روشهای معمول پردازش فعالیتهای نرونی بر اساس نرخ تغییرات پاسخ، بنیانگذاری شده است. که در تبعیت از نظریه رمز گذاری اطلاعات تحریک در نرخ تغییرات پاسخ نرون می باشد و این در حالی است که نتایج آزمایشهای جدید حاکی از وجود انواع دیگر رمز گذاری در سیستم اعصاب مرکزی است . بر این اساس روشهای نوینی ابداع شده است تا بتوان اطلاعات پاسخهای نرونی را به صورت نرخ تغییرات یا به صورت زمانی از مشاهدات الکتروفیزیولوژی استخراج نمود . اما در هیچ یک از روشهای نوین امکان تلفیق اطلاعات رمز گذاری شده در نرخ تغییرات و یا زمان پاسخ وجود ندارد. در این رساله روش نوینی ابداع شده است که امکان تلفیق مکانیزمهای مختلف کدینگ اطلاعات در پاسخهای نرونی را داشته و قابل تعمیم به پاسخهای جمعی نرونها نیز می باشد. در این روش از تئوری پردازش نقطه ای تصادفی جهت مدلسازی پاسخهای نرونی استفاده شده و نظریه " پردازش نقطه ای نشانگزاری شده" امکان تعمیم این روش را به پاسخهای جمعی نرونی فراهم می سازد. در این روش هر رشته از پاسخ نورونی به صورت برداری از صفر ویک در نظر گرفته می شود و با توجه به تخمین احتمال ظهور آن در صورت ارائه محرک خاص به فضای احتمالی همسایگی نگاشته می شود. در این روش نشان داده شده است که این نگاشت از مزایای فراوانی برخوردار است و مهمترین آن تلفیق اطلاعات کد شده به صورت نرخ تغییرا ت و زمان پاسخ می باشد. "افزایش تفکیک پذیری پاسخهای مربوط به انواع تحریکات " ، کاهش ابعاد فضای بررسی پاسخها ، و" تعبیری نوین از اطلاعات کد شده در پاسخ نرون در فضای احتمالی همسایگی" از دیگر ویژگیهای این نگاشت می باشد. برای ارزیابی کار آیی این روش از پاسخهای نرونی ثبت شده ازناحیه قشر بینایی مغز میمون در حال نگاه کردن به یک شیء تصویری استفاده شده است.به این منظوربه یک میمون نر روشهای لازم برای مشارکت در آزمایش در مراحل متعددی آموزش داده شد و سپس از میمون تربیت شده تصویر بردارهای لازم انجام گرفته و بر اساس نتیجه آن مکان یابی دقیق قشر بینایی با تمرکز بر قسمتی که مختص پردازش بینایی اشیا می باشد ، انجام گرفت.پس از آن مغز میمون به منظور کاشت پروتزهای مخصوص جهت ایجاد امکان دسترسی به منطقه مزبور تحت جراحی قرار گرفت تا امکان ثبت الکترو فیزیولوژیکی فعالیتهای نرونی فراهم گردد. دراین مطالعه مجموع ا شیای تصویری که به حیوان نشان داده شد شامل زیر گروههایی از اشکال :صورت انسان، صورت سگ، بدن انسان ، انواع صندلی ، انواع خودرو و اشیاء ساده بوده است . در این پژوهش با استفاده از معیار " بهسازی برازش" عملکرد این روش با روشهای معمول مورد مقایسه قرار گرفته است. با توجه به افزایش تفکیک پذیری پاسخهای جمعی نرونی به محرکهای تصویری، بنظر می رسد فضای احتمال همسایگی، چهار چوب مناسبی جهت بررسی دریافت سیستم اعصاب مرکزی بینایی از تصاویر اشیای جهان خارج باشد. آنالیز پاسخهای ثبت شده در فضای احتمال همسایگی با استفاده از تعبیری جدید از تئوری اطلاعات در این فضا نشان دهنده وجود نوعی مکانیسم رمز گذاری بهینه در قشر بینایی بوده و پاسخ جمعی نرونها جهت تفکیک محرکها از یکدیگر بر اساس نوعی معیار سنجش فاصله متناسب با میزان اختلاف اطلاعات کد شده می باشد.این روش ضمن ارائه روش پردازش پاسخهای نرونی در قالبی نو و منحصر به فرد، یافته های ارزشمندی داشته است که راه را برای درک چگونگی عملکرد مغز و بخصوص قشر بینایی در دریافت جهان خارج هموار می سازد.

