Den funktionella arkitekturen av objektet vision vägen i den mänskliga hjärnan undersöktes med hjälp av funktionell magnetisk resonanstomografi för att mäta mönster av respons i ventral temporal cortex medan försökspersonerna tittade ansikten, katter, fem kategorier av konstgjorda objekt, och nonsens bilder. Man fann ett tydligt svarsmönster för varje stimulanskategori. Den särskiljande karaktären hos svaret på en viss kategori berodde inte enbart på de regioner som svarade maximalt på denna kategori, eftersom den kategori som granskades också kunde identifieras på grundval av svarsmönstret när dessa regioner uteslöts från analysen. Mönster av respons som diskriminerade bland alla kategorier fanns även i kortikala regioner som svarade maximalt på endast en kategori. Dessa resultat indikerar att representationerna av ansikten och föremål i ventral temporal cortex är vitt spridda och överlappande. Den ventral objekt vision vägen i den mänskliga hjärnan har förmågan att generera distinkta representationer för en praktiskt taget obegränsad variation av individuella ansikten och objekt, men den funktionella arkitektur som förkroppsligar denna kapacitet är en fråga om intensiv debatt. Singlecell inspelningsstudier i den icke-mänskliga primaten har visat differentialstämning av enskilda neuroner i temporal cortex till ansikten, hela objekt och komplexa objektform funktioner (1-3). Även om kolumner som innehåller celler som svarar selektivt på ansikten eller liknande egenskaper tenderar att samlas, dessa studier har inte avslöjat någon konsekvent större skala organisation för objekt representation. Många beräkningsmodeller för objektigenkänning har utvecklats (4), men överensstämmelsen mellan dessa modeller och ventralobjektets neurala arkitektur är osäker. Till skillnad från singelcellsstudier har funktionell hjärnavbildning avslöjat en storskalig rumslig organisation för specialisering inom ventralobjektets visionsväg, vilket visas av differentialmönster för respons, d.v.s. ökningar i neural aktivitet som indikeras av lokal ökning av syresättningen i blodet, till ansikten och andra kategorier av objekt i ventral temporal cortex (5-17). Modeller för denna funktionella arkitektur delas in i tre klasser. En modell föreslår att ventral temporal cortex innehåller ett begränsat antal områden som är specialiserade för att representera specifika kategorier av stimuli (5-8). Hittills har två specialiserade områden beskrivits: den fusiform ansikte område (FFA) och parahippocampal plats område (PPA) (Fig. 1).................................................................. En andra modell föreslår att olika områden i ventral temporal cortex är specialiserade för olika typer av perceptuella processer (9 -11). I synnerhet föreslår denna modell att FFA är specialiserat för expert visuellt erkännande av enskilda exemplars från någon objektkategori, inte bara ansikten. I den tredje modellen föreslås att framställningarna av ansikten och olika kategorier av föremål är vitt spridda och överlappande (12) (13) (14) (15). Enligt denna modell, som vi har kallat "object form topografi", ventral temporal cortex har en topografiskt organiserad representation av attribut av form som underliggande ansikte och objekt erkännande. Representationen av ett ansikte eller objekt reflekteras av ett tydligt svarsmönster över en bred bredd av cortex där både stora- och små-amplitud svar bär information om objektets utseende. Till skillnad från de andra modellerna predikterar objektform topografi hur alla kategorier kan framkalla distinkta mönster av respons i ventral temporal cortex och därmed ger en uttrycklig redogörelse för hur denna cortex kan producera unika representationer för ett praktiskt taget obegränsat antal kategorier. Vi testade vår modell genom att undersöka de responsmönster som framkallades i ventral temporal cortex av ansikten och flera kategorier av objekt. Vår modell förutspår att varje kategori framkallar ett tydligt svarsmönster i ventral temporal cortex som också är uppenbart i cortex som svarar maximalt på andra kategorier. Analys av mönster av neural respons till objektkategorier. Svarsmönster mättes med funktionell magnetisk resonanstomografi (f MRT) hos sex försökspersoner medan de tittade på bilder av ansikten, katter, fem kategorier av konstgjorda föremål (hus, stolar, saxar, skor och flaskor) och kontroll, nonsensbilder (18) (Fig. 2).................................................................. Data analyserades för att avgöra om varje stimulanskategori framkallade ett svarsmönster i ventralobjektets visionsbana som kunde särskiljas från de responsmönster som framkallades av alla andra enskilda kategorier. Svarsmönster undersöktes i ventralt temporalt objektselektiv cortex, definierat som de voxlar med svar som skilde sig signifikant efter kategori. Uppgifterna för varje ämne delades upp i två uppsättningar, nämligen jämna och udda körningar. Vi bestämde sedan om den stimulanskategori som ett ämne tittade på kunde identifieras genom att undersöka likheten mellan de responsmönster som varje kategori framkallade på jämna och udda körningar (19). Förhållanden mellan responsmönster tjänade som likhetsindex (Fig. 3)............................................................... För att till exempel avgöra om responsmönstret för en kategori, t.ex. stolar, kunde särskiljas från responsmönstret för en annan kategori, t.ex. skor, jämfördes korrelationen mellan responsmönstret för stolar på jämna körningar och responsen på stolar på udda körningar (inom kategorin korrelation) med korrelationen mellan responsen på stolar på jämna körningar och responsen på skor på udda körningar (förhållande mellan kategori). Skilda mönster av neural respons för flera kategorier av objekt. Svarsmönstret i objekt-selektiv ventral temporal cortex identifierade korrekt den kategori som ses i 96% av parvisa jämförelser (20). Mönstret för svar indikerade när försökspersonerna tittade på ansikten, hus, och förvrängda bilder utan fel (Tabell 1). Identifieringsnoggrannheten för de små föremål som tillverkades av människan (flaskor, saxar, skor och stolar) var betydligt bättre än risken för varje kategori (21). Kategoriidentifiering baserad på mönster för icke-maximala svar. Även om dessa resultat tyder på att kategorispecifika svarsmönster fördelas och överlappar varandra, kan högre korrelationer inom kategori helt enkelt bero på de regioner som tillförlitligt svarar maximalt på varje kategori, utan någon information om en viss kategori som bärs av mönstret för svar i cortex som svarade maximalt på andra kategorier. För att testa om mönstren för icke-maximala svar innehåller kategorirelaterad information, analyserade vi om varje stimu-
Haxby m.fl. använda hjärnmönster ligger i Fusiform Face Area (FFA) och Parahippocampal Place Area (PPA) för att analysera korrelationer mellan olika kategorier av visuella stimuli, dvs., gråskala bilder av ansikten, hus, katter, flaskor, saxar, skor, stolar, och förvrängda (nonsense) bilder REF.
Distributed and overlapping representations of faces and objects in ventral temporal cortex
{'venue': 'Science', 'journal': None, 'mag_field_of_study': ['Medicine', 'Psychology']}