Prosta komórka - Simple cell
| Prosta komórka | |
|---|---|
Pole receptywne typu filtra Gabora typowe dla prostej komórki. Niebieskie regiony wskazują na zahamowanie, czerwone ułatwienie
| |
| Detale | |
| Część | pierwotna kora wzrokowa |
| System | System wizualny |
| Terminologia anatomiczna | |
Komórka prosta w pierwotnej korze wzrokowej jest komórka, która odpowiada przede wszystkim zorientowane krawędzie i krat (słupki poszczególnych kierunków). Komórki te odkryli Torsten Wiesel i David Hubel pod koniec lat pięćdziesiątych.
Takie komórki są dostrajane do różnych częstotliwości i orientacji, nawet z różnymi zależnościami fazowymi, prawdopodobnie w celu wydobycia informacji o rozbieżności (głębokości) i przypisania głębi wykrytym liniom i krawędziom. Może to skutkować trójwymiarową reprezentacją „szkieletową” stosowaną w grafice komputerowej. Fakt, że sygnał wejściowy z lewego i prawego oka jest bardzo blisko w tak zwanych hiperkolumnach korowych, wskazuje, że przetwarzanie głębi zachodzi na bardzo wczesnym etapie, pomagając w rozpoznawaniu obiektów 3D.
Później odkryto wiele innych komórek o określonych funkcjach: (a) komórki z zatrzymanymi końcami, które, jak się uważa, wykrywają osobliwości, takie jak przecięcia linii i krawędzi, wierzchołki i zakończenia linii; b) komórki prętowe i kratowe . Te ostatnie nie są operatorami liniowymi, ponieważ komórka słupkowa nie reaguje, gdy widzi słupek będący częścią okresowej siatki, a komórka siatki nie reaguje, gdy widzi izolowany słupek.
Korzystając z matematycznego modelu Gabora ze składnikami sinusoidalnymi i cosinusowymi (fazami), złożone komórki są następnie modelowane poprzez obliczenie modułu złożonych odpowiedzi Gabora. Zarówno proste, jak i złożone komórki są operatorami liniowymi i są postrzegane jako filtry, ponieważ reagują wybiórczo na dużą liczbę wzorców.
Twierdzono jednak, że model Gabora nie jest zgodny z anatomiczną strukturą narządu wzroku, ponieważ skraca LGN i wykorzystuje obraz 2D rzutowany na siatkówkę . Azzopardi i Petkov zaproponowali model obliczeniowy prostej komórki, który łączy odpowiedzi modelowych komórek LGN z polami recepcyjnymi (RF). Nazywają to modelem kombinacji RF (CORF). Oprócz selektywności orientacji, wykazuje tłumienie orientacji krzyżowej , strojenie orientacji niezmiennej kontrastu i nasycenie odpowiedzi. Te właściwości są obserwowane w prawdziwych prostych komórkach, ale nie posiada ich model Gabora . Za pomocą symulowanej odwrotnej korelacji wykazali również, że mapę RF modelu CORF można podzielić na wydłużone regiony pobudzające i hamujące typowe dla prostych komórek.
Lindeberg wyprowadził określone aksjomatycznie modele prostych komórek w kategoriach kierunkowych pochodnych afinicznych jąder Gaussa w dziedzinie przestrzennej w połączeniu z czasowymi pochodnymi nie-przyczynowych lub czasowo-przyczynowych jąder skali-przestrzeni w domenie czasowej i wykazał, że ta teoria zarówno prowadzi do przewidywań dotyczących pól recepcyjnych z dobrą jakościową zgodą z biologicznymi pomiarami pola recepcyjnego przeprowadzonymi przez DeAngelis et al. i gwarantuje dobre właściwości teoretyczne matematycznego modelu pola receptywnego, w tym właściwości kowariancji i niezmienności w warunkach naturalnych przekształceń obrazu.
Historia
Komórki te odkryli Torsten Wiesel i David Hubel pod koniec lat pięćdziesiątych.
Hubel i Wiesel nazwali te komórki „prostymi” w przeciwieństwie do „ złożonej komórki ”, ponieważ mają one następujące właściwości:
- Mają wyraźne regiony pobudzające i hamujące.
- Te regiony są zgodne z właściwością sumowania.
- Regiony te mają wzajemny antagonizm - regiony pobudzające i hamujące równoważą się w rozproszonym oświetleniu.
- Możliwe jest przewidzenie odpowiedzi poruszających się bodźców na podstawie mapy regionów pobudzających i hamujących.
Niektórzy inni badacze, tacy jak Peter Bishop i Peter Schiller, stosowali różne definicje komórek prostych i złożonych.