Textbook Notes (363,460)
Canada (158,372)
Psychology (1,309)
PSYCH 2NF3 (39)
Chapter 13

Chapter 13- Occipital Lobes

12 Pages
Unlock Document

McMaster University
Ayesha Khan

Psych 2NF3: Basic and Clinical Neuroscience Chapter 13: The Occipital Lobes Anatomy of the Occipital Lobes ­ No clear landmarks separate the occipital cortex from the temporal or parietal  cortex on the lateral surface of the hemisphere, however, because the occipital  tissue merges with the other region ­ Within the visual cortex, however, are three clear landmarks: • The calcarine sulcus, which contains much of the primary cortex. The  calcarine sulcus divides the upper and lower halves of the visual world • On the ventral surface of each hemisphere are two gyri (lingual and  fusiform) • The lingual gyrus includes part of visual cortical regions V2 and VP,  whereas V4 is in the fusiform gyrus Subdivisions of the Occipital Cortex ­ The monkey occipital cortex contains multiple different visual areas ­ Visual areas are found in the adjacent parietal and temporal cortices ­ The precise locations of the homologues are still not settled ­ V4 in humans, along with V8, are colour regions ­ Some of the eareas contain a complete visual field, whereas others have only an  upper or lower field ­ The upper and lower fields may have different functions, with the upper more  specialized for visual search and recognition and the lower more specialized for  visuomotor guidance ­ A remarkable feature of area V1 is its complex laminar organization, is probably  the most distinct of all cortical areas ­ Although we usually say that the cortex has six layers, it is possible to see many  more in area V1, partly because layer IV alone features four distinct layers ­ Although it appears to be anatomically homogenous, it can be shown to actually  be heterogeneous by staining it for the enzyme cytochrome oxidase, which is  crucial in marking energy available to cells. Regions of cytochrome­rich areas, the  blobs, are separated by interblob regions of little cytochrome activity ­ Cells in the blobs take part in colour perception and the interblobs have a role in  form and motion perception ­ Area V1 is functionally heterogeneous ­ Area V2 also is heterogeneous when stained with cytochrome oxidase, but,  instead of blobs, stripes are revealed. Because of the distinct stripes, the visual  cortex is sometimes called the striate cortex ­ The thin stripes, takes part in colour perception. Thick stripes and pale stripes  have roles in form and motion perception, respectively ­ The heterogeneity of function observed in area V1 is preserved in area V2,  although it is organized in a different way ­ The distribution of colour function across much of the occipital cortex and beyond  is important because, until recently, the perception of form or movement was  believed to be colour­blind ­ Colour vision is integral to the analysis of position, depth, motion, and the  structure of objects ­ Although the relative amount of colour processing certainly varies across occipital  regions, with area V4 having colour processing as its major function, the  processing of colour­related information does more than simply allow us to tell  red from green. It also enriches our capacity to detect motion, depth, and position. Connections of the Visual Cortex ­ Distributed hierarchical process with multiple parallel and interconnecting  pathways at each level ­ V1 (the striate cortex) is the primary vision area: it receives the largest input form  the lateral geniculate nucleus of the thalamus, and it projects to all other regions.  V1 is the first processing level in the hierarchy ­ V2 also projects to all other occipital regions. V2 is the second level ­ After V2, three distinct, parallel pathways emerge en route to the parietal cortex,  superior temporal sulcus (STS), and inferior temporal cortex, for further  processing ­ The parietal pathway, or dorsal stream, has a role in the visual guidance of  movement, and the inferior temporal pathway, or ventral stream, is concerned  with object perception ­ The middle pathway along the superior temporal sulcus (the STS steam) is  probably important in visuospatial functions and in the perception of certain types  of movements A Theory of Occipital­Lobe Function ­ Areas V1 and V2 are functionally heterogeneous and both segregate processing  for colour, form, and motion ­ The heterogenous functions of areas V1 and V2 contrast with the functions of the  areas that follow in the hierarchy ­ Areas V1 and V2 appear to serve as mailboxes into which different types of  information are assembled before being sent on to the more specialized visual  areas ­ From areas V1 and V2 flow three parallel pathways that convey different  attributes of vision ­ The information derived from the blob areas of V1 goes to area V4, considered to  be a colour area ­ Cells in area V4 are not solely responsive to colour, however, some cells respond  to both form and colour ­ Other information from area V1 also goes to area V2 and then to area V5, which  is specialized to detect motion ­ An input from areas V1 and V2 to area V3 concerns what Semir Zeki calls  dynamic form – that is, the shape of objects in motion ­ Vision begins in the primary cortex (V1), which has multiple functions, and then  continues in more specialized cortical zones ­ Selective lesions up the hierarchy in areas V3, V4, and V5 produce specific  deficits in visual processing ­ People who suffer damage to area V4 are able to see only in shades of gray.  