Lutningsimlusionen är ett paradigmatiskt exempel på kontextuell påverkan på perceptionen. Vi analyserar det i termer av en neural population modell för den perceptuella organisationen av visuell orientering. Detta är i sin tur baserat på en välgrundad behandling av naturlig scenstatistik, känd som Gaussian Scale Blandning modell. Denna modell är nära relaterad till söndrande vinstkontroll i neural bearbetning och har i stor utsträckning tillämpats i bildbehandling och statistiska lärande samhällen; dess konsekvenser för kontextuella effekter i biologisk vision har dock inte studerats. I vår modell, orienterade neurala enheter associerade med surround lutning stimuli deltar i divisively normalisera aktiviteterna hos de enheter som representerar en center stimuli, vilket ändrar deras inställning kurvor. Vi visar att genom normal avkodning av befolkningen leder dessa förändringar till de former av repulsion och attraktion som observerats i lutnings illusionen. Frågorna i vår modell generaliseras lätt till andra visuella attribut och kontextuella fenomen, och bör leda till mer rigorösa behandlingar av kontextuella effekter baserat på naturlig scenstatistik.  På sin mest grundläggande, perceptuella organisation bryr sig om vilka sensoriska stimuli behandlas kollektivt, och vilka konsekvenser det finns för varje stimulans i att antingen aggregeras med, eller separeras från, de andra (t.ex., Behrmann, Kimchi, & Olson, 2003; Wertheimer, 1923). Ett centralt antagande är att denna organisations logik beror på statistiken över naturliga bilder, genom fylogenetisk och/eller pågenetisk programmering (t.ex., Attneave, 1954; Barlow, 1961; Brunswik & Kamiya, 1953, Elder & Goldberg, 2002; Geisler, Perry, Super, & Gallogly, 2001; Krüger, 1998; Sigman, Cecchi, Gilbert, & Magnasco, 2001). I detta dokument överväger vi hur tilt illusionen kan uppstå som en nedströms konsekvens av perceptuell organisation. I den vanliga (direkta) formen av tilt illusionen, den upplevda orienteringen av en central ljusbåge lutas bort från orienteringen av en omgivande galler som bildar dess visuella sammanhang (Figur 1a, vänster). Under särskilda omständigheter kan man också observera en svagare men konsekvent attraktiv effekt (kallas indirekt lutning illusion) mot omgivningen orientering (Figur 1a, höger). Lutning illusionen är ett tilltalande mål för att belysa perceptual organisation sedan dess psykologiska (t.ex., Goddard, Clifford, & Solomon, 2008; Wenderoth & Johnstone, 1988; Westheimer, 1990, och se figurerna 1a och 1b) och neurala (t.ex., Cavanaugh, Bair, & Movshon, 2002; Felsen, Touryan, & Dan, 2005; Gilbert & Wiesel, 1990; Li, Thier, & Wehrhahn, 2000; Sen, & Blakemore, 1997, och se figur 1c ) baser har ingående sonderats. Illusionen har också varit ett fokus för teoretiskt intresse (t.ex. Clifford, Wenderoth, & Spehar, 2000; Gibson & Radner, 1937; Schwartz, Hsu, & Dayan, 2007; Series, Lorenceau, & Frégnac, 2003; Solomon & Morgan, 2006). Det har länge varit känt att enkla, mekanistiska, förändringar i inställningskurvor på neural nivå kan ligga bakom observerade kontextuella fördomar i lutningen illusion (och även i efterverkningar, ett relaterat fenomen i samband med anpassning, t.ex., Jin, Dragoi, Sur, & Seung, 2005; Kohn, 2007; Kohn & Movshon, 2004; Teich & Qian, 2003). Men varför omgivningen stimulans kan leda till dessa inställningskurva förändringar, och Journal of Vision (2009) 9.4 Wegmann, & Barth, 1993). I synnerhet har det visat sig att filter med liknande orienteringsinställningar som representerar närliggande rumsliga platser har statistiskt korrelerade magnituder. Emellertid har endast en av de viktigaste beräkningsmässiga konsekvenserna av detta faktum dragits, nämligen slutsatsen (Barlow, 1961) att korrelationerna kan minskas (Schwartz & Simoncelli, 2001b ) med en icke-linjär modell av primära visuella kortikala neuroner, känd som divisiv vinstkontroll (Carandini, Heeger, & Movshon, 1997; Geisler & Albrecht, 1992; Heeger, 1992; Wilson & Humanski, 1993), genom att dela upp den gemensamma omfattningen av korrelationen. Dessutom har konsekvenserna av den samordnade statistiken endast beaktats för kontextuella effekter på den enskilda neurala enheten nivå; inte