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


  • 78 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


3 het brein hoe genereert het brein saccades

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


3 het brein hoe genereert het brein saccades

De techniek

Hoe meet je oogbewegingen?


3 het brein hoe genereert het brein saccades

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.


3 het brein hoe genereert het brein saccades

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.


3 het brein hoe genereert het brein saccades

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


3 het brein hoe genereert het brein saccades

Het gedrag

Waarom maakt een mens oogbewegingen?


3 het brein hoe genereert het brein saccades

Optical axis

Fovea

Waarom maakt een mens oogbewegingen?


3 het brein hoe genereert het brein saccades

snel

saccades

langzaam

pursuit

vergentie

Oogbewegingen


3 het brein hoe genereert het brein saccades

vrijwillig

saccades

pursuit

reflexmatig

OKN

VOR

Oogbewegingen


3 het brein hoe genereert het brein saccades

Het brein

Hoe genereert het brein saccades?


3 het brein hoe genereert het brein saccades

Het oculomotorsysteem en eenvoudige systeemtheorie

PLANT

Lineaire

systeemtheorie


3 het brein hoe genereert het brein saccades

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


3 het brein hoe genereert het brein saccades

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


3 het brein hoe genereert het brein saccades

Lineaire systemen

Zijn de volgende systemen lineair?

y (m)

y (m)

x (m)

x (m)


3 het brein hoe genereert het brein saccades

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


3 het brein hoe genereert het brein saccades

Voorbeelden:

y = x + 3

y = 2x

y = x2

y = dx/dt

y = ∫xdt


3 het brein hoe genereert het brein saccades

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?


3 het brein hoe genereert het brein saccades

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


3 het brein hoe genereert het brein saccades

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/°


3 het brein hoe genereert het brein saccades

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/°


3 het brein hoe genereert het brein saccades

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


3 het brein hoe genereert het brein saccades

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?


3 het brein hoe genereert het brein saccades

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


3 het brein hoe genereert het brein saccades

De saccade


3 het brein hoe genereert het brein saccades

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

.

.


3 het brein hoe genereert het brein saccades

.

E(t) (°)

Tijd (s)


3 het brein hoe genereert het brein saccades

.

Hoe produceren de hersenen een puls-stap?


3 het brein hoe genereert het brein saccades

Plant

+

dt

*C


3 het brein hoe genereert het brein saccades

Gedrag:

Waarom maak je saccades?


3 het brein hoe genereert het brein 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


3 het brein hoe genereert het brein saccades

Introduction

Hooge,Vlaskamp & Over

What is Saccadic search?

Saccadic search

(search for which a saccade is required)

Search for which no saccades are required


3 het brein hoe genereert het brein saccades

Introduction: Question

Hooge,Vlaskamp & Over

What is the relation between fixation duration and saccade amplitude?

1) Time course of visual processing

2) Motor control


3 het brein hoe genereert het brein saccades

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)


3 het brein hoe genereert het brein saccades

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


3 het brein hoe genereert het brein saccades

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?


3 het brein hoe genereert het brein saccades

Experiment 1

Hooge,Vlaskamp & Over

Target


3 het brein hoe genereert het brein saccades

Experiment 1

Hooge,Vlaskamp & Over


3 het brein hoe genereert het brein saccades

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


3 het brein hoe genereert het brein saccades

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


3 het brein hoe genereert het brein saccades

Experiment 2

Hooge,Vlaskamp & Over


3 het brein hoe genereert het brein saccades

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 (°)


3 het brein hoe genereert het brein saccades

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?


3 het brein hoe genereert het brein saccades

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


3 het brein hoe genereert het brein saccades

XPX

P

XPX

R

XPX

R

Opvallendheid

Omgeving heeft invloed


3 het brein hoe genereert het brein saccades

De Toekomst:

Bijvoorbeeld: Saccades om computers te besturen


3 het brein hoe genereert het brein saccades

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


3 het brein hoe genereert het brein saccades

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


3 het brein hoe genereert het brein saccades

Waarom oogbewegingen gebruiken in een virtual reality omgeving?


3 het brein hoe genereert het brein saccades

Oogbewegingen en wapens?

Mogelijke problemen?

Waarom bijna niets op het internet?


3 het brein hoe genereert het brein saccades

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


3 het brein hoe genereert het brein saccades

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