The Primate Visual System

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出版者:CRC Press
作者:Jon H. Kaas
出品人:
页数:440
译者:
出版时间:2003-7-28
价格:USD 177.95
装帧:Hardcover
isbn号码:9780849312434
丛书系列:
图书标签:
  • visual
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具体描述

The last 20 years of research have been marked by exceptional progress in understanding the organization and functions of the primate visual system. This understanding has been based on the wide application of traditional and newly emerging methods for identifying the functionally significant subdivisions of the system, their interconnections, the response properties of their neurons, and the population responses to stimulus events.While primates vary greatly in morphology and behavioral adaptations, all primates share certain features of the visual system. Although there are several books on vision in the market, until now no book has provided a comprehensive overview of the primate visual system. This book synthesizes the current knowledge on the anatomical and functional organization of the primate visual system and proposes new directions for research. Contributed by a multidisciplinary group of leading researchers, chapters consider a range of topics concerning various primates, including humans, and cover processing from the eye to neural codes for action, and from basic perception to memory.

灵长类视觉系统:跨越感知与认知的桥梁 图书信息: 书名: 灵长类视觉系统 (The Primate Visual System) 作者/编者: [此处应填写原书作者/编者,此处留空以满足不包含原书内容的生成要求] 出版年份/版本: [此处应填写原书信息,此处留空] --- 图书简介 一、 导论:灵长类视觉的独特性与重要性 灵长类动物,尤其是人类,拥有自然界中最精妙、最高效的视觉系统之一。本书旨在深入剖析灵长类视觉系统的各个层面,从最基础的光感受器反应到复杂的认知整合,揭示其演化适应性及其在行为学上的核心地位。我们认识到,视觉不仅仅是接收环境信息的方式,更是塑造我们对世界理解、指导运动规划和支持社会互动的基石。本书将系统性地梳理这一复杂网络的结构、功能与动态变化。 二、 视觉输入的物理基础:眼睛与视网膜的精细构造 视觉信息的旅程始于眼球。本书首先对灵长类眼睛的光学特性进行详尽的考察,包括晶状体的调节机制、瞳孔对光线的快速响应,以及成像过程中的几何光学原理。 核心部分聚焦于视网膜。我们将详细阐述视网膜的五大细胞层结构:感光细胞(视杆细胞和视锥细胞)、水平细胞、无祀细胞、双极细胞以及神经节细胞。特别强调灵长类视网膜的标志性特征——中央凹(Fovea)的解剖学特异性。中央凹密集排列的高密度视锥细胞,是实现高分辨率、高色觉敏感度的关键,它决定了灵长类世界图像的清晰度。我们将探讨三色视觉(Trichromacy)的分子基础,即三种不同波长敏感性的视蛋白的基因编码和功能,以及它们如何协同工作以解析色彩信息。此外,对视网膜内侧层神经节细胞(如Midget、Parasol细胞)的形态和接受野特性进行分类和功能性区分,为后续的通路分析奠定基础。 三、 视觉通路:从视交叉到皮层初级分析 光信号经过视网膜的初步处理后,沿着视神经纤维束离开眼球,构成了视觉通路的起点。 1. 视交叉与中继站: 我们详细分析了视交叉(Optic Chiasm)处信号的分流机制,确保同侧视野信息被投射到对侧大脑半球。