大脑如何处理视觉信息图片

1. 大脑如何处理视觉信息

想一想你自己是如何“认字”的。
先看见字的“形”，有人给你讲解“这个形状图案”所表示的意思和发音，在你的脑子里建立了二者之间的联系，经过反复的重复，下次再见到这个“图案”，你就会“念”，也知道了它的含义。
所有的神经系统活动都是“反射”，包括条件反射和非条件反射。认字就属于条件反射。

2. 大脑是如何进行数据处理的

如果将人和计算机比较的话，确实有些相似之处：人的四肢和五官都是输入和输出设备，全身的神经网络相当于大脑的数据线，大脑左半区相当于CPU，海马体相当于内存。

大脑拥有各种处理算法，如视觉处理模块、听觉处理模块、语言处理模块、运动处理模块、空间方位处理模块等。从某种意义上来说，人的大脑，确实是一台无与伦比的超级电脑。然而，人的大脑工作机制至今还是一个前沿课题，种种不解之谜尚未完全揭开。

我们从能记事开始，大脑中就开始保存各种看到和感知的事情，就像是在存档一个个视频快照，只要意念一起，大脑中的神经元就能启动播放程序，不想看来了，就放回去，这就是我们的记忆。

人脑的神经元是生物形态的神经网络，比起计算机的CPU要高级几个维度，它们在意识的参与下，是如何完成记忆、计算和学习的，到目前为止还没有一个很确定的答案。

如果完全弄清楚了人脑的工作机制，那目前最具划时代意义的学科——人工智能，将会出现飞跃式的发展。

3. 视觉在人脑中怎样产生的

视觉是一个生理学词汇。光作用于视觉器官，使其感受细胞兴奋，其信息经视觉神经系统加工后便产生视觉(vision)。通过视觉，人和动物感知外界物体的大小、明暗、颜色、动静，获得对机体生存具有重要意义的各种信息，至少有80%以上的外界信息经视觉获得，视觉是人和动物最重要的感觉。

人的眼可分为感光细胞(视杆细胞和视锥细胞)的视网膜和折光(角膜，房水，晶状体和玻璃体)系统两部分。其适宜刺激是波长为370-740纳米的电磁波，即可见光部分，约150种颜色。该部分的光通过折光系统在视网膜上成像，经视神经传入到大脑视觉中枢，就可以分辨所看到的物体的色泽和分辨其亮度。因而可以看清视觉范围内的发光或反光物体的轮廓，形状，大小，颜色，远近和表面细节等情况。

光线→角膜→瞳孔→晶状体(折射光线)→玻璃体(支撑、固定眼球)→视网膜(形成物像)→视神经(传导视觉信息)→大脑视觉中枢(形成视觉)

4. 大脑是如何短时间内获得视觉数据，产生指令动作的信息呢

我们的大脑之所以可以收集到视觉数据，是因为我们的眼睛，我们的眼睛每分每秒都在观察周围的事物，像我们的大脑传递数据，当视觉数据传递到我们的大脑时候。我们的视觉中枢会将我们所看到的影像进行处理。从而再传到我们的大脑皮层。大脑皮层就会发布与我们看到的景物相对应的动作指令。我们的大脑是一个非常精妙的仪器，它可以帮助我们高效率的处理各种各样的事物。当我们看到一样事物的时候，我们的神经中枢已经反应过来，通过无数的神经元将信息快速的传递到了我们的大脑皮层。

只要有一个器官出现问题，那么我们的感知系统就会遭到破坏。所以保护好我们的脑袋是我们最重要的一件事情。因为如果我们的大脑受到了伤害，我们可能就不能完整的感知这个世界，或者不能正确的对发生的事物做出正确的反应。

5. 我们观察周围环境的时候，图像是如何传到大脑的呢

先需要注意的是，我们在现实生活中看到某一物体的颜色其实并不是这个物体本身的真实颜色，而是其反射和散射得到的颜色。换句话说，那些不能被物体吸收(Absorb)的颜色，即被反射或散射到我们人眼中的可见光波长代表的颜色，就是我们能够感知到的物体的颜色。

例如，苹果的表面主要反射和散射红色光线。只有红色的波长能从苹果表面散射或反射回来，而其他部分则被吸收，转化为其他其他形式的能量，如下图。

图 左侧可见光波长相对于单根蜘蛛丝线显示，单根蜘蛛丝宽度略大于1微米。 在右侧，可以看到该蜘蛛丝线大约为人类头发宽度的五十分之一

6. 我们的大脑，究竟是怎么建立稳定视觉世界的

看” 似乎是一个简单的过程，只要睁开眼睛我们就能看到周围的世界。睁开眼睛你可以看到川流不息的人海，你可以看到五彩斑斓的花朵，你可以看见车水马龙的大街。一切都是那么自然，不过你有没有思考过“看” 是怎么完成的呢？我们是怎么能够把景色净收眼底的呢？心理学家和认知神经科学家们其实在这个领域耕耘无数载，“看”的科学被他们称之为视觉研究。

一切心理过程都有着神经科学的表现。当我们的眼睛上视网膜（retina）接收到光线时候，它会把看到的光线转化为电信号，通过神经元之间的信息传递，往大脑皮层而去。经过对外侧膝状体（LGN）的中继，视觉信息达到了大脑皮层。首先接收信息的就是初级视觉皮层（V1），它会分析所看见物体的大小，方向，边缘等信息。之后，视觉信息会被个个大脑区域逐步分析，比如下颞叶皮层（IT）会分析看到的东西是什么，而中颞区皮层（MT）会分析所看到东西的运动和位置信息。最终，我们的大脑会汇总看到的一切，解读出我们眼前的事物。按照神经科学以及人工智能的巨擎 David Marr所言：“视觉正是信息处理过程”，我们在 “看” 世界的时候，就是视觉信息在视觉处理脑区内被逐步分析解读的过程。

背侧通路和腹侧通路的划分假说，得要说到着名科学家Leslie Ungerleider。她通过摧毁猕猴的部分脑区的方法发现了两个通路的功能不同。在腹侧受损之后，猕猴没法判断两个图案是否一致；但是在背侧受损之后，猕猴就不能判断某个特别的图案是在左边还是右边。

在腹侧和背侧通路上，视觉的处理就非常的复杂了。倘若在初级视觉皮层，神经元的处理可以用数学公式来描述的话，在腹侧通路上的下颞叶皮层的活动对于我们来说还是无法用数学模型表达

。这种数学描述就是所谓的计算视觉：像物理学一样，用数学模型来解释复杂的处理过程。所以，在上世纪六、七十年代时候，当以Hubel和Wiesel两位诺奖得主为代表生理学家摸清楚初级视觉皮层的功能时候，计算机学界的科学家以及用电脑模拟人脑指日可待。但是我们到现在还没有能力彻底地描述腹侧通路，可以说前路漫漫。

视觉已经是神经科学中探索最为广泛与深刻的一部分，但它依旧迷雾重重。哪怕是聪明的科学家们都没有办法避免科研道路上的挑战。在2017年，视觉科学协会（Vision

Science Society）年度大会上，来自明尼苏达大学的Kendrick Kay教授提到他的研究取向：“不要用我们自己的视觉系统来研究人类的视觉系统。” 简单说来，“看”这件事情太过轻松和简单，会让我们有时候低估了视觉的复杂性。