시각 처리

Visual processing
이미지 처리와 혼동하지 마십시오.

시각적 처리란 우리 주변의 세계로부터 시각적 정보를 사용하고 해석하는 두뇌의 능력을 가리키는 말이다. 빛 에너지를 의미 있는 이미지로 변환하는 과정은 수많은 뇌 구조와 보다 높은 수준의 인지 과정으로 촉진되는 복잡한 과정이다. 해부학적 수준에서 빛 에너지는 먼저 빛이 휘어지는 각막을 통해 눈에 들어온다. 각막을 통과하면 동공과 눈의 렌즈를 통해 빛이 통과하는데, 여기서 더 큰 정도로 휘어져 망막에 집중된다. 망막은 광수용체라고 불리는 빛 감지 세포의 그룹이 있는 곳이다. 광수용체에는 로드와 콘의 두 종류가 있다. 막대기는 희미한 빛에 민감하고 원뿔은 밝은 빛을 더 잘 변환할 수 있다. 광수용체는 망막 갱년세포에서 작용전위를 유도하는 양극세포에 연결된다. 이 망막성 골절 세포들은 시신경의 일부인 시신경에서 뭉치를 형성한다. 각 눈에서 나온 두 개의 시신경은 시신경에서 만나는데, 그 결과 각 비막에서 나온 신경섬유가 교차하여 각 눈의 오른쪽 절반은 왼쪽 반구에, 왼쪽 절반은 오른쪽 반구에 나타나게 된다. 그런 다음 광관은 후두엽의 시각피질로 시각 정보를 전송하여 보다 높은 수준의 처리를 위해 후두엽의 시각피질로 시각 정보를 전송하는 게니쿨로스트리아이트 경로와 텍토폴비나 경로의 두 가지 시각 경로로 분산된다(Whishaw와 Kolb, 2015).

하향식 및 상향식 표현

시각 시스템은 시각 처리에 특화된 기능을 가진 해부학적 영역으로 계층적으로 구성된다. 낮은 수준의 시각적 처리는 망막에 투영된 이미지들 사이의 다른 형태의 대비를 결정하는 것과 관련이 있는 반면, 높은 수준의 시각적 처리는 다양한 출처의 정보를 자신의 의식 속에 표현되는 시각적 정보로 통합하는 인지적 과정을 말한다. 객체 인식, 위치 등의 업무를 포함한 객체 처리는 보다 높은 수준의 시각적 처리의 예다. 높은 수준의 시각적 처리는 하향식 프로세스와 상향식 프로세스 모두에 의존한다. 상향식 처리란 들어오는 시각 정보를 사용하는 시각 시스템의 능력을 말하며, 망막에서 높은 피질 영역까지 단방향 경로로 흐른다. 하향식 처리란 시각적 정보를 처리하고 뉴런이 전달하는 정보를 변화시키기 위해 사전 지식과 맥락을 이용하여 자극에 맞춰 조정되는 방식을 바꾸는 것을 말한다. 망막을 제외한 시각 경로의 모든 영역은 하향식 처리에 의해 영향을 받을 수 있다. 시각적 처리는 망막에서 더 높은 피질 영역으로 빛이 전송되는 일방적 과정이 있는 피드포워드 시스템을 따른다는 전통적인 견해가 있지만, 정보를 전달하는 피드포워드 및 피드백 메커니즘이 모두 갖춰져 있는 상태에서 시각적 경로가 양방향으로 작동한다는 증거가 증가하고 있다. 더 낮은 피질 영역과 더 높은 피질 영역으로부터.[1] 다양한 연구에서 시각적 처리가 피드포워드와 피드백 시스템 모두에 의존한다는 아이디어를 입증했다(Jensen et al., 2015; Layher et al., 2014; Lee, 2002). 마카크 원숭이의 초기 시각적 뉴런에서 기록된 다양한 연구는 초기 시각적 뉴런이 수용적 영역 내의 특징과 한 장면의 세계적 맥락에 민감하다는 증거를 발견했다.[2] 다른 두 원숭이 연구는 전기생리학을 사용하여 원숭이에서 피드포워드와 피드백 처리와 관련된 다른 주파수를 찾았다(Orban, 2008; Scenden & Ganis, 2005). 원숭이를 대상으로 한 연구에서도 높은 수준의 시각 영역에 있는 뉴런이 특정 자극에 선택적이라는 것이 밝혀졌다. 마카크 원숭이에 단일 단위 기록을 사용했다는 한 연구는 영역 MT 또는 V5라고도 알려진 중간 시간 시각 영역의 뉴런이 방향과 속도 모두에 대해 매우 선택적이라는 것을 발견했다(Maunsell & Van Essen, 1983).

고차원 시각적 처리 장애

시각 장애물 아그노시아, 프로소파그노시아, 지형학, 알렉시아, 무채색소, 아키네토피아, 발린트 증후군, 아스테레옵시스 등 고수준의 시각 처리에서 결손의 원인이 되는 것으로 알려진 다양한 질환이 있다. 이러한 결손은 복측 또는 등측 비주얼 스트림에 관련된 뇌 구조의 손상에 의해 발생한다(Barton 2011).