معرفی انسانها و سایر نخستیها موجوداتی دیداری هستند. حدود دو سوم مغز این رده از جانوران به پردازش اطلاعات بینایی اختصاص یافته است. به علاوه به لحاظ ذهنی انسان ها برای انجام بسیاری از وظایف شناختی از تصورات بینایی استفاده می کنند. از این جهت برای شناخت دستگاه عصبی بسیاری از محققین از دستگاه بینایی شروع کرده اند. در دستگاه بینایی مسیری از پردازش اطلاعات که به تشخیص اشیا و به خاطر سپردن و بازشناسی آنها منجر می شود نهایتا در قشر گیجگاهی پایینی خاتمه می یابد. بعد از قشر گیجگاهی پایینی اطلاعات بینایی با سایر اطلاعاتی که از قسمتهای دیگر مغز منشاء می گیرند آمیخته می شود. (gross, cereb cor 1994) قشر گیجگاهی پایینی که آخرین مرحله پردازش اطلاعات صرفا بینایی است محل بازنمایی اشکال و اشیاء بینایی پیچیده است. از حدود چهل سال پیش وجود تک سلولهایی که به طور انتخابی به یک دسته خاص از اشیاء بینایی پاسخ می دهند نشان داده شده است. بعد از آن مطالعاتی متعددی موفق شده اند که دسته های سلولی در این قشر پیدا بکنند که به لحاظ مکانی در نزدیکی هم قرار گرفته اند و ضمنا به طور انتخابی به یک دسته خاص یا گروهی از اشیا که خواص دیداری شبیه به هم دارند پاسخ می دهند. (tanifuji, nat. neuro 2001) وجود دسته هایی از سلولهایی که در کنار هم قرار گرفته اند و به اشیائی به لحاظ دیداری شبیه به هم پاسخ می دهند محدودیت های قابل توجهی بر مدلهای ممکن برای پردازش داده های بینایی اعمال می کند. دسته دیگری از مطالعات نشان دادند که سرعت انجام برخی از وظایف بینایی پیچیده که صرفا با استفاده از اطلاعات دیداری قابل انجام نیستند به حدی بالا است که ناچار ما را بر این وا می دارد که جایی و سازو کاری برای انجام این وظایف در قشر های صرفا بینایی پیدا بکنیم. به عنوان مثال گروهی از محققین (thorpe et al, nature 1996) نشان داده اند که اگر از افراد بخواهیم در تصاویری که از مناظر طبیعی تهیه شده است و برای مدت بسیار کوتاهی برای آنها نمایش داده می شود وجود یا عدم وجود حیوانات را تشخیص بدهند و در حین انجام این کار پتانسیل های برانگیخته مغزی آنها را از روی سطح پوست ثبت کنیم می بینیم که در زمانی که هنوز انتظار داریم اطلاعات بینایی در قشرهای صرفا بینایی در حال پردازش باشند پتانسیل های برآنگیخته برای تصاویری که واجد حیوان هستند و آنها که نیستند قابل تفکیک هستند. این شواهد و شواهد دیگر نشان می دهد که در طول رشد یک جانور قشرهای صرفا بینایی با کمک بازخوردهای غیر بینایی می توانند برای انجام وظایف صرفا بینایی آموزش ببینند. به عنوان مثال برای اینکه فردی بتواند یک گورخر و یک قورباغه را در یک گروه دسته بندی کند و در عین حال قادر باشد یک گل ابریشم پشمالو را خارج از این گروه قرار دهد نیاز به آموزش با استفاده از اطلاعات غیر دیداری دارد، ولی پس از یادگیری آن با صرف وجود اطلاعات دیداری شخص قادر به انجام این کار خواهد بود. اخیرا گروه تحقیقاتی ما نشان داده است (kiani, j neurophysiology 2007) که می توان با بررسی نوع پاسخ دسته های سلولی قشر گیجگاهی پایینی اطلاعات لازم برای دسته بندی اشیاء بینایی را فراهم کرد.)