JAK MÓZG MOŻE BEZ PROBLEMÓW ROZPOZNAWAĆ OBIEKTY NA CZARNO-BIAŁYCH ZDJĘCIACH?
Mały eksperyment. Pomyślałem, że zostawię coś ciekawego do poczytania kolegom z nocnej zmiany, o ile w ogóle hejto ma nocną zmianę. Jestem miękki i idę spać zanim się jeszcze na dobre zaczęła.
Pomimo tego, że ludzki układ wzrokowy posiada zaawansowaną maszynerię do przetwarzania kolorów, mózg nie ma problemu z rozpoznawaniem obiektów na czarno-białych obrazach. Nowe badanie przeprowadzone przez MIT oferuje możliwe wyjaśnienie, w jaki sposób mózg jest tak biegły w rozpoznawaniu zarówno kolorowych, jak i monochromatycznych obrazów.
Korzystając z danych eksperymentalnych i modelowania obliczeniowego, naukowcy znaleźli dowody sugerujące, że korzenie tej zdolności mogą leżeć w dziecięcym rozwoju.
Na wczesnym etapie życia, gdy noworodki otrzymują bardzo ograniczone informacje o kolorach, mózg jest zmuszony nauczyć się rozróżniać obiekty na podstawie ich luminancji, czyli intensywności emitowanego przez nie światła, a nie ich koloru. W późniejszym okresie życia, gdy siatkówka i kora mózgowa są lepiej wyposażone do przetwarzania kolorów, mózg uwzględnia również informacje o kolorze, ale także zachowuje wcześniej nabytą zdolność rozpoznawania obrazów bez krytycznego polegania na wskazówkach kolorystycznych.
Odkrycie to pomaga wyjaśnić, dlaczego dzieci, które urodziły się niewidome, ale ich wzrok został przywrócony w późniejszym okresie życia, poprzez usunięcie wrodzonej zaćmy, mają znacznie większe trudności z identyfikacją obiektów prezentowanych w czerni i bieli. Te dzieci, które otrzymują bogatą informację o kolorze, gdy tylko ich wzrok zostanie przywrócony, mogą nadmiernie polegać na barwach, co czyni je znacznie mniej odpornymi na zmiany lub usunięcie informacji o nich.
WIDZIEĆ CZARNO-BIAŁO
Badanie naukowców nad tym, jak wczesne doświadczenie z kolorem wpływa na późniejsze rozpoznawanie obiektów, wyrosło z prostej obserwacji dzieci, którym przywrócono wzrok po urodzeniu z wrodzoną zaćmą. W 2005 roku Sinha zainicjował Projekt Prakash (sanskryckie słowo oznaczające "światło"), wysiłek podejmowany w Indiach w celu identyfikacji i leczenia dzieci z odwracalnymi formami utraty wzroku.
Wiele z tych dzieci cierpi na ślepotę z powodu gęstej obustronnej zaćmy. Choroba ta często pozostaje nieleczona w Indiach, które mają największą na świecie populację niewidomych dzieci, szacowaną na 200 000 do 700 000 osób.
Dzieci leczone w ramach Projektu Prakash mogą również uczestniczyć w badaniach nad rozwojem wzroku, z których wiele pomogło naukowcom dowiedzieć się więcej o tym, jak zmienia się struktura mózgu po przywróceniu wzroku, jak mózg ocenia jasność i inne zjawiska związane z widzeniem.
W tym badaniu Sinha i jego koledzy przeprowadzili prosty test rozpoznawania obiektów, prezentując zarówno kolorowe, jak i czarno-białe obrazy. W przypadku dzieci urodzonych z prawidłowym wzrokiem, konwersja kolorowych obrazów do skali szarości nie miała żadnego wpływu na ich zdolność do rozpoznawania przedstawionego obiektu. Jednak gdy dzieciom, które przeszły zabieg usunięcia zaćmy, prezentowano czarno-białe obrazy, ich wyniki znacznie się pogarszały.
Doprowadziło to naukowców do postawienia hipotezy, że charakter bodźców wzrokowych, na które dzieci są narażone we wczesnym okresie życia, może odgrywać kluczową rolę w kształtowaniu odporności na zmiany kolorów i zdolności do identyfikowania obiektów przedstawionych na czarno-białych obrazach. U normalnie widzących noworodków czopki w siatkówce nie są dobrze rozwinięte po urodzeniu, co powoduje, że dzieci mają słabą ostrość wzroku i słabe widzenie kolorów. W ciągu pierwszych lat życia ich wzrok ulega znacznej poprawie wraz z rozwojem właśnie systemu czopków.
Ponieważ niedojrzały układ wzrokowy otrzymuje znacznie mniej informacji o kolorze, naukowcy postawili hipotezę, że w tym czasie mózg dziecka jest zmuszony do zdobycia biegłości w rozpoznawaniu obrazów o ograniczonych wskazówkach kolorystycznych. Co więcej, zaproponowali, że dzieci, które urodziły się z zaćmą, która została później usunięta, mogą nauczyć się zbytnio polegać na wskazówkach kolorystycznych podczas identyfikowania obiektów, ponieważ, zaczynali proces nauki z już w pełni rozwiniętą siatkówką.
[ W tekście oryginalnym jest pokazany dokładnie proces sprawdzania tej hipotezy, za pomocą specjalnych modeli sieci neuronowych. ]
ZALETY OGRANICZONYCH BODŹCÓW SENSORYCZNYCH
Analizując wewnętrzną organizację modeli, naukowcy odkryli, że te, które zaczynają od danych wejściowych w skali szarości, uczą się polegać na luminacji (natężeniu światła) w celu identyfikacji obiektów. Gdy zaczynają otrzymywać kolorowe dane wejściowe, nie zmieniają zbytnio swojego podejścia, ponieważ nauczyły się już strategii, która działa dobrze. Modele, które zaczęły od kolorowych obrazów, zmieniły swoje podejście po wprowadzeniu obrazów w skali szarości, ale nie były w stanie zmienić go na tyle, aby były tak dokładne, jak modele, które najpierw otrzymały obrazy w skali szarości.
Podobne zjawisko może występować w ludzkim mózgu, który wykazuje większą plastyczność na wczesnym etapie życia i może łatwo nauczyć się identyfikować obiekty wyłącznie na podstawie ich luminancji. Na wczesnym etapie życia niedostatek informacji o kolorze może być w rzeczywistości korzystny dla rozwijającego się mózgu, ponieważ uczy się on identyfikować obiekty na podstawie skąpej ilości informacji.
Pozdrawiam tych, co doczytają do tego miejsca i zobaczą, że owca jednak śpi. Tak przynajmniej pisał, ale ja mu średnio w tej kwestii ufam. Tekst trochę trudniejszy, ale chyba fajny.
Ostatnia fotka jest z dzieckiem, które zostało wyleczone przez Projekt Prakash.
------------------------
https://medicalxpress.com/news/2024-05-brain-robustly-images.html
> #sowietetate < tag do obserwowania lub blokowania
#nauka #biologia #neurobiologia #ciekawostki #mozg #wzrok
