基于流形的大鼠初級(jí)視覺(jué)皮層視像整體特征識(shí)別研究.pdf

1、動(dòng)物的視覺(jué)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)數(shù)億年的進(jìn)化，可以毫不費(fèi)力的完成特定目標(biāo)的識(shí)別，而且識(shí)別速度和效率是目前任何計(jì)算機(jī)視覺(jué)和人工圖像處理方法所無(wú)法比擬的。初級(jí)視覺(jué)皮層作為視覺(jué)信息傳遞兩條通路中的必經(jīng)區(qū)域，源自視網(wǎng)膜的信息絕大多數(shù)都需經(jīng)過(guò)該區(qū)域的加工處理后，傳入下一級(jí)視覺(jué)皮層。因此，研究初級(jí)視覺(jué)皮層神經(jīng)元在不同整體特征刺激下的響應(yīng)特征，并根據(jù)相應(yīng)的響應(yīng)特征進(jìn)行不同整體特征的識(shí)別，對(duì)于揭示視覺(jué)系統(tǒng)如何快速、準(zhǔn)確的完成特定目標(biāo)的識(shí)別，有著至關(guān)重要的意義。

2、>　　本文以LE大鼠為模式動(dòng)物，利用初級(jí)視覺(jué)皮層的響應(yīng)信號(hào)，對(duì)視像整體特征的識(shí)別進(jìn)行了研究。主要工作以及研究結(jié)果如下:
　　(1)測(cè)定了視覺(jué)刺激下初級(jí)視覺(jué)皮層神經(jīng)元響應(yīng)的感受野。
　　根據(jù)初級(jí)視覺(jué)皮層神經(jīng)元對(duì)不同視覺(jué)刺激的響應(yīng)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了棋盤格實(shí)驗(yàn)，并采用基于神經(jīng)元鋒電位發(fā)放率的反向相關(guān)法確定了神經(jīng)元感受野的位置。結(jié)果表明:本例中植入電極位置附近的大多數(shù)神經(jīng)元的感受野在屏幕的中心偏左的位置。同一刺激出現(xiàn)在本文測(cè)定的感受野時(shí)，

3、神經(jīng)元的發(fā)放總數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于刺激出現(xiàn)在其他非感受野位置。
　　(2)確定了神經(jīng)元對(duì)整體特征的響應(yīng)時(shí)間區(qū)間，并進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　根據(jù)初級(jí)視覺(jué)皮層的神經(jīng)元對(duì)輪廓、形狀相同，而細(xì)節(jié)信息不同的視覺(jué)刺激，在響應(yīng)初期表現(xiàn)出高度的相似性，本文在感受野內(nèi)進(jìn)行了同一整體特征不同局部特征的視覺(jué)刺激。由神經(jīng)元鋒電位平均發(fā)放率的變化來(lái)確定單個(gè)神經(jīng)元對(duì)整體特征的響應(yīng)時(shí)間區(qū)間。通過(guò)統(tǒng)計(jì)初級(jí)視覺(jué)皮層中的多個(gè)神經(jīng)元對(duì)整體特征的有效響應(yīng)時(shí)間區(qū)間，得出一個(gè)具有普遍

4、意義的規(guī)律:大鼠初級(jí)視覺(jué)皮層神經(jīng)元對(duì)整體特征響應(yīng)的區(qū)間在100ms和350ms之間。在使用了有效響應(yīng)區(qū)間后，對(duì)不同整體特征的分類正確率得到了極大地提升。
　　(3)提取了鋒電位中的視像整體特征，并比較了不同特征中攜帶的整體特征信息量。
　　本文在有效區(qū)間內(nèi)統(tǒng)計(jì)了神經(jīng)元集群的發(fā)放特征包括多個(gè)單神經(jīng)元的平均發(fā)放率和發(fā)放間隔，根據(jù)最終的分類正確率來(lái)確定鋒電位的響應(yīng)特征中是否攜帶了更多關(guān)于整體特征的信息。結(jié)果表明:鋒電位的發(fā)放率和發(fā)