображения, таких как яркость, контраст и ориентация. Примерно через 200 мс происходит восприятие более сложных характеристик стимула: целостного изображения и ориентации. Через фронтальные доли определяют, что им показывают, и, наконец, через решение принято окончательно.
Исследователи выяснили, какие участки фронтальной коры определяют структуру изображения. Частично эти зоны совпадают с теми, которые осуществляют выбор между разными объектами, но отличаются от зон, которые реагируют на эмоциональные стимулы. Очень важно, что различные задачи, возникающие при оценке изображения, решают разные участки коры и что фронтальная кора головного мозга содержит несколько областей, которые оценивают ориентацию элементов изображения.
Какие отделы мозга отвечают за переработку зрительно пространственной информации
+7(498)683-63-53
по рабочим дням с 10 до 17
Пространственные представления связаны с работой височно-теменно-затылочной области коры головного мозга (зоны ТПО), являющейся областью перекрытия отделов мозга по переработке информации зрительной, слуховой и тактильной модальности. Эти зоны играют основную роль в обеспечении сложных симультанных (пространственных) синтезов, объединяя работу нескольких анализаторов.
Ориентировка в пространстве, правильная организация действия в пространстве — сложные деятельности, в которых участвуют как правое, так и левое полушарие.
Левое полушарие «решает» более сложные задачи, особенно те из них, которые связаны с тонким анализом и речевым опосредованием. Несформированность внутренних квазипространственных синтезов выражается в сложности понимания логико-грамматических структур в речи, в трудности овладения счетными операциями (например, оперирование многозначными числами, где значение каждой цифры определяется ее местом (разрядом), операции с отрицательными числами, условием которых является направление производимой операции).
Несформированность зрительно-пространственных функций неизбежно приводит к существенному нарушению познавательных операций и наглядных мыслительных процессов.
Нарушение узнавания объектов окружающего мира (стимулов) называется агнозией. Дети с агнозией видят предметы, осязают их, слышат звуки, но не могут понять, что они означают. У некоторых детей и взрослых с различного рода агнозией возникает чувство дискомфорта и даже страха, т.к они не понимают назначения того, с чем сталкиваются в окружающем мире. Агнозия обусловлена локальным поражением тех или иных модально-специфических зон мозга.
Так, оптико-пространственная агнозия возникает при преимущественном повреждении верхнетеменных и теменно-затылочных отделов коры левого или правого полушарий мозга, благодаря которым осуществляется комплексное взаимодействие нескольких анализаторных систем (зрительной, слуховой, тактильной, вестибулярной). Особенно грубо оптико-пространственная агнозия проявляется при симметричных двусторонних очагах поражения.
Особенности функционирования зрительных зон мозга позволяют опознавать такие пространственные признаки зрительных изображений, как величина, удаленность, направленность, взаиморасположенность объектов.
PsyAndNeuro.ru
Обработка визуальной информации: от сетчатки до V1
В обработку визуальных сигналов вовлечено большое количество структур мозга, взаимосвязи которых многочисленны и до конца не изучены. Информация об анализе визуальных стимулов, которой мы обладаем на данный момент, по крупицам собрана из огромного количества отдельных исследований. Каждое исследование предоставляет результаты одного или серии экспериментов, а их сумма позволяет составить общее впечатление о некоторых аспектах работы головного мозга, доказать или опровергнуть выдвигаемые гипотезы.
Визуальная система часто изучается в ходе фундаментальных исследований в области нейронаук по ряду причин. Во-первых, она связана со зрением — основным каналом получения информации из окружающего мира, но при этом она также узкоспециализирована, что позволяет разрабатывать разнообразную методологию исследований. Во-вторых, область зрительной коры удобна для изучения на обезьянах с использованием инвазивных методов регистрации активности мозга в виду своего расположения; в экспериментах с участием людей успешно применяются неинвазивные методы. Кроме того, спектр вопросов, которые представляется возможным прояснить в ходе исследований, достаточно широк: аспекты осознанного/неосознанного восприятия, природа воображения, обработка и фильтрация визуальной информации, распределение внимания, повреждения мозга и связанные с ними расстройства и др. В данной статье мы сосредоточимся в основном на первичной зрительной коре, оговорим предшествующий ей путь нервных сигналов и некоторые общие свойства зрительной коры.
