M. Štrucl 1

SenzoriSenzoriččni sistemini sistemi•• SPLOSPLOŠŠNE LASTNOSTI SENZORINE LASTNOSTI SENZORIČČNIH SISTEMOVNIH SISTEMOV•• SOMATOSENZORISOMATOSENZORIČČNI SISTEMNI SISTEM•• FIZIOLOGIJA BOLEFIZIOLOGIJA BOLEČČINEINE•• VID I: OPTIKA VIDA, FOTORECEPCIJAVID I: OPTIKA VIDA, FOTORECEPCIJA•• VID II: NEVROFIZIOLOGIJA VIDAVID II: NEVROFIZIOLOGIJA VIDA•• VID III: PSIHOFIZIKA VIDAVID III: PSIHOFIZIKA VIDA•• SLUH I: PREVAJANJE ZVOKA V NOTRANJE UHO IN SLUH I: PREVAJANJE ZVOKA V NOTRANJE UHO IN

TRANSDUKCIJATRANSDUKCIJA•• SLUH II: PSIHOFIZIKA SLUHASLUH II: PSIHOFIZIKA SLUHA•• VESTIBULARNI APARATVESTIBULARNI APARAT•• VOH IN OKUSVOH IN OKUS

LEKCIJA 7: SPLOLEKCIJA 7: SPLOŠŠNE LASTNOSTI NE LASTNOSTI SENZORISENZORIČČNIH SISTEMOVNIH SISTEMOV

CILJI:CILJI:•• Razumevanje principov Razumevanje principov obdelave podatkovobdelave podatkov v v

senzorisenzoriččnih kanalihnih kanalih•• Znanje o vrstah Znanje o vrstah senzorisenzoriččnih procesovnih procesov•• Znanje o dogajanju na receptorjih; Znanje o dogajanju na receptorjih; transdukcijatransdukcija in in

transformacijatransformacija•• Razumevanje pomena Razumevanje pomena obrobne obrobne inhibicijeinhibicije in koncepta in koncepta

receptivnih poljreceptivnih polj•• Znanje o Znanje o psihofizipsihofiziččnihnih lastnostih senzorilastnostih senzoriččnih sistemovnih sistemov•• Znanje o Znanje o senzorisenzoriččnem pragunem pragu, , veveššččinaina merjenja merjenja

diferencialnega praga, prostorske in diferencialnega praga, prostorske in ččasovne loasovne loččljivosti ljivosti senzorisenzoriččnega kanalanega kanala

SenzoriSenzoriččni procesi ustvarijo v ni procesi ustvarijo v žživivččevju informacijo o okoljuevju informacijo o okolju

Energetski procesiEnergetski procesi

Efektivni energetski procesiEfektivni energetski procesi

Tok informacijTok informacij

M. Štrucl 2

Pretok informacijPretok informacij

SenzoriSenzoriččni procesini procesiPretok informacij:v Pretok informacij:v

kategorijah:kategorijah:11--OKOLJEOKOLJE22--ORGANIZEMORGANIZEM33--ŽŽIVIVČČEVJEEVJE44--SUBJEKT. ZAVESTSUBJEKT. ZAVEST

LAHKA VPRALAHKA VPRAŠŠANJA:ANJA:Odnos 1Odnos 1--2:32:3detekcija,kodiranje,prenosdetekcija,kodiranje,prenosReprezentacijaReprezentacija

TETEŽŽJE VPRAJE VPRAŠŠANJEANJE3. Percepcija3. Percepcijaprepoznava,uvrstitevprepoznava,uvrstitev

ZELO TEZELO TEŽŽKO VPRAKO VPRAŠŠANJEANJE4. 4. NevrobioloNevrobiološškaka razlaga razlaga

zavestizavesti

12

3

4

Problem opazovalca: Problem opazovalca: 1.0SEBA1.0SEBA; ; 2.OSEBA2.OSEBA; 3. OSEBA; 3. OSEBA

JAZ SEM !

Kaj si misliš?

