Kétértelmű ábrák, rivalizáció - Szerveződés Vizuális illúziók Kétértelmű ábrák, rivalizáció - Szerveződés Kovács Petra kpetrabme@gmail.com BME Kognitív Tudományi Tanszék

Szerveződés - Kétértelmű ábrák, rivalizáció A látás a környezet változásait jelzi (adaptáció – utóhatások) A retina a környezet változásait kivonatolja (gátlás – kontraszt illúziók) A kéreg mintát keres a változásokban A tömörítés az alapja a komplex feldolgozásnak (tömörítés – biológiai mozgás) (korreláció – RPSz, RPG, RPK) A tudat dönt a lehetséges értelmezések között (szerveződés – kétértelmű ábrák, rivalizáió) Miért nehéz a tárgy- vagy alakészlelés? Tárgyészlelésünk pozíció-, méret-, távolság-, színinvarianáns. A kisebb eltérések ellenére is képesek vagyunk kategorizálni, felismerni tárgyakat (generalizáció-szelektivitás) A tárgyakat több specificitási szinten is fel tudjuk ismerni (bútorok, székek, guruló székek)felismeréshez szükséges kategorizációs szint használata Generalizáció: eltérő formájú tárgyakat, amelyek azonos célt szolgálnak (pl. egy irodai és egy ebédlő szék) egy kategóriába sorolunk Szelektivitás: attól még meg tudjuk mondani, hogy melyik tartozik az irodához, melyik az ebédlőhöz 

Perceptuális értelmezések közötti váltás Charles A. Gilbert – All is Vanity (1892)

Német képeslap, névtelen alkotótól, a jobb oldali az 1888-as legkorábbi kiadás. Amennyiben folyamatosan fixálunk rá, megváltozik a kép amit látunk. A kutatók stabilizálták a képet a retinán, annak bebizonyítására, hogy a hatás nem a szemmozgások következménye. Még ilyen körülmények között is volt perceptuális váltás, amely arra enged következtetni, hogy magasabb kérgi feldolgozás történik, amely igyekszik jelentést tulajdonítani a képnek a retinán. A bal oldali kép egy brit illusztrátor műve (W.E. Hill), 1915-ből. Majdnem ugyanúgy vette át a képet, mint az eredeti képeslapon szereplőt. A figurát később mások is átvették pl. R.W. Leeper és EG Boring pszichológusok, akik elterjesztették pszichológus körökben 1930-ban. Gyakran Boring ábraként hivatkoznak rá. E. Hill (1915) Német képeslap (1888)

Feleségem és anyósom Férjem és apósom Leeper és Boring (1930) Előfeszítés (amelyik előbb bemutatjuk, utána a kétértelműnél az látható korábban) Freud anyósa, és felesége. Leeper és Boring (1930) Leeper (1935)

Boring ábra Megfigyelések Spontán váltás (2-3 sec) Egyszerre csak egy értelmezés Stabilizált retinaképnél is Befolyásolni lehet az értelmezések erejét…

Apró részletek változtatásával…

Boring ábra Megfigyelések Spontán váltás (2-3 sec) Egyszerre csak egy értelmezés Stabilizált retinaképnél is Befolyásolni lehet az értelmezések erejét – fizikai tulajdonságokkal, ismeretekkel Az értelmezés előfeszíthető – kontextus, elvárás A Gestalt-elv: A tárgy, az egész több mint a részek összessége. Törvényei: 1. egyszerűség, 2. hasonlóság, 3. jó folytatás, 4. közelség, 5. közös sors, 6. ismertség

Elvárások előfeszítik a lehetséges értelmezések egyikét….

Boring ábra Megfigyelések Magyarázat alapjai Spontán váltás (2-3 sec) Egyszerre csak egy értelmezés Stabilizált retinaképnél is Befolyásolni lehet az értelmezések erejét – fizikai tulajdonságokkal, ismeretekkel Az értelmezés előfeszíthető – kontextus, elvárás Magyarázat alapjai retinakép még nem minden magasabb szinten dől el (de hol?) Top-down folyamatokkal lehet befolyásolni. Pl. ha tudjuk mit kell keresni.