얼굴 및 장소 자극 처리

시각적 처리의 과거의 모델이 특정 자극은 그들이 가장에 즉각 반응한다에 의해;예를 들어,parahippocampal 곳 지역(PPA) 때 건물과 장소 장면(엡스타인&Kanwisher, 1998년)와 함께 등장하는 반면에 방추 모양의 얼굴 영역 r(FFA), 활성화가 가열이 있는 것으로 나타났다 뇌의 특정 지역으로 기대되고espo대부분 얼굴 및 얼굴형 자극에 강하게 반응한다(Kanwisher et al., 1997).

파라히포캠팔 플레이스 영역(PA)

파라히포캄프장소(PPA)는 후측 파라히포캄프회(Parahippocampal gyrus)에 위치하며, 그 자체는 해마에 가까운 내측두엽에 포함되어 있다. 건물, 주택 및 기타 구조물과 같은 장소와 환경 장면을 실내와 실외에서 볼 때 PPA에서 신경 반응이 증가하여 붙여진 이름이다(Epstein & Kanwisher, 1998). 이것은 PPA가 다른 시각적 자극과 함께 제시될 때 활성화가 나타나지 않는다는 것이 아니다. – 건물도 아니고 얼굴도 아닌 익숙한 물체를 제시했을 때, PPA 내부에서도 어느 정도 활성화가 나타난다(Ishai et al., 2000). 그러나 파라히포캄프 지역에 피해를 본 환자들은 지형적 방향성, 즉 친숙하고 익숙하지 않은 주변을 항해할 수 없는 것을 보여주기 때문에 PPA는 건물과 장소의 시각적 처리와 관련이 있는 것으로 보인다(Habib & Sirigu, 1987). 시각적 처리의 외부에서는 파라히포캄팔 회오리는 공간 기억과 공간 탐색에 모두 관여한다(Squire & Zola-Morgan, 1991).

방추형 면 면적(FFA)

방추형 안면 부위는 방추형의 하측두피질 내에 위치한다. PPA와 유사하게, FFA는 시각적으로 처리하면 장소나 건물보다 더 높은 신경 활성도를 보인다(Kanwisher et al., 1997). 그러나 방추형 영역은 다른 자극에 대한 활성화도 보여주며 전문적 대상의 시각적 처리를 전문적으로 하도록 훈련될 수 있다. 과거 연구들은 조류 관찰자나 자동차 전문가와 같이 각각 새와 자동차의 특성을 식별하는 시각적 기술을 채택한 사람들에서 FFA의 활성화를 조사해왔다. 이들 전문가는 구체적인 시각적 전문지식을 위해 FFA 활성화를 발전시킨 것으로 나타났다. 다른 실험에서는 '그리스'를 사용하여 FFA의 전문지식을 개발할 수 있는 능력을 연구했는데, 이는 서로 다른 일련의 구성을 만들기 위해 조합될 수 있는 몇 가지 요소를 갖도록 생성되는 시각 자극이다. 이는 독특한 얼굴을 만들기 위해 다양한 얼굴 특징을 사용할 수 있는 것과 비슷하다. 참가자들은 서로 다른 특징으로 그리블을 구별할 수 있는 능력에 대해 교육을 받았고, FFA에서 주기적으로 학습을 통해 활성화되었다. 훈련 후 결과는 그리블 훈련이 증가함에 따라 FFA의 그리블 활성화가 시간이 지남에 따라 증가하는 반면 얼굴에 대한 FFA 반응은 실제로 감소한다는 것을 보여주었다. 이러한 결과는 시각 처리에서 FFA와 관련하여 세 가지 주요 결과를 제시하였다. 첫째, FFA는 얼굴을 독점적으로 처리하지 않는다. 둘째, FFA는 시각적 작업에 대해 '전문가'의 활성화를 보여주며 새로운 시각적 자극에 적응하도록 시간이 지남에 따라 훈련을 받을 수 있다. 마지막으로, FFA는 모든 자극에 대해 일정한 수준의 활성화를 유지하지 않는다.d 대신에 가장 자주 보는 자극이 그리블 연구(Gautier et al., 2000)에서 보듯이 FFA에서 가장 큰 활성화를 수신하는 방식으로 활성화를 '공유'하는 것처럼 보인다.

뇌내 FFA와 PPA의 [2]발달

일부 연구에서는 FFA와 PPA의 발달이 특정 시각적 과제의 전문화 및 뇌의 다른 시각적 처리 패턴과의 관계 때문이라고 제시하고 있다. 특히 기존 연구에서는 FFA 활성화가 눈앞의 시야를 처리하는 뇌의 영역 내에 있는 반면, PPA 활성화는 직접 시야에서 벗어나 주변 시력과 시야를 다루는 뇌의 영역에 위치한다는 것을 보여준다(Levy et al., 2001). 이는 FFA와 PPA가 이러한 시야에서 공통적인 시각적 과제 때문에 특정 전문화를 개발했을 수 있음을 시사한다. 얼굴은 흔히 눈앞의 시야에서 처리되기 때문에, 직접 시야를 처리하는 뇌의 부분 역시 결국 얼굴 인식과 같은 보다 상세한 업무를 전문으로 한다. 동일한 개념이 장소에 적용된다: 건물과 위치는 흔히 시야의 바로 바깥이나 개인의 주변부에서 전체적으로 볼 수 있기 때문에, 어떤 건물이나 위치 시각 특화는 뇌가 주변 시야를 다루는 영역 내에서 처리될 것이다. 이와 같이, 집이나 건물과 같이 흔히 볼 수 있는 모양은 뇌의 특정 영역, 즉 PPA에 특화된다.

참고 항목

참조

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