در این مطالعه از تعداد بسیار زیادی (بیش از هزار) تصویر رنگی از اشیاء بسیار گوناگون از دسته های مختلف اشیاء بینایی شامل موجودات زنده و غیر زنده به عنوان محرک استفاده شده است. ثبت تک سلولی از میمون هایی که به طور غیر فعال تصاویر را مشاهده می کرده اند نشان داده است که با نگاه به پاسخ دسته های سلولی می توان محرک های ورودی را با دقت قابل قبولی دسته بندی کرد. این دسته بندی تا حد زیادی بر رفتار میمونها و دسته بندی ای که انسان ها انجام می دهند انطباق دارد. در ادامه این کار و برای پاسخ به سوالاتی که در پروژه ذکر شده امکان پاسخ آنها وجود نداشت پروژه جدیدی طراحی شد. یکی از مشکلاتی که پروژه های ثبت تک سلولی در جانوران بزرگ با آن مواجه هستند محدودیت تعداد نرونهایی است که در طی یک پروژه امکان ثبت از آنها وجود دارد. برای کاهش تاثیر این مشکل نیاز بود محرکهایی انتخاب می شدند که بیشترین احتمال ایجاد پاسخ در سلولهای قشر گیجگاهی پایینی را داشتند. از طرفی این محرکها باید به حد کافی پیچیده بودند که امکان دسته بندی آنها صرفا بر اساس خواص اولیه بینایی وجود نداشته باشد و نیاز به آموزش و پردازش های پیچیده مرتبط با سلولهای قشر گیجگاهی پایینی برای درک و تفکیک آنها وجود داشته باشد. و مهم تر این که محرک های مذکور باید این قابلیت را داشته باشند که میمون ها بتوانند آنها را به دسته هایی شبیه انچه برای انسانها قابل درک است تقسیم بندی کنند. با این کار تاثیر آموزش و آشنا سازی و مداخله های مصنوعی از بین می رود و به لحاظ عملی به لحاظ حذف مراحل آموزش و آزمون مقدار یادگیری انجام پروژه عملی تر می شود. مطالعات بسیار گسترده ای که در مورد بازنمایی چهره در شاخه های مختلف علوم اعصاب انجام شده است نشانگر این بود که چهره بهترین و ساده ترین کاندیدا برای استفاده در این آزمایش است. اولا در مطالعات مختلف نشان داده شده است که درصد بالایی از سلولهای قشر گیجگاهی به تصاویر چهره پاسخ می دهند. گزارشهای مختلف در مناطق مختلف قشر گیجگاهی بین 5% تا بالای 90% از سلولها را برای چهره انتخابی دانسته اند (tsao, science 2006). بنابراین احتمال اینکه ما در صورت موفقیت در ثبت پاسخهای یک سلول به علت عدم پاسخ کافی یا عدم وجود پاسخ انتخابی در آن سلول مجبور به حذف آن سلول بشویم کاهش پیدا می کرد. ضمنا از آنجا که همه نخستیها موجودات اجتماعی هستند و مطالعات متنوعی نشان داده اند که درک و تشخیص و تفکیک چهره ها برای نخستیها مهم است و منابع قابل توجهی از قشر بینایی به این کار اختصاص یافته و حتی سلولها یا دسته های سلولی خاص به درک جزییاتی از چهره مثل جهت نگاه و جهت توجه (leekam 1997 brit. j. dev. psychol)، یا حالت احساسی چهره مثلا خندان یا عصبانی بودن چهره (young science 1992)، یا گونه چهره مثلا انسان یا میمون بودن آن (tsao, nat neuro 2008) اختصاص یافته اند، بر این اساس ما انتظار داشتیم تقسیم بندی فضای چهره برای میمون های مورد آزمایش ممکن باشد.