på nivån för populationer av neuroner, eller perception. Dessutom, moderna versioner av den statistiska modellen känd som Gaussian Scale Blandning modell (GSM, beskrivs i bakgrunden till modellering tillvägagångssätt avsnitt; Andrews & Mallows, 1974; Portilla, Strela, Wainwright, & Simoncelli, 2003; Schwartz et al., 2006b; Wainwright & Simoncelli, 2000; Wainwright et al., 2001), har endast tillämpats i domäner utanför neurovetenskap, såsom bildbehandling och statistisk inlärning. I detta dokument studerar vi konsekvenserna av GSM-modellen för orientering kring effekter både på den neurala befolkningen och perceptuella nivåer, med tonvikt på lutning illusion. En nyckelfråga för modellen är vilka filter som är statistiskt samordnade och därmed föremål för gemensam söndrande vinstkontroll. Vi hävdar att den direkta lutningen illusion uppstår när filter aktiveringar i centrum och omgivande platser samordnas, intuitivt eftersom naturliga visuella objekt och texturer är rumsligt utökade. Vi visar att den resulterande kontextuella vinstkontroll leder till lutning repulsion, genom avkodning av befolkningen. Men, tillsammans med kontinuerliga regioner som ingår i samma objekt eller struktur, bilder innehåller också regioner av segmentering (Blake & Zisserman, 1987; Geisler, 2008; Geman & Geman, 1984; Mumford & Shah, 1989; Shi & Malik, 2000). Vi föreslår att när segmentering är en mer sannolik förklaring av centrum och surround stimuli, då vinst kontroll pool av centrum filtret bör lägga mindre vikt på surround filtret aktiveringar. Vi visar att detta leder till indirekt lutning illusion. Det har funnits ett antal tidigare teoretiska behandlingar av tilt illusionen eller aftereffect (Bednar & Miikkulainen, 2000; Clifford et al., 2000; Dayan, Sahani, & Deback, 2003; Schwartz, Sejnowski, & Dayan, 2006a; Stocker & Simoncelli, 2006; Wainwright, 1999). Tidigare tillvägagångssätt har dock inte inkorporerat fynd om karaktären av statistisk samordning i naturliga scener, och i de flesta fall har inte omfattat både den neurala befolkningen och perceptuella nivåer. Vårt främsta mål i tidningen är inte att passa illusionen data bättre än andra modellering metoder, utan snarare att ge en ram med rika länkar till moderna behandlingar av naturliga scenstatistik. Den viktigaste innovationen i vårt tillvägagångssätt är att kombinera en ny formell modell av naturlig scenstatistik som ofta används i bildbehandlings- och statistisk inlärningslitteratur, med en redan befintlig modell av slutsatser om (dvs. avkodning av) orientering från aktiviteten hos en population neuroner. Vi betonar att vi i hela tidningen inte lär oss parametrarna i GSM-modellen (t.ex., som i Schwartz m.fl., 2006b ). Det nya målet här är snarare att studera konsekvenserna av GSM-ramverket, både för de neurala och perceptuella nivåerna. Detta arbete utgör grunden för framtida studier som omfattar lärande (och anpassning) av modellparametrarna från naturscener. Vi förväntar oss att denna ram ska vara tillämplig på att studera en mängd andra neurala och perceptuella kontextuella data (t.ex. Clifford & Rhodes, 2005; Li, 1999; Schwartz m.fl., 2007) på ett mer rigoröst sätt baserat på scenstatistik. Först diskuterar vi bakgrunden till vår strategi (bakgrund till sektionen för modellering). I avsnittet Metoder beskriver vi de formella metoderna och parametrarna för den neurala enheten och befolkningsavkodningsmodellen. Därefter tillämpar vi metoderna för att ändra inställningskurvor och repulsion och attraktion i tilt illusionen (Modellsimuleringar: Inställningskurva förändringar och den direkta tilt illusion avsnitt; och Segmentation modell och den indirekta tilt illusion avsnitt). Slutligen diskuterar vi i diskussionen de vidare konsekvenserna av vår modell och dess förhållande till de andra redovisningarna av illusionen om lutning.
Matchande till scenen statistik i textur tilt illusion har gjorts genom parametriska bildmodeller såsom Gaussian Scale Blandning som leder till splittrande normalisering-liknande svar (CoenCagli et al., 2009; REF.
Perceptual organization in the tilt illusion
{'venue': 'Journal of vision', 'journal': 'Journal of vision', 'mag_field_of_study': ['Medicine', 'Psychology']}