ZanimivoINTROSPEKCIJA

1.oseba

2.oseba

3.oseba

mentalno

nevrobiološko

SENZORISENZORIČČNI PROCESINI PROCESI

FIZIKALNO OKOLJE - ENERGETSKI PROCESIČasovni in prostorski vzorci

POVEZOVANJE-ABSTRAKCIJA

KATEGORIZACIJA, PREPOZNAVA

RECEPCIJA, KODIRANJE,PRENOS

DETEKCIJA POSAMEZNIH LASTNOSTIVZPOREDNI PODSISTEMI

Senzorna

fiziologija

Psihofizika

Dražljaj

M. Štrucl 3

Paradigme obravnave senzoriParadigme obravnave senzoriččnih sistemovnih sistemov

•• NevrobioloNevrobiološškaka•• NevropsiholoNevropsihološškaka•• Medicinsko diagnostiMedicinsko diagnostiččnana•• BiokibernetiBiokibernetiččnana•• SenzoriSenzoriččne protezene proteze

JILL

SenzoriSenzoriččni kanalini kanali--modalnostimodalnosti

•• VIDVID•• SLUHSLUH•• TIPTIP•• OKUSOKUS•• VOHVOH

I. RecepcijaI. Recepcija

TRANSDUKCIJA -pretvorba energije dražljaja v spremembo membranskega potenciala receptorja

;nastanek receptorskega potenciala

TRANSFORMACIJA- pretvorba receptorskega potenciala v serijo akcijskih potencialov:

analogno-digitalna pretvorba

KONDUKCIJA-prevajanje informacij v paketih akcijskih potencialov

TransdukcijaTransdukcija in transformacija na in transformacija na mehanoreceptorjumehanoreceptorju

M. Štrucl 4

RECEPCIJA 2 -TRANSDUKCIJA

Ojačanje!

RECEPCIJA 1RECEPCIJA 1

Primarne čutnice Sekundarne čutnice

MiMiššiiččno vreteno sesalcano vreteno sesalca Svetlobna Svetlobna ččutnica v temi in na svetlobiutnica v temi in na svetlobi

Tok v temi!

M. Štrucl 5

•• DlaDlaččnicenice sluhasluha •• TransdukcijaTransdukcijamehanskega mehanskega dradražžljajaljaja

KemorecepcijaKemorecepcija --okusokus

•• KemorecepcijaKemorecepcija--okusokus

M. Štrucl 6

II. Detekcija :Osnovne lastnosti II. Detekcija :Osnovne lastnosti (atributi) dra(atributi) dražžljajaljaja•• Modalnost, Modalnost, submodalnostsubmodalnost (specifi(specifiččnost glede na nost glede na

energijo)energijo)

•• ČČasovni atributi (adaptacija)asovni atributi (adaptacija)

•• Jakost (Jakost (psihofizikapsihofizika))

•• Lokacija (v prostoru, frekvenci,Lokacija (v prostoru, frekvenci,…… receptivna receptivna polja) KJE?polja) KJE?

•• Kategorizacija (prepoznava) KAJ?Kategorizacija (prepoznava) KAJ?

Atributi draAtributi dražžljajaljaja

••Jakost draJakost dražžljaja in odgovor receptorja: odnos draljaja in odgovor receptorja: odnos dražžljajljaj--receptorski potencial, odnos receptorski potencialreceptorski potencial, odnos receptorski potencial--frekvenca akcijskih frekvenca akcijskih potencialovpotencialov

adaptacijaadaptacija

Weber Weber ––FechnerjevoFechnerjevo pravilo; nelinearna pravilo; nelinearna umerjenost umerjenost ččutilutil

•• dSdS/S=k/S=k

M. Štrucl 7

NaNaččela obdelava podatkov v ela obdelava podatkov v senzorisenzoriččni progini progi

•• Zaporedja nevronov: Zaporedja nevronov: 1.2.3.korteks1.2.3.korteks•• NaNaččelo oznaelo označčenih potienih poti•• Vzporedni prenos in obdelavaVzporedni prenos in obdelava•• Obrobna Obrobna inhibicijainhibicija•• Receptivna poljaReceptivna polja•• KompresijaKompresija podatkovpodatkov•• Poudarjanje pomembnih razlik (Poudarjanje pomembnih razlik (ččasovno asovno

prostorsko)prostorsko)

NaNaččelo oznaelo označčenih potienih poti

bolečina dotik

somatosenzorični sistem specifičnost !