Визуальная система
Когда мы видим изображение, ганглионарные клетки сетчатки генерируют нервные импульсы и передают их в латеральное (оно же наружное) коленчатое тело (ЛКТ), которое расположено в таламусе. Оно состоит из шести слоев, первые два из них представлены магноцеллюлярными клетками, остальные четыре — парвоцеллюлярными. Магноцеллюлярные клетки передают информацию об изображениях с низкой контрастностью, движущихся объектах, они не восприимчивы к цвету, их сигналы быстрые и кратковременные, они дают представление о воспринимаемой информации в целом, то есть, быстро и схематично, в низком разрешении. Парвоцеллюлярные клетки чувствительны к цвету и лучше воспринимают высококонтрастные изображения, они передают более медленные и длительные сигналы, что позволяет получить более детальную, хотя и медленную информацию.
Через латеральное коленчатое тело сигналы передаются далее в затылочные доли обоих полушарий, которые ответственны за обработку зрительных стимулов. Первая кортикальная область, куда попадают эти сигналы — первичная зрительная кора (V1). V1 расположена в заднем полюсе затылочных долей, это самая древняя и простая из кортикальных зон, однако, наиболее изученная. V1 обрабатывает информацию о движущихся и статичных объектах, отвечает за распознавание простых образов (например, геометрических форм).
V1 состоит из шести слоев, наибольшее количество аксонов ЛКТ подходит к IV слою, который разделяется еще на четыре подслоя. Клетки V1 бывают двух видов: простые и сложные. Простые клетки встречаются в слоях IV и VI, они реагируют на ориентацию (угол), расположение (относительно центра визуального поля) и яркость объектов. По строению они имеют возбуждающий центр и тормозящую периферию или наоборот (см. рис.). Их ответ на стимул прямо пропорционален соответствию этого стимула «идеалу». Другими словами, у клетки есть «идеальный» стимул, в ответ на который реакция будет наиболее интенсивна, чем дальше стимул от «идеального», тем менее интенсивна реакция. Сложные клетки находятся в слоях II, III, и V, они также имеют предпочитаемую ориентацию, но не чувствительны к местонахождению и яркости объекта. Сложная клетка совмещает в себе две простые клетки с совпадающей предпочитаемой ориентацией, центр клетки полярен периферийным частям.
Разница реакций простых и сложных клеток
Условия эксперимента: несколько оптимально ориентированных линий движутся через визуальное поле.
Реакция простых клеток: Клетки реагируют синусоидальными колебаниями мембранного потенциала в соответствии с чередованием черных линий и просветов, проходящих через визуальное поле. Потенциалы действия возникают только в фазе деполяризации.
Реакция сложных клеток: Наблюдается постоянная деполяризация, потенциалы действия выглядят беспорядочными.
Ice Cube Model
Эта гипотетическая кубическая модель придумана для пояснения устройства клеток первичной визуальной коры, а именно – как устроены предпочитаемые ориентации и, соответственно, реакции нейронов V1. Так, V1 можно условно поделить на кубы 2 ммˆ3, каждый из которых получает сигналы от обоих глаз. Клетки с одинаковыми ориентационными предпочтениями формируют горизонтальные колонки, при этом соседние вертикальные колонки имеют слегка отличающиеся ориентационные предпочтения.
Чувствительные к цветам клетки также собраны в столбцы (также их называют каплями, гиперколонками, шариками) 0,5 мм в диаметре в зонах соответствующих превалирующих глаз (картинка с цилиндрами). Каждый такой столбец содержит реагирующие либо на красно-зеленый, либо на сине-желтый контрасты.
