3 het brein hoe genereert het brein saccades
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 72

3) Het brein Hoe genereert het brein saccades? PowerPoint PPT Presentation


  • 82 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

Saccadische oogbewegingen. 1) De techniek Hoe meet je oogbewegingen?. 2) Het waarom Waarom maakt een mens oogbewegingen?. 3) Het brein Hoe genereert het brein saccades?. 4) Gedrag Saccade parameters. 5) De toekomst: Saccades om computers te besturen. De techniek

Download Presentation

3) Het brein Hoe genereert het brein saccades?

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Saccadische oogbewegingen

1) De techniek

Hoe meet je oogbewegingen?

2) Het waarom

Waarom maakt een mens oogbewegingen?

3) Het brein

Hoe genereert het brein saccades?

4) Gedrag

Saccade parameters

5) De toekomst:

Saccades om computers te besturen


De techniek

Hoe meet je oogbewegingen?


As early as 1878, the French physiologist Emile Javal had become interested in the question of eye movements during reading. Using direct observation of the eyes, Javal reported the existence of saccadic movements and recognized that the eye's trajectory rarely strays above or below a line of text as it is read.

Direct observation, however, could provide only vague estimates of the speed and number of a reader's eye movements or of the length and variability of pauses between such movements.


2.Electro-oculography

Permanent potential difference between the cornea and the fundus of approximately 1mV

small voltages can be recorded from the region around the eyes which vary as the eye orientation varies.

By carefully placing electrodes it is possible to separately record horizontal and vertical movements.


Yarbus, A.L. 1967. Eye movements and vision. New York: Plenum Press.


Het gedrag

Waarom maakt een mens oogbewegingen?


Optical axis

Fovea

Waarom maakt een mens oogbewegingen?


snel

saccades

langzaam

pursuit

vergentie

Oogbewegingen


vrijwillig

saccades

pursuit

reflexmatig

OKN

VOR

Oogbewegingen


Het brein

Hoe genereert het brein saccades?


Het oculomotorsysteem en eenvoudige systeemtheorie

PLANT

Lineaire

systeemtheorie


input

output

Systeem

Wat is een systeem?

Voorbeelden van systemen:

De Bloedsomloop, De Rijn, Een cassetterecorder, Het doelzoeksysteem van een kruisraket, Een Thermostaat en een televisie


a

a

Systeem

Lineaire systemen

1) S(a) = a, ook moet gelden dat S(ap) = ap

2) wanneer S(a) = a en S(b) = , er moet gelden dat S(a+b) = a + .

Deze tweede eis heet superpositie en zal belangrijk blijken bij het begrijpen van de relatie tussen bijvoorbeeld neurale signalen een oogbewegingen


Lineaire systemen

Zijn de volgende systemen lineair?

y (m)

y (m)

x (m)

x (m)


y (m)

x (m)

Lineaire systemen

Is het volgende systeem lineair?

y = 2x + 100

1) S(x) = y, ook moet gelden dat S(ax) = ay


Voorbeelden:

y = x + 3

y = 2x

y = x2

y = dx/dt

y = ∫xdt


Systeem waarin een viskeus element en een veer parallel aan elkaar staan. De relatie tussen de kracht en de lengte wordt beschreven door de volgende 1ste orde differentiaal vergelijking:

F = kL + r dL/dt

Is deze vgl lineair?


We doen de volgende drie experimenten:

Experiment 1:

De aap moet recht vooruit kijken (E = 0°)

en blijven fixeren (dE/dt = 0°/s).

We meten dan Rm = R0.

De spontane activiteit R0 bij deze aap is 100 spikes/s.

R0 = 100 Hz


Experiment 2

We laten de aap naar verschillende doelen kijken. Elk van die doelen wordt onder een andere hoek aangeboden.

Er volgt: Rm = R0 + kE. De waarde van k bedraagt ongeveer 4 spikes per seconde per graad.

k = 4 Hz/°


Experiment 3

We laten de aap bewegende puntjes volgen. We varieren de snelheid van de bewegende puntjes. We meten Rm wanneer E = 0°.

De waarde van r bedraagt ongeveer 1 spike/°. Controleer zelf dat de dimensie van r klopt.

r = 1 spike/°

spike /s /(°/s) = spike/°


Experiment 3

  • De resultaten van de drie

  • experimenten kunnen samengevat

  • worden in de volgende eerste orde differentiaalvergelijking:

    • Rm(t) = R0 + kE + rdE/dt

Is deze vgl lineair?

NEE!!!

als we stellen DR(t) = Rm(t) - R0 volgt:

DR(t) = kE + rdE/dt

DR(t) = 4E + dE/dt

F = kL + r dL/dt


10

8

6

Uitwijking (°)

4

2

0

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Tijd (s)

Dit blijkt te gaan als een e-macht.

Controle experiment

.

Met een zuigertje brengen we het oog van de aap uit de evenwichtsstand.

Wat gebeurt er?


