Study Guides (238,073)
Canada (114,907)
Psychology (1,813)
PSYC51H3 (8)

Notes for Final (Chp 6-8) .docx

24 Pages
Unlock Document

University of Toronto Scarborough
Jonathan Cant

CHAPTER 6: Word Recognition • Categories and levels of processing in hypothesized “category­specific” brain systems  o Elizabeth Warrington and Tim Shallice (1984) described 3 postencephaltic with loss of  knowledge of living things  Good reason to believe that underlying loss in these cases is in knowledge of  visual appearance, not in living things per se   Impairment seems to be in “semantic memory” as it affects the ability to answer  verbal questions about living things as well as recognize them when presented  visually   This type of impairment has different implications from pure alexia  o Fruit and vegetable impairment appears to be a category­specific anomia and its  implications for the architecture of the normal mind and brain relte to language and not  vision  Consistent with a local form of representation  • Pure alexia: a brief description  o Patients with pure alexia are impaired at visual word recognition but have intact auditory  word comprehension, intact ability to produce written language and intact recognition of  visual patterns others than printed words   Not secondary to other problems with language or vision  o Pure alexic patients read abnormally slowly because they employ letter­by­letter reading  • Visual­verbal disconnection hypothesis  o Originally proposed by Dejerine in 1892 and recently championed by Geshwind in 1965  o Hypothesis:   Reading consists of associating visual information in occipital cortex with  language representations in posterior language areas which is done by the left  angular gyrus which is hypothesized to contain stored multimodal associations  linking the visual and sound patterns of printed words   Pure alexia results from any lesion that disconnects the visual cortex from the left  angular gyrus  o Neuropathology of alexia is consistent with this hypothesis involving a left occipital  lesion and damage to the adjacent splenium  o However, does not explain letter­by­letter reading strategy  o The disconnection account as described by Geshwind does not involve any reading­ specific components while Dejerine proposed that the brain’s visual areas do contain  reading­specific substrates and that the relevant disconnection was between these and the  auditory language areas  • The visual impairment hypothesis  o Pure alexia results from an impairment of visual perception, which is not limited to the  perception of printed words during reading but is merely most obvious in this context  o Many authors have noted that pure alexic subjects who are not at all agnosic for real  objects may misidentify line drawings especially if complex  o One version of the hypothesis focuses on problems with visual­spatial attention although  attentional problems do not appear to be characteristic of pure alexia in general  o Another version (in which basic shape perception is impaired) was rejected by Arguin  and Bub on the basis of a patient’s normal performance in a visual feature conjunction  task  • Simultanagnosia o Experiment by Kinsbourne and Warrington demonstrated that patients had a disorder of  simultaneous form perception and that this disorder was the cause of their alexia  o Levine and Calvanio had three findings that helped to pinpoint the locus of processing  impairment more precisely than Kinsbourn and Warrington   Limitation appeared to truly affect perception and not the process of labeling the  percept   Subjects made more errors in matching task when the letters in the display were  visually similar suggesting a visual locus for the processing breakdown   Pre­cues assisted participant with identification of letter while cues after  perceptual processing did not help implicating visual recognition as locus of  impairment  o Sekuler and Behrmann reported that when gestalt factors did not facilitate the grouping of  elements, pure alexics do significantly worse than control participants   Consistent with simultanagnosia hypothesis  o Farah and Wallace found that word­length and visual quality interacted in determining  reading latency   Finding is consistent with a perceptual locus for the word­length effect and with  the more general hypothesis that an impairment in the rapid perception of  multiple objects or multipart objects underlie pure alexia • A computational interpretation of simultanagnosia  o The special problem for multishape recognition is crosstalk or interference among the  rperesentaiton of separate shapes  o A tentative interpretation of the perceptual impairment of pure alexics is that they have  lost a region of cortex in which shape information is represented in a relatively more  local manner  • The orthography­specific impairment hypothesis  o Warrington and Shallice proposed that pure alexia was the result of damage to relatively  high­level orthographic representations of words and morphemes   Presented two kinds of evidence:  • Assessed various visual capabilities in an attempt to rule out visual  perception as the locus of impairment  • Manipulated reading difficult in two ways that they believed would  render subjects relatively more dependent on visual wordforms  o Found that reading of print was easier than reading of script  o Patterson and Kay proposed modification of the word form hypothesis according to  which the word form system is intact whereas its input from letter recognition systems is  limited to one letter at a time  • The word superiority effect and word forms in pure alexia  o At least some pure alexic subjects show a word superiority effect (refers to the facilitation  of letter perception when letters occur in the context of a word)  o Perceptual impairment hypothesis predicts a normal word superiority effect because  however degraded the visual representation of letters, they will to some degree activate  word representation and thus receive top­down support   Studies indicate that some alexics show normal word superiority effect  o Word form hypothesis would predict an absent word superiority effect   Some alexics do not show word superiority effect  o Evidence for word form hypothesis is weak   Preservation of word superiority effect suggests a locus of impairment other than  word form system   Even when word superiority effect is not found, independent evidence  concerning perceptual strategy supports an explanation consistent with general  perceptual impairment  o Possibility of orthography­specific impairment in letter representation has received less  systematic study   Letter recognition might be worse than digit recognition because there are more  letter than digits and hence more possible confusion for any one item  • Neuroimaging evidence for a wordform area  o Consistent with wordform hypothesis, PET and fMRI evidence suggests that there is a  region of extrastriate visual cortex that is specialized for orthography  o Studies unanimously support existence of cortex specialized processing for words and  orthographically legal pseudo­words  • A fourth hypothesis: General visual impairment most severe for orthography  o Pure alexia is the result of a general visual impairment which affect the rapid perception  of multiple shapes from any category but which is most severe for letters   Neuroimaging data showing orthography­specific activations and the patient data  showing preserved number recognition suggests that human brain may contain a  dedicate word recognition system   Research with artificial neural networks provides a mechanism whereby a  generalized impairment with particular severity for orthographic material could  arise naturally and without hypothesizing two separate lesions  • Self­organization of a “letter area”  o Hebbian rule: “Neurons that fire together wire together”  o Polk and Farah found that co­occurrence of letters with letters and digits with digits led  the network to segregate its letters and digit representations  • Self­organization of abstract letter identities  o If letter representations are segregated by this mechanism, then our visual system does  contain orthography­specific components and pure alexia could follow from damage to  such component   However, because this component segregates out within an area that is already  specialized for representing multiple shapes simultaneously, most lesions would  be expected to result in some degree of general impairment in the recognition of  multiple shapes as well as a more severe impairment for the recognition of  orthography and an especially severe impairment for tasks requiring  representation of abstract letter identity • Conclusions  o The nature of pure alexia  Hypothesis of “specialization within specialization” is best explanation for  clinical observations in alexics   Depending on exact location of the lesion relative to these areas, pure alexics  would be expected to have a visual impairment for rapid encoding of multiple  visual shapes with varying degrees of orthography­specificity  o Dedicated neural systems: how do they arise?   Acquired disorders of reading provide important clues to the genesis of  functionally specialized brain areas   Pure alexia may provide the clearest evidence so far available for localization of  a category of knowledge that is fundamentally arbitrary, lacks an evolutionary  history and is learned relatively late in life CHAPTER 7: Visual Attention  • Stimuli receive differential processing  o The mechanisms where some stimuli are selected for processing over others are  known as attention  • Computational pressures for attention  o One place to look for an understanding of our processing limitations is at the level  of our response systems i.e. we only have two hands or one fovea per eye   Without the capacity to respond simultaneously to large numbers of  stimuli, there is less pressure to fully process large numbers of stimuli  simultaneously in the visual system leading to the need for attention  o Another type of processing limitation results from use of distributed  representations   When more than one stimulus is represented simultaneously, the two  patterns are superimposed in the same set of units resulting in mutual  interference or cross­talk  o Methods to cope with interference or crosstalk:  Reduce the degree of distributedness of the representation and strike a  compromise between the loss of some of the economy, automatic  generalization of fully distributed representations and reduce interference  of a local code   Bind the attributes of a single stimulus by synchrony of neural firing   Limit the processing of stimuli to one portion of the scene at a time  • Forms of visual attention  o Cognitive psychologists have focused on spatial selection using the metaphor of  an attentional “spotlight” to facilitate perception of illuminated stimuli   Posner et al. demonstrated this by showing that subjects are faster in  responding to the onset of a stimulus when an earlier stimulus occurs in  the same spatial location  o Location is widely available as  a stimulus attribute on which to select and has  further advantage of providing a common index to bind the representations of a  given stimulus across different areas within the visual system   Spatial nature of hemispatial neglect, the attention limitation that