Sensation and Perception – Vision PDF

Preview

Summary

Online with Dr. Poole...

Description

Se n s a t i o na n dPe r c e p t i o n–Vi s i o n







  

 

  









Vi s i o ni st h es e n s o r ymo d a l i t yt h a tt r a n s f o r msl i g hti n t oap s y c h o l o gi c a le x p e r i e n c eo ft he s i g n i fic a n ts t e p si nt h i st r a n s f o r ma t i o na n ds t r a t e gi e st ha ty o u rb r a i nu s e st oa c hi e v et hi s vi s u a lu n d e r s t a n di n go ft hee n v i r o n me n t . Yo ul o o ku pa tt h es ky , a n dt h o u s a nd so fp h o t o nsf r o md i s t a n ts t a r sc o mec r a s h i n gi n t o y o u rr e t i n a , al i g h t s e n s i t i v es t r u c t u r ea tt h eb a c ko fT o u g hl u c k :i no n et h o us a n d t ho fa s e c o n d ,t h i sl i t t l ebi tofl i g hte n e r gyb e c o me st h ef ue lt oap h o t o c h e mi c a lr e a c t i o nk no wn a sLi g h tb r i n gst h ewo r l dt oy ou . a l s ot e l lh o wq u i c k l yab a l li smo v i n gi ny o urd i r e c t i o n( Wi l li th i ty ou ?Fi r s t ,l i g hte nt e r s t h ee y e b a l lt h r o ug hat i n yh o l ekno wna st h ep up i la n d ,t h a n k st ot h er e f r a c t i v ep r o p e r t i e s ofy ou rc o r n e aa n dl e n s , t hi sl i g h ts i g n a lg e t sTh e r e ,l i g h ti st r a n s d u c e di nt on e u r a le ne r g y b ya b o ut2 0 0mi l l i o nTh i si swh e r et h ei n f o r ma t i onc a r r i e db yt hel i g h ta b o u td i s t a n t ob j e c t sa n dc o l o r ss t a r t sb e i n ge n c o d e db yo u rb r a i n . Th e r ea r et wodi ffe r e n tt y p e sofp h ot o r e c e p t o r s :r o dsa n dc o n e s . h u ma ne y ec o n t a i n smo r er o d st h a nc o n e s . Ro d sg i v eu ss e n s i t i v i t yu n d e rd i ml i g h t i n gCo n e sa l l o wust os e efin ede t a i l si nb r i g ht l i g h ta n dCo n e sa r et i gh t l yp a c k e da r o u ndt h ef o v e a( t h ec e n t r a lr e g i o no ft h er e t i n a be h i n dy o u rp u p i l )a n dmo r es p a r s e l ye l s e wh e r e . Butv i s i o ni sf a rmor ec o mp l e xt h a nj us tc a t c h i n gph o t o n s . Att h ef o v e a ,v i s u a li n f or ma t i o ni se n c o de da ta r m’ sl e n g t h )s ot h a te v e n t u a l l yt h eb r a i n c a nr e c o n s t r u c ti ng r e a td e t a i lfinev i s u a ld i ffe r e n c e sf r o ml o c a t i o n sa twh i c hy o ua r e di r e c t l yl o o ki n g . l o t so fl i g h ta n di ti ss l o wg oi n g( ne u r a l l ys p e a ki n g ) . d i ffe r e nte n c o d i n gs t r a t e g y :de t a i li ss a c r i fic e di ne x c h a n g ef o rs e ns i t i v i t y . t od e t e c td i ms i g n a l su n d e rv e r yl o wl e v e l so fl i g ht ,a swe l la sd e t e c ts u d d e nmo v e me n t si n We l l , y o umi g h tt h i n kt ha tt hee y ewo u l dd os ome t h i n gl i k er e c o r dt h ea mo u n to fl i g h ta t e a c hl o c a t i o ni nt h ewo r l da n dt h e ns e n dt h i si n f o r ma t i o nt ot h ev i s u a l p r o c e s s i n ga r e a so f t h eb r a i n( a na s t o u nd i n g3 0 %o ft h ec o r t e xi si nflu e n c e db yvi s u a ls i g n a l s ! ) . Ass o o na sp h o t o r e c e p t o r sc a p t u r el i g ht ,t h ene r v o u sTh ebr a i n , i tt u r n sou t ,c a r e sl i t t l e a b o u tt h eo v e r a l la mo u n to fl i g htc omi n gf r omRa t h e r ,i twa n t st ok no w:d o e st h el i g h t c o mi n gf r o mt h i so n epo i ntd i ffe rf r omt h el i g h tc o mi n gf r o mt h ep o i n tne xtt oi t ? di ffe r e nc ei nl i g h t —t hec o nt r a s t —be t we e nt h el i g htc o mi n gf r o mt h es ki ni ny ou rh a n d a n dt hel i g h tc o mi n gf r o mt het a b l eu n d e r n e a t h . t ofindt h er e g i o n si nt h ei ma g ewh e r et h ed i ffe r e n c ei nl i g h tb e t we e nt woa d j a c e n tp o i n t s i sTwop o i n t so ny o urs ki nwi l lr e fle c ts i mi l a rl e v e l so fl i g h tb a c kt oy o u , a swi l lt wo c o n t o urb e t we e ny o u rh a n da n dt h et a b l ewi l lr e fle c tv e r yd i ffe r e n tl i g ht . Th ef a c tt ha tt h eb r a i ni si n t e r e s t e di nc od i n gc o nt r a s ti nt h ewo r l dr e v e a l ss o me t hi n g de e p l yi mp o r t a n ta b o utt hef o r c e st h a td r o v et h ee v o l u t i ono fo u rb r a i n :e n c od i n gt h e a b s o l ut ea mo u n to fl i g hti nt h ewo r l dt e l l susl i t t l ea b o utwh a ti so u tt h e r e . Buti fy o urb r a i nc a nde t e c tt h es ud d e na p p e a r a n c eo fad i ffe r e n c ei nl i g h ts o me wh e r ei n f r o n to fy o u , t he ni tmu s tb et h a tTh a tc o n t r a s ts i g n a li si n f o r ma t i o n .