اوتیسم یک اختلال رشدی عصبی به خصوص در جنس مذکر است که از نشانه های آن اختلال ارتباطات و تعاملات اجتماعی و رفتارهای تکراری است. پرسش این است آیاادراک بینایی کودکان و نوجوانان طیف اوتیسم نسبت به چهره و خودرو و اجزاء آن اجزاء متناظر خودرو و چهره مثلا چشم ها در مقابل چراغ ها از نظر پردازش در کودکان طیف اوتیسم و بدون اختلال مشابه هستند. در این مطالعه تعدادی چهره زن و مرد همراه تعدادی تصویر خودرو به صورت تصادفی پخش شدند و کودکان و نوجوانان 9 تا 17 سال پسر در حالی که کلاه 32 کاناله پتانسیل وابسته به رخداد بر سر داشتند در مقابل تصاویر ثبت سیگنال شدند. نتایج در 3 سری تصاویر چهره و خودرو، چهره و اجزاء و خودرو و اجزاء، اجزاء متناظر خودرو و چهره و مقایسه واژگون آنها مورد بررسی قرار گرفتند. مقایسه تصاویر چهره و خودرو: تاخیر n170 به طور کل کودکان طیف اوتیسم فارغ از نوع و جهت محرک پردازش کندتری داشتند. دامنه مولفه n170 برای خودرو و چهره در هر دو گروه تفاوتی را نشان نداد. خودوری واژگون در طیف اوتیسم سرعت پردازش سریع تری را نسبت به دیگر محرک ها در تاخیر p100 نشان داده است. در طیف اوتیسم تاخیر p100 نشان می دهد چهره راست سریع تر از چهره واژگون پردازش شده است . مقایسه اجزای چهره و خودرو: در گروه بدون اختلال تاخیر n170 نشان می دهد زمان تاخیر چشم ها نسبت به چراغ ها کوتاه تر است در حالی که در گروه طیف اوتیسم چشم ها کندتر از چراغ ها پردازش شده اند. مقایسه کل چهره و اجزای چهره و کل خودرو با اجزا خودرو: تاخیرn170 نشان می دهد که محرک های راست فارغ از کلی یا جزیی بودن نسبت به واژگون آنها در گروه بدون اختلال سریع تر پردازش شده اند. در حالی که در گروه دارای اختلال این تفاوت نزدیکتر است. به طور کلی واژگونی موجب پردازش کندتر (چهره، چشم ها و لب و دهان) شده است و به خصوص چشم های واژگون در افراد بهنجار کندتر پردازش شده اند. تفاوتی بین تاخیر n170 بین چشم ها و چهره در هر نیمکره و بین دو نیمکره در گروه طیف اوتیسم دیده نشد. چشم ها در گروه طیف اوتیسم بلندتر است . مقایسه کل خودرو و اجزاء آن: در افراد بدون اختلال خودرو بدون در نظر گرفتن جهتش تاخیر کمتری در n170 نشان داده است نسبت به اجزائ آن در حالی که در طیف اوتیسم خودرو کامل بدون در نظر گرفتن جهتش نسبت به اجزائ آن کندتر پردازش شده است. جمع بندی: در مطالعه ما به طور کلی پردازش چهره ها در گروه طیف اوتیسم کندتر از گروه بدون اختلال بوده است در حالی که اختلاف اثر واژگونی واضحی بین دو گروه دیده نشد. در عین حال به نظر می رسد گروه طیف اوتیسم در پردازش اجزائ اشیا و چهره از کل شی و چهره قوی ترند. و چشم ها را نسبت به جزء همتا در خودرو یعنی چراغ ها در گروه طیف اوتیسم کندتر پردازش می شوند. در کل گروه اوتیسم در پردازش اجزاء اشیائ نسبت به کلیت آن برتری دارند.