Оптическая репрезентация карты зрительной коры у млекопитающих (кошки)
Суть эксперимента: Данные регистрируются инвазивным способом. В черепной кости делается отверстие в необходимой зоне (в данном случае V1), кора подсвечивается, на нее направляется линза и камера, которая позволяет регистрировать изменение кровяного потока. Данные регистрируются до и после предъявления животному стимула (линии с определенной ориентацией), две картинки сравниваются для выявления наиболее активных в момент демонстрации стимула зон. Эксперимент повторяется много раз со стимулами разной ориентации, для каждой из них берется сумма значений.
Подписи к картинке: (А) Организация эксперимента: – экран, на котором показана светлая полоска; – регистрация сигналов со зрительной коры. (В) – ориентация презентуемых стимулов; – реакция на стимулы; – время (секунды).
Затем каждая ориентация кодируется определённым цветом для построения карты, где цвета накладываются друг на друга и отображают скопления нейронов с одинаковыми ориентационными предпочтениями, кроме того, соседние цветовые сегменты карты имеют похожие предпочтения. На пересечениях цветовых сегментов ориентационное предпочтение быстро меняется упорядоченным образом, т.е. в этих областях происходят отклики на стимулы с разной ориентацией. Однако данный эксперимент измеряет активацию нейронов только косвенным образом. Вывод можно сделать следующий: организация кортикальных нейронов в аспекте ориентационных предпочтений несколько сложнее, нежели в кубической модели.
Составление ориентационных карт:
Ориентация и зрение
Подписи к картинке: (А) ориентационные предпочтения; (В) окулярная доминантность – пересечения – пики доминантности; (C) пики пересечений и окулярной доминантности на карте доминантности; (D) бинарная карта окулярной доминантности с пересечениями
Свойства образования топографической карты в зрительной системе
В ретинотопических картах соседние клетки сетчатки представлены соседними клетками V1, такая карта демонстрирует изоморфизм и непрерывное отображение. Также как в других полушарных структурах мозга, репрезентация левого визуального поле отражается в правой части зрительной коры и наоборот. Также ввиду большего количества рецепторов в центре сетчатки, он шире представлен в зрительной коре, нежели периферия. В топографической карте отображаются: ориентационные предпочтения, доминирующий глаз, пространственное разрешение.
Слепое зрение
Слепое зрение — возможность видеть и распознавать объекты, будучи неосведомленным об этом. Феномен проявляется в некоторых случаях повреждения зрительной коры и говорит о том, что видеть и быть осведомленным — разные мозговые функции.
Условия эксперимента, доказывающего феномен слепого зрения: субъекту предъявляются стимулы, которые движутся либо в одну, либо в другую сторону. И хотя субъект утверждает, что не видит их, при просьбе его «угадать» в какую сторону двигался объект, то правильные ответы статистически значительно превышали случайную вероятность. Из этого эксперимента можно заключить, что сетчатка может иметь путь передачи визуальной информации помимо латерального коленчатого тела, и эта информация каким-то образом анализируется мозгом.
Подготовила: Алмазова Т.А.
H. Hubel, T. N. Wiesel. Receptive fields of single neurones in the cat’s striate cortex, – J Physiol. 1959 Oct; 148(3): 574–591.
Carandini, D. Ferster Membrane. Potential and Firing Rate in Cat Primary Visual Cortex, – Journal of Neuroscience, 1 January 2000, 20 (1) 470-484.
G. Matthews. Neurobiology: Molecules, Cells and Systems, – Blackwell Science, 1998.
К. Ю. М. Смит. Биология сенсорных систем, – М.: БИНОМ, 2013.
Какие отделы мозга отвечают за переработку зрительно пространственной информации
Ожидайте
Перезвоните мне
Ваш персональный менеджер: Екатерина
Ответственная и отзывчивая! 😊
Аннотация: К настоящему времени сформулированы психологические предпосылки формирования письма.
Статья:
Отечественный психолог Александр Романович Лурия (1902-1977) установил, что для осуществления психической деятельности необходимо взаимодействие трех основных блоков (аппаратов) человеческого мозга.