  



    

     



  

Th er e s to fy o urv i s u a ls y s t e mwi l lwo r kh a r dt od e t e r mi n ewh a tt h a tt h i n gi s , b uta s q ui c k l ya s1 0msa f t e rl i g h te n t e r sy o u re y e s ,g a n g l i o nc e l l si ny o u rr e t i n a eh a v ea l r e a d y e n c o d e da l lt h ed i ffe r e n c e si nl i g h tf r o mt h ewo r l di nf r o n to fy o u. Co n t r a s ti ss oi mp o r t a n tt h a ty ou rn e u r o n sg oo utoft h e i rwa yno to n l yt oe n c o d e di ffe r e nc e si nl i g h tb utt oe x a g g e r a t et ho s ed i ffe r e n c e sf o ry o u ,l e s ty oumi s st h e m. v i aap r o c e s sk n o wna sl a t e r a li n h i b i t i o n. Wh e nan e u r o ni sfir i n gi nr e s p o n s et ol i g h t , i tp r od uc e st wos i g n a l s :a no u t p uts i g n a lt o pa s so nt ot h ene xtl e v e li nv i s i o n , a n dal a t e r a ls i gn a ln e u r o n sa r el i k e l yr e s p o n di n gt ot h e s a mel i g h tc o mi n gf r o mn e a r b yl o c a t i on s ,s ot h i sThema g n i t u d eo ft h el a t e r a li n h i b i t o r y s i g n a lan e u r onb i l l i o n so fph o t o n se n t e ry o ure y e ba l l se v e r ys e c on de n t e r i n gy o u re y e s . d i ffe r e ntp r o p e r t i e so ft h et wot y pe so ff orp r o c e s s i n gl i g h twh e np h o t o n sa r es c a r c e( j u s t as i n g l ep h o t o nc a nma k ear o dfir e ! ) ,b u ti tt a k e st i met or e p l e ni s ht h evi s u a lp i g me n t br i g htc o n d i t i o n s ,r o d sa r eq u i c kl yb l e a c h e df a s t e rt h a nr o d s ’p h o t o p i g me n t s ,a l l o wi n g t h e mt oke e pu pwh e np h o t on sa r ea b u nd a nt . Wh a th a pp e nswh e ny o ua br u p t l yc h a n g el i g h t i n gc o ndi t i o n s ?Un d e rb r i g h tl i g ht , y o u r r o d sa r eb l e a c h e d . f r o md a r kt ob r i g h tl i g h t( a sy o ue x i tat un n e lo nah i g h wa y , f ori n s t a n c e ) ,y o u rr o d swi l l beb l e a c he di nab l a z ea n dy o uwi l lb eb l i n de db yt h es ud d e nl i g htf o ra b o u t1s e c o n d. h i g h e rl e v e lo fl i g h t . As i mi l a r , b u tmo r es u b t l e ,a d j u s t me n to c c u r swh e nt h ec h a n g ei nl i g h t i n gi sn ots o dr a s t i c . Th i n ka bo u ty ou re x pe r i e n c eo fr e a d i n gabo o ka tn i g h ti ny o u rb e dc o mp a r e