Как мозг структурирует трехмерные визуальные данные?

На этот вопрос нельзя ответить в той форме, в которой вы его задали, из-за ограниченности современных нейробиологических теорий и методологий, когда дело доходит до определения структур сложных нейронных репрезентаций (хотя мы добились прогресса в нескольких случаях, таких как клетки места и ячейки сетки) и потому, что нейронные представления на самом деле не аналогичны нашим разговорным концепциям простых отображений чисел в изображения (например, пиксельные, векторные, вейвлетные и т. д. основы для представления цифровых изображений).

Я бы посоветовал вам мыслить не только в терминах этих репрезентативных форматов, привилегированных компьютерными архитектурами в стиле фон Неймана (т. е. нормальными компьютерами) с отдельными системами обработки и цифровой памяти, но и в терминах нейронного компьютера с распределенными вычислениями и памятью. Нейробиологи обычно думают о нейронной репрезентации в зрительном восприятии как о происходящем на ряде стадий повышенной абстракции. На сетчатке изображение примерно представлено в терминах того, что вы можете представить себе как пиксели, но на самом деле это всего лишь набор фотосенсоров и прикрепленных к ним нейронов, которые активируются из-за того, что свет попадает на сетчатку в разных местах с разной частотой и амплитудой. В V1 или первичной зрительной коре, представление представлено в терминах того, что можно рассматривать как «детекторы краев». В V2 клетки настроены на несколько более сложные свойства, такие как ориентация, пространственная частота, цвет и бинокулярное несоответствие (важная часть информации для трехмерного восприятия). По мере прохождения через V3, V4, V5 , и V6 представления становятся все более и более сложными, пока они не содержат информацию о структуре самого лежащего в основе понятия.

Трехмерность не возникает до тех пор, пока визуальная информация от обоих глаз не будет объединена с нисходящей информацией о том, как обстоят дела в мире (которая также исходит из других органов чувств и опыта), чтобы сделать вывод о вероятной форме объекта. предмет. Неясно, есть ли в мозгу какое-либо место, где изображение явно представлено в виде трехмерной модели визуального объекта. Более вероятно, что необработанные перцептивные данные, такие как цвета и узоры, представлены в одной области и связаны с более объектно-ориентированным структурным представлением в другой области, и эта ассоциация вызывает совместную активацию всех нейронов, имеющих отношение к восприятию объекта в другой области. это трехмерная форма.

Мы также можем думать об этом с точки зрения современной теории неактивного восприятия, которая утверждает, что мозг представляет информацию в терминах непредвиденных обстоятельств состояния-действия-наблюдения. В этой теории вообще не существует «образа», а есть только набор нейронных активаций, которые коррелируют с предыдущим опытом (где корреляции хранятся в терминах ассоциативных связей между нейронами, создавая причинно-следственный путь активации, по которому распространяется «информация»). ) и отношения между потенциальными действиями (двигательные действия низкого уровня сетчатки или других мышц,

Если вы хотите узнать больше, эти источники должны стать хорошим началом: распределенная нейронная память , распределенное нейронное представление процесса более высокого порядка , восприятие как ассоциации между действиями и наблюдениями .

Есть также несколько источников, которые предлагают прямые экспериментальные доказательства вашего вопроса, но не дают такого концептуального введения в нейронные вычисления и представление. Для начала см . «Нейронные вычисления, лежащие в основе восприятия глубины» , Бинокулярное восприятие глубины и кора головного мозга .

В вашем вопросе также упоминается вращение объекта «мысленным взором». Существует также очень большое количество исследований этого явления, которое называется «ментальное вращение». Статья в Википедии — хорошее место для начала, но об этом интересном явлении можно рассказать гораздо больше, поэтому не стесняйтесь задавать связанные вопросы, если вам интересно!