Повреждение или недоразвитие любого из этих блоков, а также отдельных областей, зон головного мозга влечет за собой множественные нарушения.
А.Р. Лурия определял письмо как особую форму экспрессивной речи. Он отмечал, что письмо начинается с определенного замысла, сохранение которого способствует затормаживанию всех посторонних тенденций. К настоящему времени сформулированы психологические предпосылки формирования письма:
1. Сформированность или сохранность устной речи, произвольное владение ею, способность к аналитико-синтетической речевой деятельности.
2. Формирование или сохранность разных видов восприятия, ощущений и знаний и их взаимодействие. Формирование или сохранность пространственного восприятия и представлений: зрительно-пространственного и слухопространственного гнозиса, соматопространственных ощущений, знание и ощущение схемы тела, «правого и левого».
3. Сформированность двигательной сферы: тонких движений, предметных действий, то есть разных видов праксисов руки, подвижности, переключаемости и др.
4. Формирование у детей абстрактных способов деятельности.
5. Сформированность общего поведения, то есть регуляция, саморегуляция, контроль за действиями, намерением, мотивы поведения.
Структура письма состоит из четырех уровней и множества структурных звеньев в каждом из них.
1 уровень – психологический. Решает задачи формирования мотивов, интереса к письменной речи, смыслового содержания информации, регулирует и контролирует деятельность письма.
2 уровень – лингвистический. Обеспечивает письмо лингвистическими, языковыми средствами реализации процесса, то есть реализует перевод внутреннего смысла и содержания, формирующихся на психологическом уровне в лингвистические коды: в лексико-морфологические и синтаксические единицы, то есть в слова, фразы и тексты.
3 уровень – психофизиологический. Осуществляет совместную работу нескольких анализаторных систем, которые лежат в основе письменной речи.
Письмо обеспечивается взаимодействием нижнелобной, нижнетеменной, височной и затылочной зон коры головного мозга. Это говорить о необходимости сохранности или своевременного формирования всех этих областей мозга для овладения письмом.
Системное строение письма.
Компоненты функциональной структуры письма:
Описание динамики строения письма в онтогенезе.
Как осуществляется письмо у дошкольников?Как правило, ребенок запоминает написание 5-10 слов. Что-бы что, то написать, он припоминает зрительные и зрительно-пространственные образы слова. Для этого ребенок использует холистическую стратегию. Фонематический анализ не участвует. Также необходима серийная организация движений. Взрослый стимулирует ребенка к письму (функция программирования и контроля). Он же находит моменты, когда ребенок в состоянии писать.
В осуществление сформированного письма1-й блок нужен, но поскольку письмо автоматизировано, мы можем им заниматься даже когда устали. Переработка слуховой информации и проговаривание автоматизированы, их роль значительно сокращена, но они активизируется, когда нужно записать незнакомое слово. При переработке зрительной информации нагрузка значительно падает. Строчку можно держать не глядя на страницу. Функция программирования и контроля задействована во время всего акта письма. Т.е. основания нагрузка идет на функции префронтальных отделов левого полушария.
Обучение письму (как и многие другие процессы развития) можно сравнить с развитием цветка. Дошкольник – это бутон, многие процессы ещё не развернуты. У школьника, благодаря систематизированному обучению, они разворачиваются и осознаются – это цветок. И, наконец, у взрослого, уже освоившего письмо, многие компоненты автоматизируются, а сознание направлено, как правило на осознание написанного – это плод.
Нейропсихологическая классификация дисграфий.
Выделяют 3 вида дисграфии:
Регуляторная дисграфия. ( III блок). Обусловлена несформированностью произвольной регуляции действий (функции планирования и контроля). Проблемы с удержанием произвольного внимания, трудности ориентировки в задании, включения в задание, импульсивность решений и инертность, затруднения в переключения с одного задания на другое.
Характерные ошибки: упрощение программы по типу патологической инертности:
— инертное повторение (персеверация) букв, слогов, слов, типов заданий;
— пропуски букв и слогов из-зи упрощения программы;
— предвосхищение (антиципация) букв;
— слипание (контаминация) слов;
— трудности языкового анализа (например, слитное написание слов вместо раздельного);
— орфографические ошибки (невозможность распределить внимание между технической стороной письма и орфографическими правилами).