Patients not only fail to perceive colours but also fail to recall colours perceived  before their injuries or even to imagine colours ­ V4 results in the loss of colour cognition, or the ability to think about colour ­ A lesion in area V5 produces an inability to perceive objects in motion. Objects at  rest are perceived but, when the objects begin to move, they vanish ­ A lesion in area V3 will affect form perception but, because area V4 also  processes form, a rather large lesion of both V3 and V4 would be required to  eliminate form perception ­ An important constraint on the functions of areas V3, V4, and V5 is that all these  areas receive major input from area V1 ­ People with lesions in area V1, act as though they are blind, but visual input can  still get through higher levels – partly through small projections of the lateral  geniculate nucleus to area V2 and partly though small projections from the  colliculus to the thalamus (the pulvinar) to the cortex ­ People with V1 lesions seem not to be aware of visual input and can be shown to  retain some aspects of vision only by special testing. When asked what they see,  patients with V1 damage often reply that they see nothing. Nonetheless, they can  act on visual information, indicating that they do indeed see ­ Area V1 thus appears to be primary for vision in yet another sense: V1 must  function for the brain to make sense of what the more specialized visual areas are  processing Visual Functions Beyond the Occipital Lobe ­ More cortex concerns vision than with any other function in the primate brain ­ The total surface area of the vision­related regions is about 55% of the whole  cortical surface, which compares with 11% and 3% for the somatosensory and  auditory regions ­ Visual processing in humans therefore does not culminate in secondary areas such  as V3, V4 and V5 but continues within multiple visual regions in the parietal,  temporal, and frontal lobes ­ In the ventral stream, several regions appear to be tuned selectively to identify  body parts such as hands, faces, or moving bodies ­ Another region, PPA has a totally different function – namely, the analysis of  information about the appearance and layout of scenes ­ All ventral­stream regions are clearly responsive to some degree to all categories  of stimuli ­ The differences among the regions are a matter of degree of activity, not the mere  presence of activity ­ Dorsal­stream regions specialized for moving the eyes (LIP) or for object­directed  grasping (AIP, PRR). Not all neurons in these regions control movements directly  but rather appear to be purely visual. These neurons are presumed to take part in  converting visual information into the necessary coordinates for action ­ Vision is not unitary but is composed of many quite specific forms of processing ­ Vision for action • In addition to guiding grasping, various visual areas guide all kinds of  specific movements, including those of the eyes, head, and whole body • A single system could not easily guide all movements, because the  requirements are so different • Vision for action must be sensitive to movement of the target • Vision for action is a function of the parietal visual areas in the dorsal  stream ­ Action for Vision • The viewer actively searches for only part of the target object and attends  selectively to it • When we scan a face, we make a lot of eye movements directed toward  the eyes and mouth. Curiously, we also make eyes scans directed to the  left visual field than to the right visual field • This scanning bias may be important in the way that we process faces,  because it is not found in the scanning of other stimuli • When people are asked to rotate objects mentally, they usually make many  eye movements, especially to the left • If the eyes are closed, these movements stop ­ Visual recognition: • We enjoy the ability both to recognize objects and to respond to visual  information • We do have at least some specialized areas in the temporal regions,  however, for biologically significant information, such as faces and hands,  as well as regions for objects and places ­ Visual space: • Visual information comes from specific locations in space • This information allows us to direct our movements to objects in space  and to assign meaning to