Rubin serleg Edgar Rubin (1915) Perceptuális szegregáción: vagyis az alak és háttér megkülönböztetésén alapul egy tárgy felismerése. Torzított formák vagy kontúrok erősebbé tehetnek egy interpretációt, mint a másikat. Ahogyan ezt akár a 3D-s vázán (serlegen) is látni lehet. Kétség sem fér hozzá, hogy ez a típusú illúzió magasabb szintű kérgi feldolgozást igényel, ami abból az eltárolt információból fakad, amely tartalmazza a vázáról és egy ember profiljáról szerezett ismereteinket. A váza/profil illúzió azért fontos, mert bemutatja nekünk, hogy nemcsak a retinán létrejövő kép határozza meg az észlelésünket. Az, hogy dinamikusan váltakozik az általunk érzékelt kép, a feldolgozás folyamatait illusztrálja. Az illúziót Edgar Rubin 1915-ben készítette. Az ötlet azonban sokkal korábbról származik. Már a 18.-dik században is megjelentek francia kiadványokban, amelyekben a portrék nemcsak vázát mutattak természetes helyzetben, hanem a profilok önmagukban is különböztek, egyenként különböző személyt ábrázolva. Mit látunk háttérnek, és mit tárgynak méret, szimmetria, orientáció, ismertség Edgar Rubin (1915)

Beszélő fejek http://www.youtube.com /watch?v=0iADuVlSe4s http://www.youtube.com/watch?v=xBnRauq-3uI

Rubin serleg Megfigyelések Magyarázat alapjai Lehetséges magyarázat Spontán váltás (2-3 sec) Egyszerre csak egy értelmezés Befolyásolni lehet az értelmezések erejét Magyarázat alapjai magasabb szinten dől el (de hol?) Lehetséges magyarázat Alak-háttér Ez az inger fajta egyaránt érdekes és hasznos. Segítségével kitűnően be lehet mutatni a figura-háttér (alakszegregáció) megkülönböztetésének folyamatát a vizuális észlelés során. Mivel a Rubin-serleg észlelése magasabb szintű kognitív mintázat párosítást foglal magában, amelyben inkább az egész kép határozza meg annak mentális reprezentációját, mint a részek összessége, a Gestalt elvek befolyásolják a feldolgozást. Normál esetben az agy a tárgyat körülvevő háttér segítségévek határozza meg, amely megalapozza a mélységet és annak kapcsolatait (tehát a térlátást). Ha egy tárgyat egy másik tárgy veszi körül a körülvett tárgyak érzékeljük alakként, és a feltételezhető távolabbi tárgyat a háttérként. Ez megérthető, ha bele gondolunk, hogy pl. egy alma elgurul a földön, akkor az almára figyelünk általában, nem pedig a földre. Amint azonban a kontúrok nem megfelelően kivehetőek, a kétértelműség elkezdődik, és az agy ilyenkor kénytelen „formálni”, amit lát. Látni lehet, amikor a „formázás” túlságosan „jó” lesz, ilyenkor a magasabb szinteken összeillesztik az arc és váza képét. Az alak-háttér szegregáció fontosabb tulajdonságai: Az alakzat a háttér előtt van A háttér olyan alaktalan anyag, amely az alakzat mögött is folytatódik A kontúr az alakzathoz tartozik Az alakzat könnyebben megjegyezhető és jobban hasonlít egy adott tárgyra, mint a háttér.

Példák Gestalt elvekre

Necker kocka A kép részei önmagukban is kétértelműek, hiszen a látórendszerünk mindig választ egy interpretációt, amely értelmes számunkra. A Necker kockát arra használják, hogy a vizuális rendszerhez hasonló számítógépes modelleket teszteljék, vajon képesek-e hasonlóan működni, mint az emberi rendszer.

Necker kocka Megfigyelések Magyarázat alapjai Spontán váltás (2-3sec) Kétféle mélységbeli értelmezés Egyszerre csak egy értelmezés Magyarázat alapjai magasabb szinten dől el (de hol?)