Акустико-артикуляторная (фонемная дисграфия).
При акустико-артикулярной дисграфии есть слабость переработки слуховой информации, но так же есть слабости кинестетической дифференциации.
Наиболее частые ошибки – фонематичные (вместо тепло – дебпло, вместо белка – белга).
Типичные виды ошибок:
Эти замены могут быть вызваны разными причинами.
Особенности трудностей обучения у младших школьников с отставанием в развитии процессов переработки зрительной информации ( II блок).
У таких детей страдает формирование четких образов предметов, задерживается формирование словаря, усвоение букв и овладение чтением.
Для выявления и отнесения дисграфии к определенному типу необходима нейропсихологическая диагностика.
Список использованной литературы:
Какие отделы мозга отвечают за переработку зрительно пространственной информации
• Графемы. Буква или комбинация из букв, которые обозначают один звук (фонему) в языке.
• Орфография (от греч.— «правописание»). Представление звуков в виде письменных или печатных символов.
• Фонемы (от греч.— «звуки»). Звуки, образующие отдельные слоги. Слово «кот» состоит из одного слога, в состав которого входят три фонемы: [к], [о], [т].
• Фонология. Изучает структуру звуков в составе слов. Для того чтобы проверить способность к пониманию звукового устройства речи, пациента можно спросить: «Сколько из этих слов состоят из двух слогов?» или «Какие из этих слов рифмуются друг с другом?».
• Извлечение (индексирование). Сопоставление слов, фраз и предложений с теми, что хранятся в памяти человека.
• Семантика (от греч.— «значение»). Смысл предложений и слов.
(А) Участки левого полушария, в которых во время чтения при проведении ПЭТ отмечается усиление кровотока.
(Б) Схема, на которой отображены пути, отвечающие за поступление (синий), обработку (зеленый) и выход (красный) информации во время чтения вслух.
ДЛПФК — дорсолатеральная префронтальная кора.
2. Что происходит при чтении (предположительная последовательность и процесс):
A. Зрительная обработка: Обработка зрительной информации происходит в полях 17, 18 и 19 обоих полушарий. Она включает анализ формы букв, распознавание букв, различение строчных и прописных букв, различение настоящих букв и случайных форм («ложные шрифты»). Далее информация от правой экстра-стриарной коры (поля 18 и 19) передается на левую сторону через большие щипцы валика мозолистого тела. Этот момент имеет важное клиническое значение (см. далее).
Б. Орфографическая (ортографическая) обработка: Под орфографической обработкой информации понимают определение того, представляет ли каждая последовательность букв в предложении настоящее слово или псевдослово (например, «слово» и «слуво»), В большей степени в этом процессе участвует медиальный участок поля 19 (V4).
B. Фонологическая сборка: Фонологическая обработка заключается в переводе графем в фонемы. За этот этап отвечают угловая извилина (поле 39) и средняя височная извилина (поле 21).
Г. Семантическое извлечение: Используя орфографические и фонологические «подсказки» текста, из памяти извлекается смысл отдельных слов и предложений. На этой поздней стадии становятся активными передняя часть зоны Брока (поле 45), поле 37 в задней части височной доли и поле 40 (надкраевая извилина) в нижней теменной дольке.
Д. Планирование речевых двигательных актов (фонологическое представление) в форме «внутренней речи» (субвокализация). Становятся активными поле Брока, близлежащие участки моторной и премоторной коры, добавочная моторная кора (медиальная часть поля 6), а также противоположное полушарие мозжечка. Еще большая активация этих участков мозга происходит во время чтения вслух.
В течение шагов А-Д становится активной латеральная префронтальная кора поля 46 и область вокруг него. Происходит также активация части поля 32 в левой передней поясной коре, которая задействована при всех когнитивных действиях, требующих повышенного внимания.
Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 23.11.2018