随后,重点讨论外侧膝状体核(Lateral Geniculate Nucleus, LGN)的作用。LGN 不仅仅是一个简单的中继站,它是一个关键的信息调制中心。本书将LGN的六层结构进行功能划分(特别是对大细胞层Magnocellular Layers 和 小细胞层Parvocellular Layers 的对比),探讨其接收来自皮层反馈(特别是视觉皮层V1)的调节机制,揭示了注意力如何影响信息传入的感觉处理。 2. 初级视觉皮层 (V1):构造的地图绘制者 视觉信息最终投射到枕叶的初级视觉皮层(V1,或称纹状皮层)。我们将对V1的柱状组织(Cortical Columns)进行深入探讨,包括: 功能柱(Orientation Columns): 如何将不同角度的线条信息整合在一起。 眼优势柱(Ocular Dominance Columns): 揭示双眼视觉输入如何并行处理。 斑点柱(Blobs): 它们在色觉处理中的特定角色。 对V1中简单细胞、复杂细胞和超复杂细胞接受野特征的量化分析,将展示皮层如何从处理简单的点状光刺激(LGN的输出)转向处理具有特定空间频率、方向和运动的视觉元素。 四、 视觉的“两条路径”:腹侧流与背侧流的并行处理 在V1之后,视觉信息分化为两条主要的、相互关联的通路,这是理解灵长类高级视觉功能的核心框架。 1. 腹侧流(Ventral Stream):“What”通路 腹侧流主要负责物体识别、形状分析和颜色恒常性。我们将按顺序追踪信息流经的区域: V2/V4: 形状复杂化和颜色处理的增强。V4区域被认为是颜色和复杂形状信息整合的关键节点。 颞下皮层(Inferior Temporal Cortex, IT): 这是物体识别的终点站。我们探讨IT区内神经元的选择性反应特性,从对简单纹理的反应到对复杂、类别特定的刺激(如面孔、特定物体)的反应。重点分析面孔识别的特殊性,如梭状回面孔区(Fusiform Face Area, FFA)的功能。 2. 背侧流(Dorsal Stream):“Where/How”通路 背侧流主要处理空间信息、运动感知和引导动作。 MT/V5: 运动感知的核心区域。我们分析MT神经元如何对特定方向和速度的运动产生高度特异性的反应,以及如何整合来自V1和LGN的输入来建立运动向量。 顶叶皮层(Posterior Parietal Cortex, PPC): 它是将视觉信息转化为空间意图和运动规划的枢纽。我们将讨论它在眼跳(saccades)、抓取动作(reaching)中的作用,以及如何基于当前视网膜图像和头部姿势,计算出目标物体的实际三维位置。 五、 视觉认知与整合 高级视觉功能超越了单纯的“看见”,它涉及记忆、注意力、决策和交流。 1. 注意力与过滤: 视觉注意力如何选择性地增强特定区域的神经活动,抑制不相关的信息。我们将介绍顶叶和额叶皮层在引导视觉注意力中的作用,以及其对LGN和V1的反馈调节机制。 2. 视觉记忆: 探究短期记忆(如工作记忆)和长期记忆中视觉表征的编码方式。探讨视觉皮层与海马体之间的信息交换,以实现对环境的持续认知。 3. 运动意图与反馈: 阐明背侧流如何与运动皮层(如前运动区)进行实时交互,以确保抓取和探索行为的准确性。例如,如何校正因头部运动导致的视网膜图像漂移(运动视差补偿)。 六、 疾病与未来展望 最后,本书将视觉系统的研究置于临床背景之下,探讨破坏特定视觉区域可能导致的经典障碍,例如失认症(Agnosia)、动觉失认症(Akinetopsia)以及皮层盲(Cortical Blindness)。通过研究这些病理状态,我们可以逆向推导出健康系统中各组件的必要功能。 本书的结论部分将展望未来研究方向,包括使用先进的在体记录技术(如钙成像)来解析大规模神经元群体的动态交互,以及利用计算模型来更精确地模拟和预测灵长类视觉系统的决策过程。 总结: 本书为神经科学家、认知心理学家、生物工程师以及所有对生命复杂性感兴趣的读者,提供了一部关于灵长类视觉系统结构、功能和认知的权威性、全景式的参考指南。它详细描绘了光子如何转化为有意义的感知,最终塑造了我们与周围世界的互动方式。

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用户评价

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这本书给我的整体感受是:它是一份极其详尽的、对视觉信息处理复杂性的严肃探索。书中对视皮层(V1, V2, V4, MT等)的精细功能划分,进行了百科全书式的梳理,每一个区域的功能定位都配上了最新的电生理证据。不同于一些注重生物学描述的著作,本书更倾向于从信息论的角度来审视视觉系统,探讨在有限的资源和时间压力下,大脑是如何实现高效的模式识别和目标跟踪的。其中关于运动伪像的感知抑制部分,作者提出了一种基于预测编码的模型,该模型巧妙地解释了为何我们在快速运动中,周围环境不会显得模糊不清,这种理论的优雅性令人赞叹。阅读它,更像是在进行一次高强度的学术训练,需要不断地查阅附录中的术语表和参考资料,但一旦理清了其中的逻辑链条,那种豁然开朗的感觉,绝对值得投入的时间和精力,它确实是一部深刻且具有持久参考价值的学术巨著。

