modelos para el sistema visual: i - ucmwebs.ucm.es/info/giboucm/download/21 de abril.pdfinhibición...
Post on 22-Apr-2020
4 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Modelos para el sistema Modelos para el sistema visual: Ivisual: I
Prof. Maria L. CalvoClase del 21 de abril
• Aproximaciones Analíticas que predicen procesos biológicos complejos
• :
•
Modelos para el procesado de la Modelos para el procesado de la información visualinformación visual
Proceso de la información visualProceso de la información visual::
Se supone que todos los procesos son lineales
Caracterización del sistema: Respuesta del sistema
Estudio de casos particulares: Procesado de imágenes
• Evaluación de la imagen
• Calidad
• Interpretación de las funciones visuales
Esquema de funcionamiento de un Esquema de funcionamiento de un sistema físico linealsistema físico lineal
Señal de entrada
SS
Acción del sistema: Respuesta de impulsoRespuesta de impulso
Señal de salida
Ejemplo de sistema biológico para Ejemplo de sistema biológico para modelar la función visual: modelar la función visual: LimulusLimulus
Ojo Lateral
Ejemplo en la naturaleza en invertebrados: Ejemplo en la naturaleza en invertebrados: Procesado de la información visual por el Procesado de la información visual por el
LimulusLimulus
Puntos oscuros: Puntos oscuros: OmmatidiaOmmatidia individuales.individuales.
Anchura de ojo: 1 Anchura de ojo: 1 cmcm
Esquema de un Esquema de un ommatidiumommatidium: :
1: lente. a: apertura. b: 1: lente. a: apertura. b: RabdomeroRabdomero. R: célula . R: célula retinularretinular. P: célula pigmentaria. e: célula . P: célula pigmentaria. e: célula descentrada. i: conexiones sinápticas para la descentrada. i: conexiones sinápticas para la inhibición lateral. X: generación de pulsos.inhibición lateral. X: generación de pulsos.
Diámetro del Diámetro del ommatidumommatidum: 240 micras: 240 micras
C: Diagrama funcional del mecanismo óptico y C: Diagrama funcional del mecanismo óptico y neuronal para el procesado de la información neuronal para el procesado de la información visual Transformación de escenas ópticas en visual Transformación de escenas ópticas en imágenes neuronales.imágenes neuronales.
Copyright ©1998 The American Physiological Society
Passaglia, C. L. et al. J Neurophysiol 80: 1800-1815 1998
CircuitoCircuito eléctricoeléctrico equivalenteequivalente de un de un ommatidiumommatidium
:gEn(t): Conductancia moduladaVE: Potencial de equilibrio de la conductancia modulada (60 mV)RS y CS: Resistencia (20,2 M) y capacitancia (0.002 µF) del somavSn(t): Potencial receptorRC: Resistencia de acoplo (5,2 M)RA y CA: Resistance (8.0 M) y capacitancia (0.001 µF) de axons colateralesgSIn(t): conductancia auto inhibidoragLIn(t): Conductancia asociada a la inhibición lateralVI: Potencial de equilibrio de las conductancias de inhibición (15 mV)Bombeo de corriente constante (0.25 nA)VAn(t): Potencial generador de axones compatimentadosfn(t): Tren de impulsos del nervio óptico
InhibiciInhibicióónn lateral de lateral de laslas neuronasneuronas
•Fundamentos:Cuando una superficie sensitiva (por ejemplo en el ojo) recibe un estímulo que tiene un gradiente espacial (de punto a punto) se suprime o ralentiza la respuesta al estímulo que se obtendría sin gradiente.
•• ExperimentosExperimentos con el con el ojoojo compuestocompuesto dede Limulus Limulus ((HartlineHartline et al.,et al., 1956)1956)
– Los ommatidia permiten estudiar señales generadaspor un único fotorreceptor.
– La luz transmitida por un solo receptor produce una“ignición” casi instantánea (umbral) que se transmitea las células neuronales.
– Cuando se activan dos receptores vecinos con respectivas señales luminosas:Aumenta el umbral de la respuesta.El número de impulsos generados disminuye.Disminuye la frecuencia del tren de pulsos generado.
•
•
•
Mach Bands: Quantitative Studies on Neural Networks in the Retina, by F. Ratliff, 1965, figure 3.25, p. 107. Copyright © 1965 Holden-Day, Inc. Reprinted with permission.)
Señal generada en la respuesta de un solo receptor
Señal generada en la respuesta conjunta de dos receptores
Señal generada en la respuesta conjunta de dos receptores con distinto nivel de estímulo
ModeloModelo parapara la la inhibicióninhibición laterallateral
Intensidad incidente Intensidad percibida
Coordenadas espacialesCoordenadas espaciales
Ejemplo de procesado de la información visual: Ejemplo de procesado de la información visual: Diferenciación espacial en el ojo de Diferenciación espacial en el ojo de LIMULUSLIMULUS
Bandas de MachBandas de Mach
Distribución de la intensidad de entrada
Distribución de la intensidad percibida
Esquema de funcionamiento del sistema Esquema de funcionamiento del sistema visual como procesador de informaciónvisual como procesador de información
Escena: Imagen
SOSO
Sistema óptico: Respuesta de Respuesta de impulso espacioimpulso espacio--temporaltemporal
Señal de salida
Retina: Muestreo y Muestreo y generación generación de señales de señales modificadas modificadas
S’ S’’
Nervio óptico:
Generación Generación de impulsos de impulsos neuronalesneuronales
Corteza Corteza VisualVisual
Ejemplos de estímulos visuales comoredes sinusoidales
Copyright ©1998 The American Physiological Society
Passaglia, C. L. et al. J Neurophysiol 80: 1800-1815 1998
RespuestaRespuesta del del ojoojo del Limulus a del Limulus a trestres patronespatrones luminososluminosos modulados:Funcionesmodulados:Funcionesde de transferenciatransferencia de de modulaciónmodulación espacialesespaciales y y temporalestemporales
Frecuencia espacialFrecuencia espacialDefinición:
Se define como el espaciado mínimo entre dos puntos de información de un objeto (o escena), representados en el espacio recíproco de las coordenadas espaciales reales.
Este espacio recíproco es el dominio de Fourier.
La representación en este dominio se obtiene aplicando el análisis de Fourier: Transformada de Fourier.
Se expresa en: Líneas/mm.
EjemploEjemplo de de informacióninformación en en espaciosespacios recíprocosrecíprocos
Imagen: Espacio real Módulo al cuadrado de la transformada de Fourier de
la imagen:Espacio recíproco
Frecuencia temporalFrecuencia temporal•Definición:Define valores individuales (mínimos y máximos) para la resolución temporal de un señal.
Se definen espacios recíprocos: Tiempo frecuencia temporal (Hz)
El comportamiento de la respuesta del sistema visual en el dominio temporal está enteramente determinado por factores neuronales.
Función de transferencia de modulación MTF
Imágen de unalínea (LSF)
Objeto-línea
Clases de líneas
Imágen de un borde (ESF)
Sistema formador de imágenes
Generador de bordes
Clases de bordes degradados
Criterios de resolución Clase de operadoresdiferenciales
FT
d/dx
d2/dx2
Funciones características para la descripción del sistema linealFunciones características para la descripción del sistema lineal
top related