Koffka kocka

Thiery ábra

Természetben is előfordul? Photo by Gerard Lemmo National Geographic World, 1997 October A tárgyak felismeréséhez elengedhetetlen, hogy meg tudjuk különböztetni az alakot a hátterétől. A kontúrokat a világosság, vagy luminancia-kontraszt okozza. A kontraszt kialakulhat két azonos fényességű, de eltérő színű, mintázatú, mozgású vagy egy másik a harmadik dimenzió síkjában elhelyezkedő felület között is. Az a paraméter, ami a látható kontrasztot létrehozza a vizuális cue (kulcsnak, ingernek is fordítják). Amikor nem megfelelő a cue, mint a képen is, nehéz elkülöníteni az alakot a háttértől. (Sok állat használja ezt ki… kamuflázs)

Eredeti kép

Kétértelműség és személyiség Feltételezés: Ha az észlelő határozza meg az észleletet, akkor lehet-e következtetni az észleletből az észlelő tulajdonságaira? Nem kell, hogy a döntés tudatos legyen Pszichoanalízis: Igen Freud: „Antikvitás” Rorschach-teszt Klinikai pszichiátria Felhők...

Fliegende Blätter (1892)

Kreativitás és váltás? A két dolog összefügg (Wiseman et al., 2011) Guilford's Alternative Uses Task Új használati formák mindennapos tárgyakra idői korláttal Eredmények Gyorsan vált: 5+ Nem tud váltani: 2 vagy kevesebb Kreativitás, mint a új és hasznos reprezentációk alkotása már meglévők felhasználásával végrehajtó működésekhez kapcsolhatók

Binokuláris rivalizáció A két szemnek mesterségesen (sztereoszkóp, anaglyph szemüveg stb.) két különböző képet mutatunk a két kép közül egy adott pillanatban csak az egyiket látjuk

Anaglyph stereo szemüveg KÉT SZEM IZOLÁLT INGERLÉSE!!!! Azaz: a két retinára két különböző kép vetül. Wheatsone brit fizikus

Binokuláris rivalizáció

Anaglyph rivalrogramm

Vizsgálatának kezdete Giambattista della Porta (XVI. Sz.) Két könyv, két szem külön látja  interferencia nélkül olvas Sir Charles Wheatstone (XIX.sz) Elnyomás Dominancia váltakozása Téri darabolódás az átállás alatt Relatív ingererősség hatása Ha az S és az A egyszerre van bemutatva, de külön szemben, a közös határ állandó marad, a határon belüli betűk váltakozva fognak cserélődni. Egyszer a jobb egyszer a bal szemből érkező képet észlelik majd. Abban a pillanatban, amikor a váltás történik, a betű darabokra esik és összekeveredik a másik betű fragmentumaival, majd a másik betűt kezdjük el látni. Nem tudjuk befolyásolni, hogy melyiket lássuk, de az időtartalma függhet a kontrolltól. Ha a két kép között különbség van fényességben, akkor azt tovább látjuk, mint a kevésbé fényeset.

Fontosabb tulajdonságai I. Kiváltó tulajdonságok Szín, luminancia, kontraszt polaritás, forma, méret... - „Erősebb” inger a domináns Elnyomott inger domináns lesz, ha... Tárgy mozog előtte Ő kezd el mozogni Kontraszt megváltozik

Fontosabb tulajdonságai II. Idői tulajdonságok Legalább 200 msec, ezalatt összeilleszti a két képet Nem mondható meg, mennyi idő a váltás Alacsony kontrasztú hosszabb idő, mint magas Egyéni különbségek Sajátos szemmozgások Adaptáció

Top-down hatások Figyelem Motiváció Arcok Más modalitások Helmholtz: ideig lehet, de aztán „elfárad” Motiváció Vallási jelképek: keresztény és zsidó Arcok Felfele inkább, mint fordítva Félelemmel teli, mint neutrális Szemkontaktus, mint elnézés Más modalitások Szag, hang, motoros  sok agyterület

Mi rivalizál? Szemek versengenek vagy az inger? Bal szem Jobb szem

Sztereoszkópos vizsgálat

szemek közötti versengés képek közötti

I. Szemek közötti versengés Monokuláris kép elnyomása Gátlás monokuláris neuronok szintjén jelenik meg CGL vagy V1

II. Ingerek közötti versengés Koherens kép elnyomása Gátlás magas szinten, binokuláris neuronok szintjén jelenik meg Logothetis et al. (1996) – egysejt vizsgálat majmokkal