typically  follows damage to the dorsal visual system implies strongly that visual  attention selects among stimuli on the basis of their location o Attentional selection can also occur from colour or object representation   Duncan reported that subjects were just as good at reporting two  properties of a single object as one but there was a performance decrement  when one property from each of two objects had to be reported, consistent  with their perceiving an object at a time rather than a property at a time or  a location at a time   Vecera and Farah found that spatial separation did not increase the  performance decrement in reporting properties from two objects relative to  a single object, implying that the object representations being operated on  by attention were devoid of location information  • The neural bases of attention  • Two empirical issues  o How does attention affect visual information processing at different stages?   o What neural systems control the allocation of attention?  • Levels and mechanisms of selection in cortical visual areas  o Earliest available evidence on attention and the brain comes from clinical  observations of patients with attentional impairments after brain damage   Not useful for answering the question of the loci of attentional selection in  the brain  • Evidence from event­related potentials  o Mangun, Hillyard and Luck suggested an anatomical locus of occipital  association cortex for early visual selection by location   No evidence of attentional selection within primary visual cortex was  observed  o Other studies have found ERP markers for nonspatial visual attention which differ  from the spatial form of attention   Effects of attention to color and shape are not manifest in the visual ERP  until 250­300 ms after stimulus presentation  • Consistent with general idea that location is explicitly represented  at the earliest stages of visual processing whereas color and form  are explicitly represented only in higher extrastriate visual areas  o Luck et al. found evidence of facilitation of attended stimuli and inhibitions of  unattended stimuli   Early P1 component showed inhibition but no facilitation and later N1  component showed facilitation but no inhibition  • Evidence from PET  o Early studies failed to show selective enhancement of processing in the earliest  cortical visual areas with spatial attention   Designs were not optimized for finding differences between attended and  unattended processing in early visual areas   Tended to operationalize attention with novel tasks, partly because of the  need for blocking of experimental conditions  o Heinze et al.’s ERP study replicated earlier work consistent with attentional  modulation in occipital visual areas while their PET study produced clear  evidence of occipital enhancement with a spatial attention manipulation  o Corbetta et al. showed that areas become activated during attention to their  specialized dimensions i.e. attention to color associated with activation of V4,  motion with MT and shape with IT  • Evidence of fMRI  o Studies have found clear effects of spatial attention in extrastriate visual cortex  o fMRI has detected attentional changes in primary visual cortex ex. Martinez et al.  study which showed attentional increases in blood flow were found in many  occipital visual areas like primary visual cortex • Evidence from single unit recordings  o Single unit recordings in monkeys offer excellent temporal resolution  o Moran and Desimone trained monkeys to perform a sequential same/different  matching task on stimuli at various locations within visual field while monkeys  fixated centrally   Results:  • When monkey attended to location of a stimulus to which the cell  was responsive, in a location encompassed by the cell’s receptive  field, the cell responded normally  • Spatial attention inhibited the processing of unattended stimuli but  when attended location was outside a cell’s receptive field,  unattended stimuli falling within that receptive field were not  inhibited  • Same effects found when recording in IT but not in V1  o In some studies, attention has been found to modulate cell’s responses even when  the unattended stimuli fall outside the cells’ receptive fields ex. Moyyrt, Connor et  al., Luck et al.  o Some studies have found attentional modulation of cells in V1 in difficult visual  discrimination tasks  o Moran and Desimone found only inhibition of unattended stimuli contributed to  attention while Motter and Luck et al. found inhibition and facilitation of attended  stimuli  o Attentional effect in primary visual cortex are found when animals are performing  difficult visual discriminations   Consistent with idea that attention will be deployed maximally only when  distracters threaten to impose cross­talk on perceptual representations and  the quality of those representations is critical  o Luck et al. found that in V2 and V4, there was a 30­40 percent increase in the  baseline activity of cells associated with the state of attention   Similar increases observed in tasks that involve nonspatial forms of  attention   Demonstrates top­down activation from higher areas involved in directing  attention  o Treue and Maunsell found effects of spatial attention on the motion responses of  cells in MT and MST   Groh, Seidemann and Newsome recorded in same areas but did not  observe attentional modulation  o In monkeys, attention to a complex pattern was found to inhibit neuronal  responses to unattended stimuli   Neurons that normally responsive to a stimulus showed an initial response  upon presentation of the stimulus which was quickly inhibited when the  stimulus was to be