Kétértelmű ábrák, rivalizáció - Szerveződés Vizuális illúziók Kétértelmű ábrák, rivalizáció - Szerveződés vizualisilluziokurzus@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)

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

This anonymous dated German postcard (shown at the top of the page) from 1888 depicts the image in its earliest known form. If this image is looked at with a steady eye, it will still change, though less often.  Researchers have stablized the image directly onto the retina to eliminate  any effects that may arise from eye movements. Even uder these conditions, a perceptual reversal may occur. This indicates that higher cortical processing occurs that strives to make meaning out of a stable image presented to the retina. to be British cartoonist W. E. Hill, who published it in 1915. Hill almost certainly adapted the figure from an original concept that was popular throughout the world on trading and puzzle cards. The figure was later altered and adapted by others, including the two psychologists, R. W. Leeper and E. G. Boring who described the figure and made it famous within psychological circles in 1930. It has often been referred to as the "Boring figure." E. Hill (1915) Német képeslap (1888)

Feleségem és anyósom Férjem és apósom Leeper és Boring (1930) Előfeszítés (amelyik előbb, azt utána a kétértelműn) 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

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?)

Rubin serleg Edgar Rubin (1915) Biasing the shapes or contours can make one interpretation stronger than the other one. As one can see in the three-dimensional model of the vase, which biases the vase.      There is no doubt that this particular illusion involves higher cortical processing. This is because you have stored information in your brain that contains knowledge about vases and profiles.     The vase/profile illusion is important because it shows that perception is not solely determined by an image formed on the retina. The spontaneous reversal that you observe illustrates the dynamic nature of subtle perceptual processes. These processes underscore how your brain organizes its visual environment. The vase/profile illusion was made famous by Danish psychologist Edgar Rubin in 1915. Its pedigree, however, is much older. Examples can be found in 18th century French prints, in which the portraits not only define a vase, usually in a naturalistic setting, but the profiles themselves differ, each representing a particular person. 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 These types of stimuli are both interesting and useful because they provide an excellent and intuitive demonstration of the figure–ground distinction the brain makes during visual perception. Rubin's figure–ground distinction, since it involved higher-level cognitive pattern matching, in which the overall picture determines its mental interpretation, rather than the net effect of the individual pieces, influenced the Gestalt psychologists, who discovered many similar percepts themselves. Normally the brain classifies images by which object surrounds which – establishing depth and relationships. If one object surrounds another object, the surrounded object is seen as figure, and the presumably further away (and hence background) object is the ground, and vice versa. This makes sense, since if a piece of fruit is lying on the ground, one would want to pay attention to the "figure" and not the "ground". However, when the contours are not so unequal, ambiguity starts to creep into the previously simple inequality, and the brain must begin "shaping" what it sees; it can be shown that this shaping overrides and is at a higher level than feature recognition processes that pull together the face and the vase images – one can think of the lower levels putting together distinct regions of the picture (each region of which makes sense in isolation), but when the brain tries to make sense of it as a whole, contradictions ensue, and patterns must be discarded.

Necker kocka The effect is interesting because each part of the picture is ambiguous by itself, yet the human visual system picks an interpretation of each part that makes the whole consistent. The Necker cube is sometimes used to test computer models of the human visual system to see whether they can arrive at consistent interpretations of the image the same way humans do.

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

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

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.

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 If a and b [shown as S and A in Figure 1b] are each presented at the same time to a different eye, the common border will remain constant, while the letter within it will change alternately from that which would be perceived by the right eye alone to that which would be perceived by the left eye alone. At the moment of change the letter which has just been seen breaks into fragments, while fragments of the letter which is about to appear mingle with them, and are immediately after replaced by the entire letter. It does not appear to be in the power of the will to determine the appearance of either of the letters, but the duration of the appearance seems to depend on causes which are under our control: thus if the two pictures be equally illuminated, the alternations appear in general of equal duration; but if one picture be more illuminated than the other, that which is less so will be perceived during a shorter time.

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 200msec, 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

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

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

Prozopagnózia – az arcfelismerés zavara A legsúlyosabb esetekben a betegek a saját arcukat vagy a legközelebbi rokonaik arcát sem ismerik fel. Enyhébb esetekben csak a kontextus megváltozásánál nem is merik fel barátai, ismerőseik arcát (Hécaen & Angelergues, 1962; Hanley et al., 1990). A betegek tisztában vannak azzal, hogy egy arcot látnak és képesek nem, kor vagy rassz alapján különbséget tenni Prozopagnóziában többnyire képesek az érzelmi arckifejezéseket azonosítani; azonban vannak prozopo-affektív agnóziás esetek is, ahol az arcfelismerés intaktsága mellett szelektíven sérül az érzelmi arckifejezések felismerése (Kurucz & Feldmar, 1979). A betegek többsége nem panaszkodik látásélességi problémákra, tisztában vannak a problémájukkal és többnyire szégyellik.

Prozopagnóziás esetek WJ esete: az emberi arcokat nem ismeri fel, de a birkákat igen. L.H. esete súlyos károsodás az arcok felismerésében (saját is). Farah et al (1995) LH: kísérletben felfelé álló arcoknál rosszabb, fordított arcoknál jobb, mint a kontroll személyek, tárgyaknál nincs különbség.

Asszociatív agnózia A beteg nem ismer fel olyan tárgyakat, amelyeket helyesen kódolt Vizsgálati kritériumok: Vizuális megnevezés differenciál diagnosztikája: verbális megnevezés alapján ép megnevezési funkciók, a tévedések nem vizuális hasonlóságon, hanem szemantikai alapon azonosíthatóak, a verbális instrukció alapján történő rámutatás is károsodott, bár kevésbé. Komplex jelenetekben javul a teljesítmény, a kontextus segít. Rubbens és Benson (1971) esete: Képek, amelyeket az asszociatív agnóziás beteg nem ismer fel, de le tud másolni