The role of contrast and size in motion perception: Behavioral and neuroimaging study of center-surround interactions in primary visual cortex (V1) and middle temporal area (MT+)
Kontrast ve büyüklüğün hareket algısındaki rolü: Kortikal bölge v1 ve MT'deki çevre ve merkez etkileşimlerinin fMRI ve davranışşal deneylerle incelenmesi
- Tez No: 527907
- Danışmanlar: DOÇ. DR. HÜSEYİN BOYACI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Psikoloji, Psychology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Nörobilim Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 70
Özet
Davranışşal deneyler, izleyicinin hareket eden görsel uyaranın yönünü tayin etme becerisinin uyaranın boyutunun büyümesiyle attığını, fakat bu artışın uyarıcı düşük kontrasta sahipse gerçekleştiğini, yüksek kontrasta sahipse de yönü tayin etme becerisinin düştüğünü göstermiştir. Kortikal bölge“orta temporal”(MT+) deki nöronlarının alım alanı organizasyonunun bu gözlemlenen konrast- büyüklük etkileşiminden kaynaklanan algı etkisine sebep olduğu ileri sürülmiştür. Bu önermeyi destekeyen deliller de temin edilmiştirdir literatürde. Fakat, daha önceki araştırmalar, MT bölgesinin aktivitesinin bahsedilen algısal etkiye yol açan tek sorumlu bölge olduğunu kesin bir şekilde test edip göstermemiştir. Bu araştırmada, hareket algısında büyüklük-kontrast etkileşimini işleyen bölgeyi bulmak amaçlanmaktadır. Bu sebeple, görsel korteks (V1) ve MT+'nin aktivite grafiklerinin algısal sonuçlara olan rolünü incelenmektedir. İlk olarak, davranışşsal deneylerle küçük ve büyük (1.67 ve 8.05 derece) boyutlarda hareket eden ve düşük (% 2) veya yüksek (% 99) kontrast seviyesinde Gaborları çevresel bölgede (fiksasyon bölgesine uzaklık sağdan ve soldan 8.02 derece) göstererek literatürdeki sonuçları doğrulayan sonuçları bulduk. Hareket yününün doğru ayırt edildiğini gösteren eşik değerleri (% 79) iki-alternatif zorunlu seçenek (2AFC) tasarımı ile on bir kişi için ölçüldü. Daha önceki araştırma sonucları ile örtüşerek, hareket yönünü doğru ayırt eden eşik değerinin uyarıcı düşük kontrasta sahipken uyarıcının büyüklüğünün artmasıyla azaldığını; yüksek kontrastlıyken ise, uyarıcının büyüklüğünün artmasıyla birlikte arttırdığını gözlemledik. Araştırmanın ikinci aşamasında altı katılımcı, davranışşsal deneydeki uzaysal ve kontrast seviyelerin aynı tutulduğu blok tasarımlı fMRI araştırmasına katıldı. Biz ilk olarak her katılımcı için, yer-belirleme çekimleri ile V1 ve MT+ bölgelerini temsil eden ilgi alanları (ROI) belirledik. Daha sonra, bu bölgeler içerisinde bağımsız bir 'yer belirleme' (localizer) ile küçük boyutta (1.06 derece) uyarıcıyı işleyen 'alt bölge' (sub-ROI) belirledik. Bu kurgu sayesinde, büyük ve küçük boyuttaki uyarıcıların bütün çekim boyunca alt-bölgeyi uyarmasına izin verdik. Bu sayede, alt bölgede gözlemlenen fMRI aktivitesi değişikliği çevrenin merkeze olan etkisini ön plana çıkaracaktı. Uyarıcının merkezine verilen MT+ aktivitesinin ̧cevresel bölge düşük kontrasta sahipken arttığını, yüksek kontrasta sahipken değişmediğini gözlemledik. Bununla birikte, uyarıcının merkezine verilen V1 aktivitesininin çevresel bölge yüksek kontrasta sahip olduğunda arttığını, düşük kontrasta sahipken değişmediğini gözlemledik. Diğer bir deyişle, uyarıcı düşük kontrasta sahip olduğunda, çevresel bölgenin merkezi işleyen MT+ nöronlarına etkisinin destekleyici (facilitative) oldug ̆unu gözlemledik. Bu nöronal iyilişme (neural facilitation) davranışşal deneydeki düşük kontrastlı uyarıcının büyüklüğünün artmasıyla gözlemlenen performans artışını açıklar niteliktedir. Bu sonuçlar, merkez-çevre etkileşiminin V1 ve MT+ bölgeleri için ayrıştığını, büyüklük-kontrast etkileşiminin MT+ bölgesinde başladığına delil göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Behavioral experiments have demonstrated that observers' ability to discriminate the drift direction of a grating improves as its size increases if the grating has a low contrast, and deteriorates if it has a high contrast. It has been proposed that receptive field organization in middle temporal (MT+) visual area underlies this counter-intuitive perceptual effect. Supporting evidence for this proposal has been provided in literature. However, previous studies have not unequivocally showed that MT+ is the sole area whose activity underlies the perceptual effect. Here, we investigate the activity patterns