ignored   Neurons responsive to the cued picture maintained an intermediate level of  activity during the delay and upon the return of the cued picture resumed  and maintained their full activity  • Attentional effects on visual representation in human and monkey cortex: an integration  o Spatial visual attention modulates early processing in modality­specific visual  cortex  o Selection occurs in extrastriate cortex but less conclusive evidence about primary  visual cortex   Nature of task may determine whether attentional effects are manifest in  primary visual cortex  o Martinez and colleagues found attentional effects in V1 in their fMRI experiment  but not in the ERP experiment despite using the same task   Proposed that V1 is indeed a locus of attentional selection, under the  influence of higher visual areas, but only after it had done some initial  processing of stimuli in a manner unaffected by attentional state  o It seems likely that spatial attention causes differential processing of attended  stimuli in areas as early as primary visual cortex   Extremely early selections occur mainly when tasks demand a higher  degree of attention o Duncan and Desimone suggest that selection is the result of competition among  stimuli to be represented within relatively early visual areas  Competition will result in fewer or just one stimulus being actively  represented at one time, accomplishing goal of preventing cross­talk in  distributed representation   Winner of competition is determined by both bottom­up (ex. intensity,  novelty of stimulus) and top­down factors  • Controlling attention  • Subcortical structures  o Superior colliculus and the pulvinar are among the brain areas involved in vusal  attention   Superior colliculus is involved with control of eye movements which  comprise an external but very important means of biasing processing in  favor of particular stimuli  • When monkeys are trained to maintain fixation and shift covert  spatial attention to peripheral location, no attentional effects are  seen   Pulvinar’s role in attention is that it contributes to the strength or  competitiveness of stimulus representations  • Prefrontal and parietal cortices and the control of attention  o Evidence that pre­frontal cortex plays an important role in the control of visual  attention  o Dorsolateral prefrontal cortex shows enhanced processing of attended stimuli  even in the absence of eye movements   Also maintain their activity during working memory tasks and during  active attention to particularly locations in space in advance of a stimulus  and their pre­stimulus activity is related to the level of attention demanded  by the task   Likely that they are source of biasing activation to earlier visual areas  o Early PET studies of attention found prefrontal activation but were not  appropriate for isolating attentional control  o Corbetta et al. suggest that this prefrontal activation may be associated with the  need to both attend and make overt responses   Consistent with hypothesis that top­down attentional control is generated  in prefrontal cortex  o First PET study specifically intended to isolate attentional control systems was  carried out by Nobre et al.   However, stimuli could be processed by top­down and bottom­up  processing which lead to no difference in pre­frontal activation in any  condition  o fMRI study by Rosen et al. indicated right dorsolateral prefrontal cortex activation  in top­down processing   Fit with view that spatial working memory provides the biasing activation  to lower areas when spatial attention is under volitional control and that  attentional selection itself proceeds in the same way whether the biasing  activation enters the system top­down or bottom­up  o Neurons in monkey area LIP (lateral intraparietal) have larger responses to  attended stimuli and maintain tonically increased responses for attended locations  in the absence of a stimulus  o In humans, posterior parietal lobe is critical for visual attention particularly when  attending to specific locations in space  • A raison d’etre for the parietal cortex in attention  o We do not usually maintain a constant fixation which means that the  correspondence between the retinotopic coordinates of a stimulus and its location  in the world will be continually shifting and creates need for a translation process  between coordinate systems   Evidence that neurons in parietal cortex accomplish this translation  o Andersen et al. found that cells’ response to a stimulus at the same retinotopic  location was modulated by the animal’s angle of gaze   A simple neural network simulation suggests that these eye­position­gated  presentations are indeed serving to create a representation of space that is  stable over eye movements  o Competitive interactions underlying attentional effects in extrastriate visual cortex  solves this problem by limiting parietal representation to just the attentional  winners  o Our perception of real objects is not limited to  single modality at a time   Posterior parietal cortex is a good candidate for integration of multiple  sensory and motor representations of the world 
More Less

Related notes for PSYC51H3

Log In


Don't have an account?

Join OneClass

Access over 10 million pages of study
documents for 1.3 million courses.

Sign up

Join to view


By registering, I agree to the Terms and Privacy Policies
Already have an account?
Just a few more details

So we can recommend you notes for your school.

Reset Password

Please enter below the email address you registered with and we will send you a link to reset your password.

Add your courses

Get notes from the top students in your class.