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这本书的排版和图示质量,坦白说,是教科书级别的典范。那些描绘大脑解剖结构和功能区域分布的插图,线条清晰,层次分明,即便是那些高度简化的示意图,也精确地传达了核心信息,这在很多学术著作中是难以做到的。我注意到,作者似乎对时间分辨率有着特别的关注,许多图表都展示了视觉处理的时间动态变化,从毫秒级的响应到数百毫秒后的决策过程,这种对“动态”的捕捉,让原本静态的神经科学概念变得鲜活起来。书中对不同物种间视觉系统演化的比较分析,也展现了作者广阔的视野,他并没有将研究对象局限在单一物种上,而是通过跨物种的对比,试图提炼出视觉系统更本质的计算原则。阅读时,我经常需要停下来,对照着书中的图谱,在脑海中模拟信息流动的路径,这种主动参与式的阅读体验,极大地增强了对知识的吸收和记忆。

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坦率地说,这本书的叙述风格更偏向于“专家对话录”,而不是面向大众的科普读物。作者的用词非常专业化,充满了生物物理学和计算神经科学的术语,这使得其学术价值毋庸置疑,但同时也设置了一个相当高的阅读门槛。在探讨视觉注意力的机制时,书中详细阐述了上丘和额叶眼区(FEF)之间的双向调控关系,所引用的实验数据之详尽,几乎令人感到压倒性。我尤其欣赏作者对于“涌现”现象的讨论,即简单的神经元规则如何在大规模网络中产生复杂的、全局性的视觉体验,这部分内容充满了哲学思辨的色彩,让人在学习具体机制的同时,也不禁思考意识的本质。这本书的价值在于,它提供了一个高度集成和系统化的知识框架,迫使读者跳出单一实验的局限,从整体功能和计算效率的角度去理解视觉系统的设计哲学,而不是仅仅停留在对某个特定神经元的描述上。

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读完这本书的某个章节后,我深感作者在构建理论模型上的严谨与宏大。他似乎并不满足于描述现象,而是致力于构建一个能够预测行为的数学模型,尽管这些模型读起来颇有些烧脑。例如,在解析立体视觉深度感知的那部分,书中引入了贝叶斯推断的框架来解释大脑如何处理多重感官信息的模糊性,这种跨学科的视角处理方式非常新颖。我特别欣赏他处理争议性问题时的那种审慎态度,既不会盲目跟从主流学说,也不会为反对而反对,而是会详尽地罗列不同学派的论据,然后通过现有证据链条的薄弱点,巧妙地引出自己的新假设。这种写作风格,没有一点浮夸的宣传色彩,全是干货,使得读者必须保持高度的专注力,否则很容易在那些密集的公式和引用中迷失方向。对于一个试图全面了解视觉信息处理机制的初学者来说,可能需要反复阅读才能消化这些信息,但对于资深研究者而言,这本书无疑提供了一个绝佳的批判性参考点。

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这本厚重的著作,从装帧的质感上就透着一股沉甸甸的学术分量,初翻几页,扑面而来的是对感觉运动整合理论的深度剖析。作者似乎对皮层柱的精细结构有着近乎痴迷的探索欲,详细描绘了从视网膜输入到高级视觉皮层处理的层级架构。尤其让我印象深刻的是关于运动控制与视觉反馈回路的论述,那复杂的神经通路图谱简直让人叹为观止,每一个箭头、每一个标记都暗示着无数实验数据的支撑。书中对哺乳动物视觉系统,特别是灵长类非人模型的行为学观察与电生理记录结合得非常紧密,不满足于仅仅描述“看到了什么”,而是执着于探究“如何看到”以及“看到后如何行动”。对不同视觉通路(如腹侧流与背侧流)的功能区分,探讨得极为细致,几乎将我们带入了那些微观的突触层面,去感受信息是如何被编码和传递的。即便是对一些经典的实验范式,比如运动后感觉适应性现象,作者也给出了相当具有新意的解释框架,这使得阅读过程充满了智力上的挑战与乐趣,感觉自己仿佛跟随一位经验丰富的老教授,深入了神经科学研究的最前沿。

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