of primary visual cortex (V1) and middle temporal (MT+) in response to drifting Gabor patches in differing size and contrast levels to elucidate the neural region involved in size-contrast interac- tion in motion perception. We first replicated the findings in the literature with a behavioral experiment, where small or large (1.67 and 8.05 degrees of visual angle) drifting gratings with either low (2%) or high (99%) contrast levels were presented at the periphery (centered 9.06 degrees of visual angle to left and right of fixation). We measured the duration thresholds (79%) for accurately discrim- inating the drift direction of gratings for eleven participants using an adaptive staircase and two-alternative forced choice (2AFC) design. In line with previous literature, we observed that increasing the size of the low-contrast stimuli resulted in decreased discrimination threshold, while for high-contrast stimuli, increasing the size resulted in increased discrimination threshold. In the second stage of the study, six observers participated in a block design fMRI study with the same spatial configuration and contrast levels used in the behavioral experiment. We first identified the region of interests (ROI) for visual area V1 and MT+ separately for all participants. Then, we identified a“sub-ROI”that corresponds to the region that was selectively responsive to the small sized stimuli (1.67 degrees) using an independent localizer. With this setup, we allowed for both large and small sized gratings to stimulate the sub-ROI throughout the entire scan. Therefore, changes in Blood Oxygenated Level Dependent (BOLD) response at the sub-ROI in response to large compared to small sized gratings indicated the influence of the surrounding region to the center of the gratings. In area MT+, we observed that increasing the size of the grating increases the BOLD activity if the stimuli have low contrast, compared to high contrast. In other words, surrounding region had a facilitative influence to the group of MT+ neurons encoding the center of the stimuli if the stimuli had low contrast. This neuronal facilitation observed with the neuroimaging data explain the enhance- ment of the performance with increasing the size of the low-contrasted stimuli observed at the behavioral experiment. In V1, however, increasing the size of the high-contrasted gratings increased the BOLD activity, compared to activity evoked by increasing the size of the low-contrasted gratings. On the whole, we show that center-surround interaction in V1 and MT were differentiated in re- sponse to peripherally viewed drifting Gabor patches at differing contrast and size levels, hence we provide further evidence that the perceptual size-contrast interaction effect is likely to originates at cortical area MT+.
Benzer Tezler
- Behavioral and neural investigation on the effect of spatial attention on surround suppression
Uzamsal dikkatin çevresel baskılamaya etkisinin davranışsal ve nöral incelenmesi
MERVE KINIKLIOĞLU
Doktora
İngilizce
2023
Psikolojiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiNörobilim Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN BOYACI
- Pediyatrik mitokondrial ensefalopati olgularında görünen difüzyon katsayısının ölçülmesi ve takip difüzyon katsayısı ölçümleri ile hastalığa bağlı parankimal değişimlerin karşılaştırılması
Measurement of apparent diffusion coefficient in pediatric mitochondrial encephalopathy patients and the comparison of the follow-up measurements of diffusion coefficient with the parenchymal changes due to the disease course
FATMA UYSAL
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2009
Radyoloji ve Nükleer TıpDokuz Eylül ÜniversitesiRadyodiagnostik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HANDAN ÇAKMAKÇI
- Elektrik motoru seçim kriterleri ve kontrol organına bir limiter konulmuş motorun optimal parametrelerinin simpleks metodu ile tayini
Başlık çevirisi yok
VOLKAN ÇAKMAKÇI
- Nano yapılı malzemelerin mekanik, elektronik ve kimyasal özellikleri
Mechanical, electrical and chemical properties of nanostructured materials
MİNE KONUK ONAT
Doktora
Türkçe
2015
Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MERYEM SONDAN DURUKANOĞLU FEYİZ
- Biyomagnetik olaylar
Başlık çevirisi yok
M.TOGAN ÇANDIR
Yüksek Lisans
Türkçe
1996
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. İNCİ AKKAY