objects. But spatial location is not a unitary  characteristic • Objects have location both relative to an individual (egocentric space) and  relative to one another (allocentric space) • Egocentric visual space is central to the control of your actions toward  objects. It therefore seems likely that visual space is coded in neural  systems relates to vision for action • The allocentric properties of objects are necessary for you to construct a  memory of spatial location • A key feature of allocentric spatial coding is that it depends on the identity  of particular features of the world. Thus, it is likely to be associated with  the regions of visual recognition • Different aspects of spatial processing probably take place in both the  parietal and the temporal visual regions, and respective functions are  integrated in areas that interact and exchange information ­ Visual attention: • When we read the page, we select specific aspects of visual input and  attend to them selectively • Neurons may respond selectively to stimuli in particular places or at  particular times or if a particular movement is to be executed • Independent mechanisms of attention are probably required both for the  guidance of movements (in the parietal lobe) and for object recognition (in  the temporal lobe) Visual Pathways Beyond the Occipital Lobe ­ Vision evolved first for motion, not for recognition ­ As primitive animals interact with their environment, they are adapted to learn  more about it. Thus, distinct visual systems evolved to recognize objects in the  environment ­ The system of knowing what an object is includes the flow of visual information  from area V1 to the temporal love in the ventral stream ­ The system controlling the visual guidance of movements includes the flow of  information from area V1 to the parietal lobe in the dorsal stream ­ D.F: a patient with a selective lesion to area LO • DF was blind but nevertheless shaped her hand appropriately when asked  to reach for objects • Dorsal stream was intact, as revealed by the fact that she could  unconsciously see location, size, and shape • Patients with dorsal­stream damage consciously report seeing objects but  cannot reach accurately or shape the hand appropriately when reaching ­ The dorsal stream be thought of as a set of systems for the on­line visual control  of action in the Milner­Goodale model: 1. The predominant characteristic of the neurons in posterior parietal regions is  that they are active during a combination of visual stimulation and associated  behaviour. Looking at an object in the absence of movement does not activate  the neurons. Thus, these visual neurons are unique in that they are active only  when the brain acts on visual information 2. These posterior parietal neurons can therefore be characterized as an interface  between analysis of the visual world and motor action taken on it. The  demands of action have important implications for what type of information  must be sent to the parietal cortex – information such as object shape,  movement, and location. Each of these distinct pathways within the dorsal  stream run from area V1 to the parietal cortex 3. Most of the visual impairments associated with lesions to the parietal cortex  can be characterized as visuomotor or orientational ­ The two distinct visual streams have evolved to use visual information in two  fundamentally different ways: the dorsal stream for guiding movements and the  ventral stream for identifying objects ­ One wrinkle can be added to the Milner­Goodale model: the third stream of visual  processing originates from structures associated with both the parietal and the  temporal pathways and flows to a region of the temporal lobe that is buried in the  superior temporal sulcus ­ The STS is part of the multimodal cortex and is characterized by polysensory  neurons – neurons that are responsive to both visual and auditory or both visual  and somatosensory input ­ The interaction of the parietal and temporal streams in the STS stream is probably  due to interaction between the dorsal and ventral streams ­ Milner and Goodal suspect that this third stream is largely an elaboration of the  ventral stream that provides a perceptual representation of the actions of others as  well as the perception of spatial relations among elements in a scene Imaging Studies of Dorsal and Ventral Streams ­ Subjects were given two tasks. In the first task, the subjects indicated which of  two faces was identical with a sample face. In the second task, the subjects were  asked to identify which of two stimuli had a dot in the same location as in a  sample ­ Activation of the temporal regions for the facial stimuli and activation of the  posterior parietal region for the location task ­ The activation of frontal areas for the spatial task, suppo
More Less

Related notes for PSYCH 2NF3

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.