dt or e a d i n g l i g h tb u l b si ny o u rr o o ma r eno tp r o d u c i n gt h eb i l l i o n so fp h o t o n st h a ty o ue n c o u n t e r ou t s i de . I nb o t hc a s e s , y o uf e e lt h a ty o u re x p e r i e n c ei st h a to fawe l l l i te n v i r o n me n t . o n ee x p e r i e n c ea smi l l i o nso ft i me sb r i g ht e rt h a nt h eo t h e r . o fp e r c e pt i o n )i sn o tp r o p o r t i on a l :s e e i n gt wi c ea sma n yp h o t o n sd o e sno tp r o d u c ea s e ns a t i o no fs e e i n gt wi c ea sb r i g h tal i g h t . Th ev i s u a ls y s t e mt u n e si nt ot h ec u r r e n te x p e r i e n c eb yf a v o r i n gar a n g eo fc o n t r a s tv a l u e s t h a ti smo s ti n f or ma t i v ei nt h a te n v i r o n me n t( Ga r dne re ta l . , 20 0 5 ) . Th i si st h ec o n c e p tofc o nt r a s tg a i n :t h ev i s ua ls y s t e md e t e r mi n e st h eme a nc o n t r a s ti na s c e n eWh a th a p p e n so n c ei nf o r ma t i o nl e a v e sy o u re y e sa n de n t e r st h eb r a i n ?s p l i t sa nd pr o j e c t st o wa r d st wod i ffe r e n tp a r t so ft h eb r a i n . r e g a r d i n gr e fle x i v ee y emo v e me n t sa r ec o mp u t e di ns ub c o r t i c a lr e g i o n s , t h ee v o l u t i o n a r i l y Re fle x i v ee y emo v e me n t sa l l o wy o ut oq u i c kl yo r i e n ty o u re y e st o wa r d st h a te v e n t ua l l y a l l o wy o ut oh a v eav i s u a le x p e r i e n c eo ft hewo r l d, a l lh a p p e ni nt h ec or t e x , t h e e v ol u t i o n a r i l yn e we rr e gi o no ft heb r a i n . c o n t r a s ti nf o r ma t i o na r r i v i n gf r o mt h ee y e s , n e u r onswi l ls t a r tc o mp u t i n gi n f o r ma t i o n a b o u tc o l o ra nds i mp l el i n e s ,d e t e c t i n gv a r i o u so r i e n t a t i o n sa n dt h i c kn e s s e s . s i g n a l sa r ea l s oc o mp u t e d( Hu b e l&Wi e s e l , 1 9 6 2 ) . Asi n f o r ma t i o nb e g i n st oflo wt o wa r d so t h e r“ h i g h e r ”a r e a so ft h es y s t e m, mo r ec o mp l e x Fo re x a mp l e ,e d g e sa r ea s s i g ne dt ot h eo b j e c tt owhi c ht h e yb e l o n g , b a c k gr o u n d sa r e s e pa r a t e df r o mf o r e gr o un d s , c o l o r sa r ea s s i g n e dt os u r f a c e s ,a n dt h eg l o b a lmo t i o no f ob j e c t si sc o mp u t e d .

