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《001视像整体特征在人类初级视皮层上的稀疏表象 脑功能成像的证据》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、2008年第53卷第11期:1296~1304《中国科学》杂志社论文SCIENCEINCHINAPRESS视像整体特征在人类初级视皮层上的稀疏表象:脑功能成像的证据①②*③④②⑤⑥①②⑦赵松年,姚力,金真,熊小云,邬霞,邹琪,姚国正,蔡晓红,刘一军①中国科学院大气物理研究所大气边界层物理和大气化学国家重点实验室,北京100029;②北京师范大学信息科学与技术学院,认知神经科学与学习国家重点实验室,北京100875;③中国人民解放军北京306医院脑功能中心磁共振成像研究室,北京100101;④国家自然科学基金委员
2、会电子和信息系统学部,北京100085;⑤北京交通大学计算机科学技术学院,北京100044;⑥北京大学信息科学中心,北京100871;⑦UniversityofFloridaMcKnightBrainInstitute,FL32610,USA*联系人,E-mail:yaoli@bnu.edu.cn2008-03-03收稿,2008-04-25接受国家自然科学基金(批准号:60371045,60628101)和国家高技术研究发展计划(批准号:2006AA01Z132)资助项目摘要在视皮层表象的fMRI研究中设计了
3、两类视觉刺激图像:一类是高分辨率人脸图像和关键词对应的线条图;另一类是完整的几何视错觉图和对应的非完整的几何视错觉图.这两类视觉视像整体特征刺激图像的特点是,各自具有相同的大尺度特征和不同的细节,能够保证实验结果的可比fMRI实验性.在时段fMRI实验中,采用第一类视觉刺激;在事件相关的fMRI实验中,采用第二类视初级视皮层觉刺激.实验结果表明,视皮层对具有相同的轮廓与形状,而细节不同的视觉刺激表现出近稀疏表象似不变性.本质上,这是视皮层对于图像中的整体特征的同步化响应与高级皮层区的形状感整合知对V1皮层反馈作
4、用的协同效果,是整体特征整合的体现,同时也是稀疏化表象策略和分反馈布式群编码的体现.可比性[9]外部世界或视觉图像在视皮层上是如何表象的?主要是由P细胞传送的.在视皮层V1上先出现边[1]在Marr之后的20多年中,这仍然是当前在系统水缘、轮廓特征,以便首先检测外界客体的基本特征,平上研究视觉信息处理的重要的并受到广泛关注的识别和区分它所属的类别,随后(平均约100ms)出现[2]问题.无论是Hubel和Wiesel发现的V1皮层简单细的细节信息则用于进一步地做出类内不同个体的识[10]胞的局域、朝向和带通的选
5、择特性,还是V1皮层的别,这个特点早已在10多年前由Young和[3~6][7,8][11]稀疏表象策略或者是同步化响应的整合作用,Yamane在颞下皮层的微电极实验中所证实.本质上都与视觉如何处理图像中的大尺度特征有关,目前一些相关的研究认为,从视网膜到视皮层,[9,12]也就是说,视觉表象是如何以多种尺度把图像的性神经元群逐渐增加了组合特征的选择性,初级视[1]质表达清楚的,特别是V1皮层是怎样处理视像中皮层对来自视网膜的图像采用了在空间上分布式的[13]的边缘、轮廓甚至形状特征的,是一个值得研究的重稀疏编
6、码策略,为后续的信息加工提供了更加有[14]要课题.效的表象.视觉计算模型所得的结果表明,稀疏对视网膜→外膝体→视皮层的信息传输通路,编码(也就是用数目最少的活性神经元来表示一幅视电生理实验已证实,视觉图像的轮廓、边缘等特征主像)对记忆而言,可以增加存储容量,便于大脑实现[15,16]要是由M细胞传递的;而细节信息(如纹理特征等)则按内容检索.由于高级皮层区形状感知的反馈1296www.scichina.comcsb.scichina.com论文[17~19]作用,视皮层对外部刺激的活性降低了,人类是相似的,表
7、现出近似不变性.初步分析认为,这是视皮层细胞的感受野对朝向、带宽和局域特征有很强视皮层对图像中整体特征的同步化响应与高级皮层的选择性,它更易于对视像中的整体特征做出响应,区的形状感知对V1皮层反馈作用的协同效果,是整[20]因而是稀疏表象的基础.现在,基于稀疏表象的体特征整合的体现;同时也是稀疏化表象策略的体[21]视觉不变性理论开始得到一些间接实验证据的支现,即用最少的活性神经元(也就是视皮层区消耗最持.不过,由计算模型得出的V1皮层稀疏编码的结少的能量)来表达一幅视像.[22]果是高度假设性的,这类研究尚未
8、指明视觉系统1方法是如何理解或感知外部世界自然场景的统计结构的,采用两类不同的视觉刺激图像分别进行了fMRI稀疏编码的策略在生物视觉中又是如何实现的,许实验.实验1采用了时段设计方法(blockeddesign),多研究工作仍然是阐述实现稀疏编码的神经网络学实验2采用了事件相关设计方法(event-relatedde-[23,24]习模型与算法.sign).通过预实验检验了这两种方法的
