视觉处理

视觉处理是一个术语，用来指大脑使用和解释来自我们周围世界的视觉信息的能力。转换的过程中的光能量转换成有意义的图像是复杂的过程，是由无数的大脑结构和更高水平的认知过程变得容易。在解剖学水平上，光能首先通过角膜进入眼睛，在那里光线发生弯曲。在穿过角膜后，光穿过瞳孔，然后穿过眼睛的晶状体，在那里它被更大程度地弯曲并聚焦在视网膜上。在视网膜是一组称为光感受器的感光细胞所在的位置。有两种类型的光感受器：杆状和锥状。杆体对昏暗的光线敏感，而锥体能够更好地转换明亮的光线。光感受器与双极细胞相连，后者在视网膜神经节细胞中诱导动作电位。这些视网膜神经节细胞在视盘形成一束，视盘是视神经的一部分。每只眼睛的两条视神经在视交叉处相遇，来自每个鼻部视网膜的神经纤维在此交叉，导致每只眼睛的右半部分视野在视交叉处出现。左半球和右半球表示每只眼睛视野的左半部分。视束然后分支为两个视觉通路，所述geniculostriate途径和tectopulvinar途径，其发送视觉信息的视觉皮层的的枕叶更高级别处理。

视觉系统是分层组织的，具有在视觉处理中具有专门功能的解剖区域。低级视觉处理涉及确定投影到视网膜上的图像之间的不同类型的对比度，而高级视觉处理是指将来自各种来源的信息整合到意识中所表示的视觉信息中的认知过程。对象处理，包括对象识别等任务和位置，是高级视觉处理的一个例子。高级视觉处理取决于自上而下和自下而上的过程。自下而上的处理是指视觉系统使用传入的视觉信息的能力，这些信息以单向路径从视网膜流向更高的皮质区域。自上而下的处理是指使用先验知识和上下文来处理视觉信息并改变神经元传达的信息，从而改变它们对刺激的调整方式。除了视网膜之外，视觉通路的所有区域都能够受到自上而下处理的影响。有一种传统观点认为视觉处理遵循前馈系统，在该系统中存在一个单向过程，通过该过程，光从视网膜发送到更高的皮质区域，然而，各种研究表明，视觉处理依赖于前馈和反馈系统（Jensen等，2015；Layher等，2014；Lee，2002）。从猕猴早期视觉神经元记录的各种研究发现，有证据表明早期视觉神经元对其感受野和场景的全局背景中的特征都很敏感。另外两个猴子研究使用了电生理学寻找与猴子的前馈和反馈处理相关的不同频率（Orban，2008年；Schenden和Ganis，2005年）。对猴子的研究还表明，高级视觉区域的神经元对某些刺激具有选择性。一项在猕猴中使用单个单元记录的研究发现，中颞部视觉区域（也称为区域MT或V5）的神经元对方向和速度都具有高度选择性（Maunsell&VanEssen，1983年）。

但是也有一些公知的原因赤字更高级别的视觉处理的各种病症，包括视觉对象失认，面容失认症，topographagnosia，失读，色盲，akinetopsia，巴林特综合征，和astereopsis。这些缺陷是由与腹侧或背侧视觉流相关的大脑结构受损引起的(Barton2011)。

过去的视觉处理模型通过它们最敏感的特定刺激来区分大脑的某些区域；例如，海马旁区域(PPA)已被证明在呈现建筑物和场所场景时具有更高的激活(Epstein&Kanwisher,1998)，而梭形面部区域(FFA)主要对面部和面部样刺激做出强烈反应（Kanwisher等人，1997年）。

海马旁区（PPA）位于海马后回，它本身包含在内侧颞叶内，靠近海马。.它的名字来自于观察地点（如建筑物、房屋和其他结构）以及观察室内和室外环境场景时PPA中增加的神经反应（Epstein&Kanwisher，1998）。这并不是说PPA在与其他视觉刺激一起呈现时不显示激活-当呈现既不是建筑物也不是面孔的熟悉物体（如椅子）时，PPA中也有一些激活（Ishai等，2000）.然而，似乎PPA与建筑物和地点的视觉处理有关，因为海马旁区受损的患者表现出地形迷失方向，换句话说，无法在熟悉和陌生的环境中导航（Habib&Sirigu，1987）。在视觉处理之外，

梭状面区域位于梭状回的颞下皮层内.与PPA类似，FFA在视觉处理人脸时表现出更高的神经激活，而不是地点或建筑物（Kanwisher等，1997）。然而，梭状区域也显示出对其他刺激的激活，并且可以被训练为专门从事专业对象的视觉处理。过去的研究调查了接受专门视觉训练的人的FFA激活情况，例如鸟类观察者或汽车专家，他们分别采用了视觉技能来识别鸟类和汽车的特征。

事实证明，这些专家已经为他们特定的视觉专业知识开发了FFA激活。其他实验研究了使用“greebles”在FFA中发展专业知识的能力，这种视觉刺激产生的几个组件可以组合成一系列不同的配置，就像如何使用各种略有不同的面部特征来构建独特的面孔一样。参与者接受了通过不同特征区分greeble的能力的培训，并通过他们的学习定期测量FFA中的激活——训练后的结果表明FFA中的greeble激活随着时间的推移而增加，而FFA对面孔的反应实际上随着greeble训练的增加而减少。这些结果表明了关于视觉处理中FFA的三个主要发现：首先，FFA并不专门处理人脸；其次，FFA展示了“专家”视觉任务的激活，并且可以随着时间的推移进行训练以适应新的视觉刺激；最后，

一些研究表明，FFA和PPA的发展是由于某些视觉任务的专业化及其与大脑中其他视觉处理模式的关系。特别是，现有研究表明FFA激活落在处理直接视野的大脑区域内，而PPA激活位于处理周边视觉和直接视野之外的视觉的大脑区域（Levy等人，2001年）。这表明FFA和PPA可能由于这些视野内的共同视觉任务而发展了某些专业。因为人脸通常是在直接视野中处理的，所以大脑中处理直接视野的部分最终也会专注于更详细的任务，比如人脸识别.相同的概念适用于地点：因为建筑物和地点通常在视野之外或个人xxx被完整地查看，任何建筑物或地点的视觉专业化都将在处理xxx视觉的大脑区域内进行处理。因此，房屋和建筑物等常见形状在大脑的某些区域（即PPA）中变得专门化。