Organizacija senzoriOrganizacija senzoriččne potine poti

1. nevron 2. nevron 3.n.korteks

Povezave v mrePovezave v mrežžnicinici

glutamat + SV.

+ OFF, - ON

GABA, GLICIN

DOPAMIN (d)

d

off

on

M. Štrucl 8

Sekundarno receptivno poljeSekundarno receptivno polje Primarna receptivna poljaPrimarna receptivna polja

ŠŠtudij receptivnih poljtudij receptivnih polj Koncept receptivnih poljKoncept receptivnih polj

RECEPTIVNA POLJA; primarna (receptorji)

sekundarna (nevroni)

M. Štrucl 9

Nevronsko Nevronsko mremrežžjeje za obrobno za obrobno inhibicijoinhibicijo

inhibicija

stimulus

escitacija -----inhibicija

Receptivna polja Receptivna polja --sluhsluh

Receptivna polja (sekundarna!)so antagonistiReceptivna polja (sekundarna!)so antagonističčno no urejena zaradi urejena zaradi okoliokoliššnjenje in lateralne in lateralne inhibicijeinhibicije

odgovor ne-vrona na ton 1

na ton 2

na ton 1+2

Receptivna polja vidReceptivna polja vid--sestavljanje na visestavljanje na viššjih jih ravnehravneh

•• NGL nevroniNGL nevroni

•• V I korteksV I korteks

M. Štrucl 10

Kompleksna Kompleksna ““receptivna poljareceptivna polja”” in kolumnein kolumne POUDARJANJE ROBOVPOUDARJANJE ROBOV

Adaptacija receptorjevAdaptacija receptorjev

•• fazifaziččnini

•• tonitoniččnini

KOMPRESIJA PODATKOV ZA AKROMATSKI IN KOMPRESIJA PODATKOV ZA AKROMATSKI IN BARVNA VODA IZ MREBARVNA VODA IZ MREŽŽNICENICE

n=120 milijonov n=1 milijon

M. Štrucl 11

KODIRANJE PRI OKUSUKODIRANJE PRI OKUSU-- ekonomija struktur; ekonomija struktur; nekaj vrst receptorjev za veliko senzorinekaj vrst receptorjev za veliko senzoriččnih nih zaznavzaznav

Primarni senzoriPrimarni senzoriččni korteksni korteks

Primarni sluPrimarni sluššni korteksni korteks--tonotopitonotopiččnanaureditevureditev

KortikalnaKortikalnareprezentacijareprezentacija

senzorično povečanje

M. Štrucl 12

Primarno in viPrimarno in viššja podroja področčja vidnega ja vidnega korteksakorteksa--retinotopiretinotopiččnana ureditevureditev

SomatosenzoriSomatosenzoriččnini kortekskorteks--multiplamultiplasomatotopisomatotopiččnana ureditevureditev

KortikalnaKortikalna reprezentacijareprezentacija rokeroke PlastiPlastiččnost nost kortikalnihkortikalnihprezentacijprezentacij

M. Štrucl 13

NEVROBIOLONEVROBIOLOŠŠKA STRATEGIJAKA STRATEGIJA--ANALIZAANALIZAPSIHOLOPSIHOLOŠŠKA STRATEGIJAKA STRATEGIJA--SINTEZASINTEZA

NevrobioloNevrobiološškaka analizaanaliza

Eferentninadzor !

Top-downBottom-up

Paralelni sistemiParalelni sistemi--barvnibarvni------akromatskiakromatskiVzporedni sistemi vidne analize: forma, gibanje, Vzporedni sistemi vidne analize: forma, gibanje, stereoskopijastereoskopija, barva, barva

M. Štrucl 14

CitoarhitektonikaCitoarhitektonika vidne analizevidne analizeIII. Sinteza, prepoznava, III. Sinteza, prepoznava, kategorizacija : Percepcijakategorizacija : Percepcija

III. PSIHOLOIII. PSIHOLOŠŠKA SINTEZAKA SINTEZA--KONSTRUKCIJA SLIKEKONSTRUKCIJA SLIKE

•• Verjamem torej vidimVerjamem torej vidim

Kaj vidim ?Kaj vidim ?