10

Het terugdrijven blijkt te beschrijven zijn als:

E(t) = E0 e-t/T

8

6

uitwijking (°)

met E0 de beginuitwijking en T de tijdsconstante (T = r/k). We meten T = 0.25s

(E0 x 1/e, T)

4

2

0

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

Tijd (s)

T = r/k. Uit experiment 3 volgde r = 1 en uit experiment 2 volgde k = 4, dus T = 0.25s


De saccade


80

20

60

15

DR (spikes/s)

40

E (°)

10

20

5

0

0

0

0.2

0.4

0

0.2

0.4

Time (s)

Time (s)

DR(t) = kE + rdE/dt

E(t) = E0 e-t/T

.

.


.

E(t) (°)

Tijd (s)


.

Hoe produceren de hersenen een puls-stap?


Plant

+

dt

*C


Gedrag:

Waarom maak je saccades?


Saccadic search: The relation between fixation duration and saccade amplitude

Ignace Hooge1, Björn Vlaskamp1 and Eelco Over2

1Psychonomics, 1Physics of Man

Utrecht University, The Netherlands


Introduction

Hooge,Vlaskamp & Over

What is Saccadic search?

Saccadic search

(search for which a saccade is required)

Search for which no saccades are required


Introduction: Question

Hooge,Vlaskamp & Over

What is the relation between fixation duration and saccade amplitude?

1) Time course of visual processing

2) Motor control


Visual lobe

(Widdel, 1983)

Visual span

(Jacobs, 1986)

Conspicuity area

(Engel, 1977)

Introduction

Hooge,Vlaskamp & Over

Time course of visual processing

The area from which information can be extracted grows with time (Geisler & Chou, 1995)


Subjects may adopt different strategies in dense displays

(Moffit, 1980)

Introduction

Hooge,Vlaskamp & Over

Motor Control

Long-lasting Fixation

large area analyzed

large saccade

Short Fixation

small area analyzed

small saccade


Introduction

Hooge,Vlaskamp & Over

Harder

Search task

Fixation time (ms)

Easier

Search

task

Saccade amplitude (°)

Simple model

What is the relation between fixation duration and saccade amplitude?


Experiment 1

Hooge,Vlaskamp & Over

Target


Experiment 1

Hooge,Vlaskamp & Over


144

10

10

eo

bv

81

8

8

64

36

6

6

4

4

Amplitude (°)

4

6

8

10

4

6

8

10

10

ih

Gap size

8

0.09°

6

0.18°

0.27°

4

inter-object distance(°)

4

6

8

10

Objects distance mainly determines saccade amplitude

Varying Gap-size has a small effect

Results exp1

Hooge,Vlaskamp & Over


eo

bv

200

200

144

64

81

180

180

36

160

160

140

140

Fixation time (ms)

4

6

8

4

6

8

ih

200

Gap size

180

0.09°

0.18°

160

0.27°

140

4

6

8

inter-object distance(°)

Results exp1

Hooge,Vlaskamp & Over

Gap-size and inter-object distance determine fixation duration


Experiment 2

Hooge,Vlaskamp & Over


Experiment 3

Experiment 2

Experiment 1

Results exp1 + 2 + 3

Hooge,Vlaskamp & Over

Number of saccades = 225624

Number of subjects 4-7 per condition

Number of different conditions = 21

350

300

250

Fixation time (ms)

200

150

100

0

5

10

15

Saccade amplitude (°)


Over a large range of densities (object dist. 0.75°- 7.1°)

We found short fixation durations with large saccades and

longlasting fixations with small saccades.

Fixation time (ms)

Fixation time (ms)

Saccade amplitude (°)

Saccade amplitude (°)

Subjects used only one strategy to adjust saccade parameters

Discussion

Hooge,Vlaskamp & Over

What is the relation between fixation duration and saccade amplitude?


Hooge,Vlaskamp & Over

Discussion

Why do amplitudes become small in dense displays?

1) Tendency to make smaller saccades then expected on the basis of psychophysical experiments (Engel, 1975; Findlay and Gilchrist, 1998).

Single fixation experiments do not necessarily predict eye movement behavior

2) Crowding


XPX

P

XPX

R

XPX

R

Opvallendheid

Omgeving heeft invloed


De Toekomst:

Bijvoorbeeld: Saccades om computers te besturen


http://www.research.linst.ac.uk/drawing_cognition/portrait.htm


Heo, Sundar & Chaturvedi (2001, August).

Wait! Why is it not moving? Attractive and distractive ocular responses to Web ads.

Paper presented to the Advertising Division at the annual conference of the Association for Education in Journalism and Mass Communication (AEJMC) Washington, DC


Waarom oogbewegingen gebruiken in een virtual reality omgeving?


Oogbewegingen en wapens?

Mogelijke problemen?

Waarom bijna niets op het internet?


The application of eye movement activated controls in aircraft is still very much in a laboratory stage because of robustness and accuracy considerations.


http://www.beyond2000.com/news/Apr_01/story_1104.html

The U.S. Navy recently began F/A-18E/F Super Hornet flight testing of the Joint Helmet-Mounted Cueing System (JHMCS), technology that allows airplane crews to aim weapons and sensors by simply looking at a potential target. Yes, the days where a pilot would have to even roughly line up his aircraft to get a missile lock will soon be over. The system will also become standard equipment on U.S. Air Force F-15, F-16 and F-22 fighters as well.


  • Login