Простая ячейка

Простая ячейка
Рецептивное поле типа фильтра Габора, типичное для простой клетки. Синие области обозначают торможение, красные — облегчение
Подробности
Часть	первичная зрительная кора
Система	Зрительная система
Анатомическая терминология [править на Wikidata]

Простая клетка в первичной зрительной коре — это клетка, которая реагирует в первую очередь на ориентированные края и решетки (полосы определенной ориентации). Эти клетки были обнаружены Торстеном Визелем и Дэвидом Хьюбелем в конце 1950-х годов. ^[1]

Такие клетки настроены на разные частоты и ориентации, даже с разными фазовыми отношениями, возможно, для извлечения информации о диспаратности (глубине) и для приписывания глубины обнаруженным линиям и краям. ^[2] Это может привести к трехмерному «каркасному» представлению, используемому в компьютерной графике. Тот факт, что входные данные от левого и правого глаза очень близки в так называемых корковых гиперколонках, является показателем того, что обработка глубины происходит на очень ранней стадии, помогая распознавать трехмерные объекты.

Позже было обнаружено много других клеток со специфическими функциями: (a) клетки с концевыми остановами , которые, как полагают, обнаруживают такие особенности, как пересечения линий и ребер, вершины и окончания линий; (b) клетки стержня и решетки . Последние не являются линейными операторами, поскольку клетка стержня не реагирует при виде стержня, являющегося частью периодической решетки, а клетка решетки не реагирует при виде изолированного стержня.

Используя математическую модель Габора с синусными и косинусными компонентами (фазами), сложные клетки затем моделируются путем вычисления модуля комплексных ответов Габора. Как простые, так и сложные клетки являются линейными операторами и рассматриваются как фильтры, поскольку они избирательно реагируют на большое количество шаблонов.

Однако утверждается, что модель Габора не соответствует анатомической структуре зрительной системы, поскольку она сокращает LGN и использует 2D-изображение, проецируемое на сетчатку . Аццопарди и Петков ^[3] предложили вычислительную модель простой клетки, которая объединяет ответы модельных клеток LGN с рецептивными полями (RF) центр-окружение . Они называют ее моделью комбинации RF (CORF). Помимо избирательности ориентации, она демонстрирует подавление перекрестной ориентации , контрастно-инвариантную настройку ориентации и насыщение ответа. Эти свойства наблюдаются в реальных простых клетках, но не обладают моделью Габора . Используя смоделированную обратную корреляцию, они также демонстрируют, что карта RF модели CORF может быть разделена на удлиненные возбуждающие и ингибирующие области, типичные для простых клеток.

Линдеберг ^{[4] [5]} вывел аксиоматически определенные модели простых клеток в терминах производных по направлению аффинных гауссовых ядер по пространственной области в сочетании с временными производными либо некаузальных, либо причинно-временных ядер масштаба пространства по временной области и показал, что эта теория приводит к предсказаниям о рецептивных полях с хорошим качественным согласием с биологическими измерениями рецептивных полей, выполненными ДеАнджелисом и др. ^{[6] [7]} , и гарантирует хорошие теоретические свойства математической модели рецептивного поля, включая свойства ковариации и инвариантности при естественных преобразованиях изображений. ^{[8] [9]}

Эти клетки были обнаружены Торстеном Визелем и Дэвидом Хьюбелем в конце 1950-х годов. ^[10]

Хьюбел и Визель назвали эти клетки «простыми», в отличие от « сложных клеток », поскольку они разделяли следующие свойства: ^[11]

1. Они имеют четко выраженные возбуждающие и тормозные области.
2. Эти области подчиняются свойству суммирования.
3. Эти области взаимно антагонистичны — возбуждающие и тормозные области уравновешивают друг друга при рассеянном освещении.
4. Имея карту возбуждающих и тормозных областей, можно предсказать реакцию на движущиеся стимулы.

Некоторые другие исследователи, такие как Питер Бишоп и Питер Шиллер, использовали разные определения для простых и сложных клеток. ^[12]

• Зрительная система
• Пространственно-временное рецептивное поле
• Сложная клетка