La visualización de Visual Adaptación

Lo que el mundo podría parecerse a los demás, o para nosotros mismos a medida que cambiamos? Las respuestas a estas preguntas son de importancia fundamental para la comprensión de la naturaleza y los mecanismos de percepción y las consecuencias de ambas variaciones normales y clínicos en la codificación sensorial. Una amplia variedad de técnicas y enfoques han sido desarrollados para simular cómo las imágenes pueden parecer a las personas con diferentes sensibilidades visuales. Por ejemplo, estos incluyen simulaciones de los colores que pueden ser discriminados por diferentes tipos de deficiencias de color ^{1, 2, 3, 4,} las diferencias espaciales y cromáticas que pueden ser resueltos por los bebés o los observadores mayores ^{5, 6, 7, 8, 9} , cómo las imágenes aparecen en la visión periférica <s hasta class = "xref"> 10, y las consecuencias de los errores o la enfermedad de ^{11, 12, 13, 14} ópticas. También se han aplicado para visualizar las discriminaciones que son posibles para otras especies de ^{15, 16, 17.} Típicamente, tales simulaciones usan mediciones de las pérdidas de sensibilidad en diferentes poblaciones para filtrar una imagen y por lo tanto reducir o eliminar la estructura que tienen dificultad para ver. Por ejemplo, las formas comunes de ceguera al color reflejan una pérdida de uno de los dos fotorreceptores sensibles a longitudes de onda media o larga, y las imágenes filtradas para eliminar sus señales aparecen típicamente desprovisto de matices "rojizo-verdosos" ^1. Del mismo modo, los niños tienen la agudeza más pobre, y por lo tanto las imágenes procesadas por su sensibilidad espacial reducida aparecen borrosas . f "> 5 Estas técnicas proporcionan inestimables ejemplos de lo que una persona puede ver que el otro no puede, sin embargo, no lo hacen -. y, a menudo no están destinados a – retratar la experiencia perceptiva real del observador, y en algunos casos puede falsear la cantidad y tipos de información disponible para el observador.

En este artículo se describe una nueva técnica desarrollada para simular diferencias en la experiencia visual que incorpora una característica fundamental de la codificación visual – adaptación ^{18, 19.} Todos los sistemas sensoriales y motores se ajustan continuamente al contexto en el que están expuestos. Un olor acre en una habitación se desvanece rápidamente, mientras que la visión se adapta a la forma brillante u opaca la habitación es. Es importante destacar que estos ajustes se producen para casi cualquier atributo de estímulo, incluyendo las percepciones de "alto nivel", tales como las características de la cara de alguien ^20,class = "xref"> 21 o su voz ^{22, 23,} así como la calibración de los comandos de motor hechas al mover los ojos o alcanzar un objeto ^{24, 25.} De hecho, la adaptación es probable que una propiedad esencial de casi todos los procesos neurales. Este documento ilustra cómo incorporar estos efectos de adaptación en las simulaciones de la apariencia de las imágenes, por, básicamente, "la adaptación de la imagen" para predecir cómo iba a parecer a un observador específico en un estado específico de adaptación ^{26, 27, 28, 29.} Hay muchos factores que pueden alterar la sensibilidad de un observador, pero la adaptación a menudo pueden compensar los aspectos importantes de estos cambios, por lo que las pérdidas de sensibilidad son menos visibles que podría predecirse sin asumir que el sistema se adapta. A la inversa, porquela adaptación ajusta la sensibilidad de acuerdo con el contexto actual estímulo, estos ajustes también son importantes para incorporar para predecir la cantidad de percepción podría variar cuando varía el medio ambiente.

El siguiente protocolo ilustra la técnica mediante la adaptación del contenido de color de las imágenes. La visión del color tiene la ventaja de que las etapas neurales iniciales de codificación de color están relativamente bien comprendidas, como son los patrones de adaptación ^30. Los mecanismos y ajustes reales son complejas y variadas, pero las principales consecuencias de adaptación pueden ser capturados usando un simple y el modelo de dos etapas convencional (Figura 1a). En la primera etapa, las señales de color se codifican inicialmente por tres tipos de conos fotorreceptores que son máximamente sensibles a longitudes de onda corta, media o larga (S, M, y los conos L). En la segunda etapa, las señales de los diferentes conos se combinan dentro de las células post-receptoral para formar "color-oponente" channels que reciben entradas de antagonistas de los diferentes conos (y por lo tanto transmiten información "color"), y los canales de "no-oponente" que resumen juntos las entradas de cono (por lo tanto de codificación "brillo" información). La adaptación se produce en ambas etapas, y se ajusta a dos aspectos diferentes de la de color – la media (en los conos) y la varianza (en los canales de post-receptoral) ^{30, 31.} El objetivo de las simulaciones es aplicar estos ajustes a los mecanismos de modelo y luego hacer que la imagen de sus salidas adaptadas.

El proceso de adaptación de imágenes consta de seis componentes principales. Estos son 1) la elección de las imágenes; 2) la elección del formato para los espectros de imágenes; 3) que define el cambio de color del medio ambiente; 4) que define el cambio en la sensibilidad del observador; 5) usando el programa para crear las imágenes adaptadas; y 6) el uso de las imágenes para evaluar las consecuencias de la adaptación. Tlo siguiente considera cada uno de estos pasos en detalle. El modelo y el mecanismo de respuestas básicas se ilustran en la Figura 1, mientras que las Figuras 2 – 5 muestran ejemplos de imágenes renderizadas con el modelo.