    



  

 





    

b r a i na r e a s . Fo ri ns t a n c e ,a na r e ac a l l e dMTp r o c e s s e sg l o b a l mo t i o ni n f or ma t i o n ;t h ei ni d e n t i f yi n g ob j e c t sf o rwhi c hfin ed i s c r i mi n a t i o nsa r er e q u i r e d ,l i k ef a c e s . b r a i nr e g i o ns pe c i a l i z e di nl e t t e ra n dwo r dp r o c e s s i n g . Th e s ev i s ua l r e c o g ni t i o na r e a sa r el o c a t e da l on gt hev e nt r a lp a t h wa yo ft h eb r a i n( a l s o kn o wna st h eWh a tp a t h wa y ) . r e g i o n sa l o n gt h ed o r s a lp a t h wa y( o rWh e r e a n d Ho wp a t h wa y )wi l lc o mp u t ei n f o r ma t i o n a b o u ts e l f -a n do b j e c t mo t i on , a l l o wi n gy out oi n t e r a c twi t ho b j e c t s , n a v i g a t et h e e n vi r o n me n t , No wt ha ty o uh a v eab a s i cu nd e r s t a n d i n go fh o wy ou rvi s u a ls y s t e mwo r k s , y o uc a na s kb ec o mpu t e dwi t hi n f o r ma t i o nc o mi n gf r omas i n g l ee y e . Hu ma n s ,l i k emo s tp r e d a t o r s , ha v et woe y e sp o i n t i n gi nt h es a medi r e c t i on , e n c o d i n ge y e s no to n l yp r o v i d e sy o uwi t ht woc h a n c e sa tc a t c h i n gas i g n a li nf r o n to fy o u , b u tt h emi n u t e di ffe r e nc ei npe r s p e c t i v et ha ty o ug e tf r o me a c he y ei su s e db yy o u rb r a i nt or e c o n s t r uc t t h eTh i si snoe a s yf e a t :t h es i g n a li ne a c he y ei sat wo d i me n s i o n a lp r o j e c t i o no ft h e wor l d ,l i k et wos e p a r a t ep i c t u r e sd r a wnu p o ny o u rr e t i n a e . e ffor t l e s s l yp r o v i d e sy o uwi t has e n s eo fd e p t hb yc omb i n i n gt h o s et wos i g na l s . e xp e r i e n c ea b o u ts p a t i a li nf o r ma t i o n . Fo ri ns t a n c e ,y ou rvi s u a ls y s t e ml e a r nst oi nt e r p r e th o wPe r h a p so n eo ft h emo s tb e a u t i f ul a s pe c t so fv i s i o ni st her i c h n e s so ft h ec ol o re x p e r i e n c ehu ma nc ol o re x p e r i e n c ei swh a ti t i s . c o l o rp h ot o r e c e p t o r s , whe r e a sh u ma n sh a v e3,c h i c k e n sh a v e4 ,a ndma n t i ss hr i mph a v e 16 . d i ffe r e ntn e e d sa n du s e sc o l o rp e r c e p t i o nt os i g n a li nf o r ma t i o na bo u tf o o d , r e pr o d u c t i o n , Fo re x a mp l e ,h u ma n