INFORMACIJOS APIE SPALVĄ APDOROJIMO SMEGENYSE STADIJOS

Abstract

Spalvinės informacijos apdorojimas regos sistemoje pereina keletą stadijų. Primatų spalvinė rega priklauso nuo trijų fotoreceptorių, kūgelių, kurie tiria matomą šviesą ir siunčia signalus kitai, oponentinių ląstelių stadijai. Šioje stadijoje nustatomi chromatiniai slenksčiai ir atliekamas paviršiaus spalvų suvienodinimas keičiantis apšvietai. Sugebėjimas skirti spalvinį toną absoliutaus slenksčio lygiu atskleidžia trečią, spalvų oponentiškumo, stadiją, kurioje apibūdinamos spalvų kategorijos, dar vadinamos unikaliomis spalvomis. Ši stadija jau reikalauja indėlio iš smegeninių spalvos analizės centrų (V4-komplekso, temporalinės-okcipitalinės žievės). Šio darbo tikslas: pristatyti pagrindinius eksperimentus, iliustruojančius oponentinių ląstelių ir unikalių spalvų indėlį į pirminį spalvinės regos lygį (pirma ir antra stadijos), ir aptarti, kokią įtaką visai regos sistemos struktūrai turės atskirų spalvos apdorojimo stadijų pažeidimas. Buvo atlikti dviejų tipų eksperimentai: • Asimetrinis spalvų sulyginimas, kai pateikiamas 2° stimulas centrinėje regos dalyje, apsuptas 20° arba 120° foninės aplinkos. • Spalvų sulyginimas centrinėje ir periferinėje regos lauko dalyje, nutolusioje 18° nuo centrinės dalies. Nustatyta, kad padidinant regimąjį lauką nuo 20° iki 120° ir adaptacijos laikui esant ne trumpesniam kaip 60 s, labai pagerėja spalvų konstantiškumas. O tai reiškia, kad spalvoms suvokti reikia informacijos iš viso regos lauko (panoraminė rega), ir šiai informacijai rinkti naudojamas tiek erdvinis, tiek laikinis integravimas. Panoraminės spalvinės informacijos apdorojimo hipotezę patvirtina ir tas faktas, kad, atliekant spalvų sulyginimą centrinėje ir periferinėje regos lauko dalyje, stabilios periferinės spalvos sutampa su unikaliomis spalvomis. Taigi, tikrasis spalvų suvokimas nebus vien paprastas receptorių signalų integravimas erdvėje ir laike, bet greičiau remsis keturiomis bazinėmis spalvomis ir jų maišymu visoje spalvų erdvėje. Be kita ko, dar turėtų būti tam tikra neuronų jautrumo ir selektyvumo spalvoms pusiausvyra. Todėl tikėtina, kad susiformuoja prisitaikantys neuroniniai ansambliai, kurie gali tiksliai nustatyti absoliučią spalvą ir turi mažą jautrumą spalvos skirtumams, arba gali tiksliai nustatyti spalvos skirtumą, bet tada apytiksliai nustatoma absoliuti spalva. Pagrindiniai žodžiai: spalvų konstantiškumas, spalvų sulyginimas, kūgelių kontrastas, unikalios spalvos, paskirstytoji struktūra. Stages for extracting colour information: How the brain processes colour Janus J. Kulikowski, Aušra Daugirdienė, Athanasios Panorgias, Ian J. Murray, Rytis Stanikūnas, Henrikas Vaitkevičius Summary Colour information is processed by many stages in the visual system. Primate colour vision relies on three photoreceptors, cones, which sample visible light and send signals to the second stage, cone–opponent units. Surprisingly this stage determines not only the threshold detection for chromatic patches, but also matching surface colours under various illuminations. Hue discrimination at detection thresholds reveals contribution of the third stage, colour-opponency, which determines colour categories, or unique hues. These hues remain constant for para-central, peripheral field locations, providing the reference for veridical vision. However, more challenging tasks of colour identification require contributions from higher colour centres (V4–complex, TEO, IT). The aim of this study is to present key experiments illustrating the contributions of the cone opponent stage and unique hues in low-level colour vision, whereas the effect of damage to various stages will be discussed in terms of the distributed representations in the visual system. The experiments showed that the colour apparatus uses signals derived from the entire visual field (i.e. panoramic viewing), perhaps using some form of spatial and temporal integration. This observation is supported by the fact that when a matching paradigm is used to compare peripheral and central colour samples, peripherally invariant hues correspond to unique hues. And, finally, there is a trade-off between sensitivity and selectivity, and it seems likely that neurons form flexible assemblies which can act together to extract either hue, giving fine hue discrimination but poor sensitivity, or extract contrast giving high chromatic sensitivity but having poor hue discrimination. Key words: colour constancy, colour matching, cone contrast, unique hues, distributed representations. Running Head: How the brain processes colour