بینایی نخستیان قابلیت شگفت انگیزی در افتراق بین تقریبا بینهایت شکل دارد. این قابلیت نتیجه فعالیت نورونهای عالیترین قشر بینایی در انتهای مسیر پردازش شکمی (قشر گیجگاهی پایینی) که درگیر عمل شناسایی اشیا هستند، می باشد. محرک های پیچیده در قشر گیجگاهی پایینی توسط ترکیب اجزا ساده تر بازنمایی میشوند. ما خصوصیات شباهت فیزیکی اشکال و بازنمایی نورونی آنها در قشر گیجگاهی پایینی میمون را بررسی نمودیم. ثبت خارج سلولی از نورونهای قشر گیجگاهی پایینی میمون تطابق بالاتری بین بازنمایی چهره در فضای فیزیکی و فضای نورونی در ابعاد پایین فضای نورونی را نشان داد در صورتی که برای اشکال غیر چهره بیشترین تطابق در ابعاد بالاتر فضای نورونی مشاهده شد. تطابق معنی دار بین بازنمایی چهره ها در فضای فیزیکی و فضای نورونی فقط برای نورونهای پاسخ دهنده به چهره مشاهده گردید ولی برای اشکال غیر چهره در تمامی نورونها صرف نظر از قابلیت پاسخی آنها این تطابق دیده شد. ما همچنین علاوه بر نورونهایی که با افزایش پاسخ خود به چهره ها جواب می دادند، نورونهای چهره ای را پیدا کردیم که با کاهش پاسخ نسبت به قبل از محرک به چهره ها جواب می دادند. ما پیدا کردیم با اینکه تونینگ نورونهای چهره ای افزایشی نسبت به کاهشی به دسته چهره ها باریکتر است ولی تونینگ آنها به تک تک چهره ها پهن تر است.

گرچه نقص در کارکردهای اجتماعی - ارتباطی، بهترین ویژگی شناخته شده ی اختلالات طیف اُتیسم می باشد، اما امروزه شواهد رو به افزایشی مبنی بر غیر معمول بودن پردازش های حسی- ادراکی در این کودکان وجود دارد. چنین مشکلاتی می توانند حداقل به صورت همراه و یا احتمالاً به عنوان علت زیربنایی بسیاری از علائم رفتاری در اختلالات طیف اُتیسم باشد. تا به حال یافته مهم و مشترک در مطالعات اتیسم، برتری پردازش های دیداری موضع گرا و مبتنی بر جزئیات بوده است که به طور موازی، به نقص در کل نگری و ادراک گشتالتی محرکات دیداری منجر می گردد. گرچه وجود ناهنجاری در پردازش های دیداری در مغز افراد با اتیسم، مستندات زیادی به همراه دارد، اما در حال حاضر هیچ توجیه محکم و مستدل در مورد ماهیت ساختاری و عملکردی پردازش های عصبی- دیداری این افراد به ویژه در کودکان دارای اُتیسم ارائه نگردیده است

در این پایان نامه، ما با استفاده از پاسخ سلول های عصبی مربوط به نواحی بینایی که از میمون ماکاک گرفته شده است؛ درصدد یافتن پویایی زمانی بازنمایی اشیا در سطوح مختلف انتزاع هستیم. پاسخ تعداد زیادی از سلول های ناحیه جلویی لب گیجگاهی به مجموعه گسترده ای از تصاویر به کار گرفته شده است. سلول های این ناحیه به تصاویر پیچیده پاسخ می دهند. ما به کمک روش های مختلف رمزنگاری و رمزگشایی، بازنمایی سلسله مراتبیِ سطوح مختلف انتزاع را در جمعیت سلول ها و تک سلول ها، مورد بررسی قرار داده ایم. نتایج ما نشان می دهند که بازنمایی سطوح میانی انتزاع در سلول های تحتانی لب گیجگاهی سریع تر از سطوح دیگر (بالا و پایین) است

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

