Interazione non verbale: l attenzione e lo sguardo (2)

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1 Interazione non verbale: l attenzione e lo sguardo (2) Corso di Interazione uomo-macchina II Prof. Giuseppe Boccignone Dipartimento di Scienze dell Informazione Università di Milano boccignone@dsi.unimi.it Il livello neurobiologico: il sistema nervoso

2 Il livello neurobiologico: il sistema nervoso // il cervello: rappresentazione funzionale Il livello neurobiologico: neuroni Sono i mattoni del sistema nervoso centrale, e in particolare del cervello Ne esistono di tipo differente, ma condividono elementi strutturali di base funzionalità

3 Primi stadi della visione: //formazione dell immagine Primi stadi della visione: //l occhio nel sistema visivo

4 Primi stadi della visione: //l occhio nel sistema visivo occhio chiasma ottico nervo ottico collicolo superiore nucleo genicolato laterale corteccia striata Visione spaziale: //la corteccia striata: mappatura topografica

5 Anatomia della visione Input retina t = 0 ms Anatomia della visione: //dalla retina alla V1/V2 Cellule gangliari NGL NGL Cellule gangliari Corteccia striata Corteccia striata

6 Anatomia della visione: //dalla retina alla V1/V2 Anatomia della visione: //dalla retina alla V1/V2 multirisoluzione contrasto (center surround)

7 Anatomia della visione: //dalla retina alla V1/V2 multirisoluzione orientazione contrasto (center surround) Anatomia della visione: //dalla retina alla V1/V2

8 Anatomia della visione: //dalla retina alla V1/V2: proto-oggetti Chi invia / modula segnali attentivi? spatial index map Anatomia della visione: //dalla retina alla V1/V2: proto-oggetti

9 Anatomia della visione: //analisi di features multiple Visione spaziale: //la corteccia striata: selezione informazione

10 Target tracking t AIT: 100 ms Target Positioning CIT: 80 ms Target identity, Faces PIT: 70 ms Color, Feature Invariants V4: 60 Motion Surfaces Photometric stimulus V2: 20 V1: 10 Input retinico t = 0 ms Retina: 0 Anatomia della visione: //le due vie: dove sono, che cosa sono gli oggetti Crude functional anatomy of Dorsal stream (where) MST MT LIP LGN IT V2 V1 V4 Ventral stream (what)

11 //attenzione: effetti neurali Qual è il locus della selezione attentiva? Aree dei primi stadi di elaborazione (early) vs. aree degli stadi avanzati (late): l attenzione ha effetti non solo sulle aree della corteccia extra-striata (late)......ma anche ai primi stadi di elaborazione della corteccia striata (early) //effetti neurali Guadagno moltiplicativo sulla risposta neurale allo stimolo focalizzato

12 //effetti neurali Incremento dell attività neurale di base (baseline activity) //effetti neurali Chi invia / modula segnali attentivi? attentional control spatial index map thalamocortical loop

13 //una storia più complessa: le lesioni cerebrali La visione cieca (blind sight) Crude functional anatomy of voluntary spatial visual Dorsal attention stream (where) MST MT LIP V2 V1 LGN IT V4 Ventral stream (what) //una storia più complessa: le lesioni cerebrali Lesione al sistema dorsale: Atassia ottica Crude functional anatomy of voluntary spatial visual Dorsal attention stream (where) MST MT LIP V2 V1 LGN IT V4 Object recognition but no reaching/grasping Ventral stream (what)

14 //una storia più complessa: le lesioni cerebrali Lesione al sistema ventrale: asfissia da CO Crude functional anatomy of voluntary spatial visual Dorsal attention stream (where) MST MT LIP V2 V1 LGN IT V4 Object recognition Object but reaching/grasping no reaching/grasping but no recognition Ventral stream (what) //afferrare le illusioni Illusione di Ebbinghaus

15 //afferrare le illusioni Illusione di Ebbinghaus //solo due vie (where/what)? Crude functional anatomy of Dorsal stream (where) MST MT LIP V2 V1 LGN IT V4 Ventral stream (what)

16 //solo due vie (where/what) non bastano Crude functional anatomy of voluntary spatial visual attention PP FEF MST MT Caudate LIP V2 V1 LGN IT V4 SC PPRF CEREBELLUM MN //visione per l azione e per la percezione Action Perception

17 //teoria premotoria Attenzione: deriva dall attivazione degli stessi circuiti che determinano percezione e attività motoria, implicati nelle trasformazioni sensomotorie (Rizzolatti et al. 1987) //teoria premotoria Lo spostamento di attenzione è la preparazione di un movimento oculare che non verrà eseguito L attenzione è orientata a un punto quando il programma oculomotorio è pronto ad essere eseguito Il costo attentivo è relativo alla cancellazione di un programma oculomotorio.

18 //teoria premotoria Scopo dell attenzione: scelta di un azione specifica diretta verso un dato oggetto!per programmare atti motori e movimenti è necessario localizzare gli oggetti nello spazio.!aree coinvolte sia nella rappresentazione spaziale che negli aspetti spaziali della programmazione motoria!differenti tipi di azione implicano differenti tipi di codifica delle relazioni spaziali: movimenti oculari <-> movimenti di prensione //teoria premotoria Premotor areas M1 esplicita (overt) Cerebellum Parietal Visual Cx

19 //teoria premotoria Premotor areas M1 esplicita (overt) Cerebellum Parietal Visual Cx //teoria premotoria implicita (covert) M1 Premotor areas Parietal Cerebellum Visual Cx

20 //teoria premotoria implicita (covert) M1 Premotor areas Parietal Cerebellum Visual Cx