+ egyszerű geometria alakzatok (kör, spirál, csillag) sulcus centralis adott irányú lokális vonalszerű ingerek V1-hez hasonló + egyszerű geometria alakzatok (kör, spirál, csillag) textúrával 3D tulajdonságokkal színnel rendelkező alakok komplex tárgyak arcok, kezek stb. tárgy lokális vonásai pl. körvonal V1,V2 » »színes textúrával bíró részei V4 » » tárgy egésze IT-ben egyszerre több neuron aktiválása

Akció vs Percepció Milner és Goodale, 1992 Dorzális rendszer tárgyak manipulációja tájékozódás AKCIÓ -gyors és valós idejű -kevés memória igény -egocentrikus koordináta rdsz Ventrális rendszer tárgyak maradandó tulajdonságai PERCEPCIÓ -konstanciák, sémák -nagy memória igény -allocentrikus repezentáció

Binokuláris rivalizáció 1. elmélet: Szemek közötti versengés A monokuláris kép elnyomása A gátlás a monokuláris neuronok szintjén ( CGL vagy V1) kell legyen Inger:sztereoszkóppal bemutatva Mit lát az ‘alany’: Monokuláris sejt ELVÁRT aktivitása: Mit lát az ‘alany’: Monokuláris sejt MÉRT aktivitása:

Binokuláris rivalizáció 2.elmélet:Koherens kép gátlása A gátlás magas szinten valósul meg, miután mindkét kép feldolgozása megtörtént A két kép tudatba kerülése versenyez Inger IT-ben MÉRT aktivitás: Mit lát az ‘alany’: Tehát az IT-ben mérhető neurális aktivitás mintázata követi az észlelet változását!

A binokuláris rivalizáció vizsgálata fMRI-vel Tong et al.,1998 Kétféle kondíció volt. Az első kondícióban a két szemben különböző képet láttak. Az alsóban, szintén pár másodpercenként váltogatták a két ingert.

fMRI képalkotó technika Oxigéndús és oxigénszegény hemoglobin másképp viselkedik: Nagyobb aktivitású terület - erősebb véráramlás - nagyobb oxigén felhasználás - más jel.

A emberi agy kategóriákra érzékeny területei... Parahippocampal place area (PPA) – helyek, házak, tájképek PPA Preferred Nonprefer. Epstein & Kanwisher, 1998 fMRI kísérletekben elsősorban tájképek, épületek, emberek alkotta tárgyak bemutatásakor aktiválódott Ez a fokozott válasz megjelenik e PPA függetlenül attól, hogy milyen aktuális feladata van a személynek és mennyire ismeri az adott épületet

Fusiform face area (FFA) – arcok Preferred Nonprefer. Kanwisher et al., 1997 Egészséges személyeken fMRI vizsgálatokkal bizonyították, hogy a z FFA arcokra érzékeny A terület arcokra kapott aktivitása szelektíven nagyobb, mint pl. betűkre, tárgyakra, vagy hátulról mutatott emberi fejekre FFA aktivitása akkor is erősebb, ha arcok körvonalképét, karikatúráit, macskák és egyéb állatok arcát, ismeretlen személyek arcát vagy fejjel lefordított arcokat láznak az

Az egyes kategóriák reprenentációjának elkülönülésének mértéke nem tisztázott

Milyen kérgi aktivitást találtak a ház vs arc kísérletben? Tong et al.,1998

Eredmények Ha megnézzük, a két kondícióban, nagyon hasonlóak voltak a területek által adott válaszok.

Tehát... Szemek közötti versengés Ingerek közötti versengés Mindkettő létezik, hibrid model (Tong et al., 2006) Alacsony szinten megvan: magasabb területek erősítik / gyengítik Ha komplex ábrák (rivalizáció monokuláris neuronok szintjén nem értelmezhető)  csak magas V1, CGL, magasabb vizuális területek is  nincs központ

Fontos fogalmak Perceptuális szegmentáció Generalizáció Szegmentálás Gestalt elvek Binokuláris rivalizáció (versengés) fMRI

Ajánlott irodalom Tong et al. (1998). Binocular Rivalry and Visual Awareness in Human Extrastriate Cortex. Neuron, 21, 753–759. Tong et al. (2006). Neural bases of binocular rivalry. TRENDS in Cognitive Sciences, 10 (11),502-511.