M. Štrucl 15

Pravila konstrukcije slike (Pravila konstrukcije slike (gegešštalttalt))

OptiOptiččne prevare 1ne prevare 1

OptiOptiččne prevare 2ne prevare 2PROBLEM POVEZOVANJA PRI PARALELNOPROBLEM POVEZOVANJA PRI PARALELNO--DISTRIBUIRANEM PROCESIRANJUDISTRIBUIRANEM PROCESIRANJU

M. Štrucl 16

ReReššitve problema povezovanje A. celica stare itve problema povezovanje A. celica stare mamemame

ReReššitev problema povezovanja itev problema povezovanja B B sklapljanjesklapljanjepo sinhronostipo sinhronosti

V medicini merimo sposobnosti V medicini merimo sposobnosti senzorisenzoriččnih kanalov pri bolniku: vid, nih kanalov pri bolniku: vid, sluh, tip, obsluh, tip, obččutenje boleutenje boleččine, ine, toplotetoplote……))•• Najprej prag,Najprej prag,•• Kvalitete: ostrina vida, barve, kako sliKvalitete: ostrina vida, barve, kako slišši i

besedebesede…………

PSIHOFIZIPSIHOFIZIČČNO PRAGNO PRAG--klasiklasiččnono

M. Štrucl 17

TEORIJA DETEKCIJETEORIJA DETEKCIJE--razmerje :signalrazmerje :signal--ššum um (ni absolutnega praga)(ni absolutnega praga)

PerimetrijaPerimetrija CAMPUSCAMPUS

Občutljivost vida

LEKCIJA 7: SPLOLEKCIJA 7: SPLOŠŠNE LASTNOSTI SENZORINE LASTNOSTI SENZORIČČNIH SISTEMOVNIH SISTEMOV--povzetekpovzetek

•• SenzoriSenzoriččni procesi privedejo (ustvarijo) informacije o efektivnih ni procesi privedejo (ustvarijo) informacije o efektivnih energetskih procesih v okolju v osrednje energetskih procesih v okolju v osrednje žživivččevje.evje.

•• Na receptorjih se draNa receptorjih se dražžljaji prevedejo v notranji jezik ljaji prevedejo v notranji jezik žživivččnega nega sistema v procesu sistema v procesu transdukcijetransdukcije. Po transformaciji se informacije . Po transformaciji se informacije prenesejo v centralno prenesejo v centralno žživivččevje.evje.

•• Obdelava podatkov tipiObdelava podatkov tipiččno poteka v specializiranih vzporednih no poteka v specializiranih vzporednih sistemih, ki se odrasistemih, ki se odražžajo v modularni zgradbi senzoriajo v modularni zgradbi senzoriččnih korteksov. nih korteksov. Pri tem so aktivni mehanizmi selekcije ,poudarjanja kontrastov iPri tem so aktivni mehanizmi selekcije ,poudarjanja kontrastov in n kompresijekompresije podatkov po pomembnosti.podatkov po pomembnosti.

•• Zadnje stopnje senzoriZadnje stopnje senzoriččnih procesov so v kategoriji mentalnih nih procesov so v kategoriji mentalnih procesov, ki konstruirajo podobo sveta in so procesov, ki konstruirajo podobo sveta in so šše tee težžko dostopne ko dostopne objektivni fizioloobjektivni fiziološški analizi.ki analizi.

•• PsihofiziPsihofiziččne metode omogone metode omogoččajo analizo lastnosti senzoriajo analizo lastnosti senzoriččnih kanalov nih kanalov (vaje iz vida, sluha).(vaje iz vida, sluha).

MoMožžnosti senzorinosti senzoriččnih protez 1nih protez 1

M. Štrucl 18

MoMožžnosti senzorinosti senzoriččnih protez 2nih protez 2--uporaba uporaba fosfenovfosfenov MoMožžnosti senzorinosti senzoriččnih protez 3nih protez 3--polpolžžkov vstavekkov vstavek

DinamiDinamiččna spektralna analiza v sluna spektralna analiza v sluššnem sistemunem sistemu Prenos in obdelava v nevronski mrePrenos in obdelava v nevronski mrežžii