sh a v eas p e c i fics e n s i t i v i t yDe t e c t i n gt he s es u b t l es i g n a l si sa d a p t i v e i nas o c i a ls p e c i e sl i k eHo wi sc o l o rc o de di nt h eb r a i n ?Th et wol e a di n gt h e o r i e so fc o l o r pe r c e p t i onwe r ep r op o s e dHe l mh ol t z( 1 8 6 7) , p r o p o s e dt h a tt h ee y eh a dt h r e edi ffe r e n t t y p e so fc o l o r s e n s i t i v ec e l l sb a s e do nt heo b s e r v a t i o nt h a ta n yon ec o l o rc a nbe r e p r o du c e db yc o mb i n i n gl i g h t sf r o mt h r e eI fy o uc a na d j us ts e p a r a t e l yt h ei nt e n s i t yo f e a c hl i g h t , a ts o mep o i n ty o uwi l lfin dt h er i g htc omb i n a t i o no ft h et h r e el i g h t st oma t c h a n yc o l o ri nt h ewo r l d. e n o u g ha tap i x e l ,y o uwi l lfin dt h a ti ti sc o mp o s e do fab l u e ,ar e d ,a ndagr e e nl i g h t ,o f v a r y i n gLc o n e s( a l s okn o wna sb l u e ,g r e e n ,a ndr e dc o n e s , r e s pe c t i v e l y )t h a ta r es e n s i t i v e t ot hr e ed i ffe r e n twa v e l e n g t h sofl i gh t . Ar o u n dt h es a met i me ,He r i n gma d eap u z z l i n gd i s c o v e r y :s o mec o l o r sa r ei mp os s i b l et o Wh e r e a sy o uc a nma k ey e l l o wi s hg r e e n s ,b l u i s hr e d s , g r e e n i s hb l u e s , a n dr e d d i s hy e l l o ws b yc o mb i n i n gt woc o l or s , y o uc a nn e v e rma k ear e d d i s hgr e e no rab l u i s hy e l l o w. v i at h r e eo pp o n e n tc h a nn e l s( r e d g r e e n ,b l u e y e l l o w, a ndb l a c k whi t e ) . c o l o r sa r ee n c o d e da sd i ffe r e n c e sb e t we e nt woh u e sa ndn o ta ss i mp l ec omb i n a t i o n so f hu e s . Ag a i n ,wh a tma t t e r st ot h eb r a i ni sc o nt r a s t . t h es t r o n g e rc o l o ri sp e r c e i v e da ndt h ewe a k e ro nei ss u p p r e s s e d . t h ey e l l o ws i g n a lc o me sf r o m, i tt u r n so u tt h a ti ti sc omp ut e db ya v e r a g i n gt heM-a n dLc o n eSo met h i nkt h a tt he ya r e :t h er e d g r e e nc o nt r a s t , f o re x a mp l e ,i sfin e l yt u ne dt o de t e c tc h a n g e si nh u ma ns ki nt o nes oy o uc a nt e l ldo g , l o o ka tt hes u ns e ta nda s ky o u r s e l f , wh a tc o l o rd o e smydo gs e e ?Son o w, y o uc a na s ky o ur s e l ft h eq ue s t i o n :d oa l lh u ma n s