استفاده بهینه از امکانات محدود پردازشی نقش مهمی در افزایش قدرت درک موجودات زنده از محیط پیرامون و به تبع ان افزایش شانس حیات انها دارد. با توجه به توان پردازشی محدود مغز، ساختارهای عصبی در هر لحظه زمانی تنها قادر به پردازش تعداد محدودی از محرکهای محیطی می باشند. در عین حال نحوه پردازش این محرکها خود تحت تاثیر عوامل درونی مانند هدف فرد و یا عوامل بیرونی همچون نوع محرک و میزان وضوح ان میباشد. در این مطالعه و با انجام سه سری ازمایش سعی شده است تا نحوه کنترل پردازش بینایی در انسان مورد بررسی قرار گیرد. در ازمایش اول، در حالیکه افراد به تناوب دو عمل شناختی تشخیص چهره و تشخیص برگ را انجام میدادند، سعی شد تا اثر عامل "توجه" بر مشخص گردد. در ازمایش دوم، در حالیکه افراد مورد ازمایش به تناوب اعمال (erp) فعالیت های برانگیخته مغزی شناختی تشخیص هویت و دسته بندی تصاویر را انجام میدادند، سعی شد تا تاثیر "وظیفه شناختی" فرد را بر نحوه پردازش تصاویر مورد بررسی قرار دهیم. در ازمایش سوم و در حالیکه "میزان اشنایی افراد با محرکها" از طریق یاد گیری ارتباط تصاویر و یا از طریق تکرار تصاویر افزایش می یافت به بررسی اثر این عامل بر نحوه پردازش تصاویر پرداختیم. در این ازمایش همچنین تلاش شد مشخص شود ایا نحوه اشنایی با تصاویر خود در ایجاد تغییر در فعالیت های مغزی موثر است یا خیر. نتایج این ازمایشات نشان داد که عامل "توجه" قادر است فعالیت های برانگیخته در پاسخ به گروه هدف که بعد از 150 میلی ثانیه از نمایش تصویر ظاهر میشود را تقویت نماید. در عین حال نشان داده شد که برای پتانسیل های در ناحیه شقیقه ای) میزان تقویت فعالیت ها ثابت است و به مولفه های تصویر وابستگی n سریع تر (مانند امواج 170 در ناحیه p ندارد (یعنی میزان وضوح و دسته تصویر مورد مطالعه). در حالیکه برای مولفه های دیرهنگام تر (مانند 400 مرکزی) میزان تقویت به میزان نمایانی تصاویر وابسته است. نتایج ازمایش 2و 3همچنین نشان داد که عوامل درونی یعنی "وظیفه شناختی" و "میزان اشنایی فرد با محرکها"، در مقابل عامل "توجه"، قادرند تا میزان حساسیت و اختصاصی بودن پاسخهای برانگیخته در نواحی پیشانی و اهیانه ای را بر اساس نیازمندیها و شرایط حاکم بر عمل شناختی تغییر دهند. این نتایج در عین هماهنگی با مدلهای درک بینایی باعث افزایش دانش ما در مورد تحوه ارتباط اجزا این مدلها با ساختارهای کنترل شناختی از بالا میگردد.

شناسایی اجسام تحت تاثیر مدت زمانی است که اجسام در معرض دید قرار می گیرند. در این تحقیق ما تاثیر مدت زمان نمایش اجسام بر روی خصوصیات و الگوی پاسخ سلولهای قشر گیجگاهی تحتانی مغز را در میمون رزوس مورد بررسی قرار دادیم. نتایج حاصله به وضوح نشان می دهند که خصوصیات محاسباتی پردازش تصاویر در مغز تحت تاثیر مدت زمان نمایش تصاویر قرار می گیرند. در متون راونشناسی بینایی آورده شده است که با کاهش مدت زمان ارائه تصاویر یا کاهش زمان حرکت چشم از یک نقطه به نقطه دیگر کارایی افراد در تشخیص تصاویر کاهش می یابد. یافته ها این تحقیق دلیل محاسباتی کم شدن کارایی افراد در مواجهه با این شرایط را توجیه می نماید.

چکیده ندارد.