 





 

  

e x pe r i e n c ec o l o ri nt h es a mewa y ?af e wwo me nwh oa c t u a l l yh a v ef o u rd i ffe r e n ts e t so f c o n e si nt h e i re y e s ,a n dr e c e ntr e s e a r c hs u g g e s t st ha tt h e i re x p e r i e n c eo fc o l o rc a nb e( b u t no ta l wa y si s )r i c he rt h a nt h eo n ef r o m As l i gh t l ydi ffe r e n tqu e s t i o n,t ho u g h ,i swh e t h e ra l l t h r e e c o n e dp e o p l eh a v et h es a mei n t e r n a le x p e r i e n c e so fc o l o r s :i st her e di n s i d ey o ur he a dt h es a mer e di ns i d ed i ffe r e nc e si nt h ewa ywep e r c e i v ec o l o r . Asi tt u r n so u t , n o ta l lc u l t u r e sc a t e g or i z ec o l o r si nwo r l dwo u l dc a l lt h e“ s a me ”c ol o r ,a s c a t e g o r i c a l l yd i ffe r e n tc ol o r s . Gu i n e a ,f o ri n s t a n c e ,a p p e a rt oe x p e r i e n c eg r e e ns ha de st h a td e n ot el e a v e st h a ta r ea l i v ea s be l o n g i n gt oa ne n t i r e l yd i ffe r e n tc o l o rc a t e g o r yt h a nt h es o r to fg r e e ns h a d e st ha tde n o t e Ru s s i a n s , t oo ,a p p e a rt oe x p e r i e n c el i g h ta n dd a r ks h a d e sofb l u ea sdi ffe r e n tc a t e g o r i e so f c o l o r s , i nawa yt h a tmo s tWe s t e r ne r sd on o t . Fu r t h e r ,c u r r e n tb r a i ni ma gi n gr e s e a r c hs u gg e s t st h a tp e o pl e ’ sb r a i n sc ha n g e( i n c r e a s ei n wh i t e ma t t e rv ol u me )wh e nt h e yl e a r nn e wc o l orc a t e g or i e s !o nh o wp e o p l eu s ea n d e x pe r i e n c ec o l o r sa c r o s st h egl o be . Fo re x a mp l e ,whe ny o umo v ey ou rh e a di no n ed i r e c t i o n , y o u re y e sr e fle x i v e l yi n t e g r a t i n g i n f o r ma t i o nf r o mb o t ht hev i s u a la ndt h ev e s t i b u l a rs y s t e m( wh i c hkn o wsa b o u tr e fle x i v e l y mo v et oc o mp e n s a t et h emo v e me nto fy o u rh e a da n dh o wt hei ma g eoft h efin g e rFi n a l l y , vi s i o ni sa l s oof t e ni mp l i c a t e di nab l e nd i n g o f s e n s a t i o n sp h e n o me no nkn o wna s Sy n e s t h e s i ao c c u r swh e no n es e n s or ys i gn a lg i v e sr i s et ot woo rmo r es e n s a t i o n s . Th emo s tc o mmo nt yp ei sg r a p h e me c o l o rs y n e s t h e s i a . as e ns a t i o no fc ol o ra s s o c i a t e dwi t hs pe c i ficl e t t e r s , n u mb e r s ,o rwo r d s :t h en u mb e r1 mi g h ts y n e s t he s i abl e n ds e n s a t i o n sf r o me nt i r e l yd i ffe r e n ts e n s or ymo da l i t i e s , l i k et a s t e a n dc ol o ro rmu s i ca n dc ol o r :t h et a s t eo fc h i c k e nmi gh te l i c i tas e ns a t i o no fg r e e n ,f o r e x a mpl e ,a n dWea r ea ta ne x c i t i n gmo me n ti no u rs c i e n t i ficu n d e r s t a n d i n go fv i s i o n . t og e taf u nc t i o n a lu n d e r s t a n d i n go ft h evi s u a ls y s t e m. l i g h ts i g n a l sa swed o) , b u twea r eg e t t i n gt h e r e . c i r c u i t st h a tc a nb ei mp l a n t e do nt h eb a c ko ft h ee y e b a l lo fb l i n dpe o pl et h a tc o n n e c tt o vi s u a lAn du s i n gf u n c t i o n a lma g n e t i cb r a i ni ma g i n g ,weCo n s i de rt h i s :i fv i s i o ni sa c o n s t r u c t i o np r o c e s st ha tt a k e st i me , wh a t e v e rweYe t , h u ma n sc a nd oa ma z i n gt i me s e ns i t i v ef e a t sl i k eI ta p p e a r st h e nt h a taf u nda me nt a lf u n c t i o no fv i s i o ni sn otj u s tt o kn o wwh a ti sh a p pe n i n ga r ou n dy o un o w, b u ta c t u a l l yt oma k ea na c c u r a t eUn d e r s t a nd i n g ho wt hi sf u t u r e o r i e nt e d , p r e di c t i v ef u n c t i o no fv i s i o ni sa c h i e v e di nt h eb r a i ni sp r o b a b l y t h en e xtb i gc h a l l e n g ei nt h i sf a s c i n a t i n gr e a l mo fr e s e a r c h ....