Visual Target and Neural Networks
- Authors: Shelepin Y.E.1,2, Zhukova O.V.1, Shelepin E.Y.1, Kharauzov A.K.1, Shelepin K.Y.1,2, Malakhova K.Y.1, Pronin S.V.1, Chikhman V.N.1
-
Affiliations:
- Federal State Budgetary Institution of Science Institute of Physiology named after I.P. Pavlov Institute
- Federal State Budgetary Institution “V. Serbsky National Medical Research Centre for Psychiatry and Narcology” of the Ministry of Health of the Russian Federation
- Issue: Vol 56, No 3 (2025)
- Pages: 43-59
- Section: Articles
- URL: https://snv63.ru/0301-1798/article/view/693396
- DOI: https://doi.org/10.7868/S3034611825030031
- ID: 693396
Cite item
Abstract
Keywords
About the authors
Y. E. Shelepin
Federal State Budgetary Institution of Science Institute of Physiology named after I.P. Pavlov Institute; Federal State Budgetary Institution “V. Serbsky National Medical Research Centre for Psychiatry and Narcology” of the Ministry of Health of the Russian Federation
Email: shelepin-yuri@infran.ru
St. Petersburg, 199034 Russia; Moscow, 119034 Russia
O. V. Zhukova
Federal State Budgetary Institution of Science Institute of Physiology named after I.P. Pavlov Institute
Email: volgazhukova@gmail.com
St. Petersburg, 199034 Russia
E. Y. Shelepin
Federal State Budgetary Institution of Science Institute of Physiology named after I.P. Pavlov Institute
Email: shelepiney@infran.ru
St. Petersburg, 199034 Russia
A. K. Kharauzov
Federal State Budgetary Institution of Science Institute of Physiology named after I.P. Pavlov Institute
Email: harauzov@infran.ru
St. Petersburg, 199034 Russia
K. Y. Shelepin
Federal State Budgetary Institution of Science Institute of Physiology named after I.P. Pavlov Institute; Federal State Budgetary Institution “V. Serbsky National Medical Research Centre for Psychiatry and Narcology” of the Ministry of Health of the Russian Federation
Email: shelepinky@infran.ru
St. Petersburg, 199034 Russia; Moscow, 119034 Russia
K. Y. Malakhova
Federal State Budgetary Institution of Science Institute of Physiology named after I.P. Pavlov Institute
Email: katerina@infran.ru
St. Petersburg, 199034 Russia
S. V. Pronin
Federal State Budgetary Institution of Science Institute of Physiology named after I.P. Pavlov Institute
Email: proninsv@infran.ru
St. Petersburg, 199034 Russia
V. N. Chikhman
Federal State Budgetary Institution of Science Institute of Physiology named after I.P. Pavlov Institute
Email: chikhmanvn@infran.ru
St. Petersburg, 199034 Russia
References
- Бехтерев В.М. Проводящие пути головного и спинного мозга. Казань. Императорский Казанский университет. 1893. 388 с.
- Вахрамеева О.А., Шелепин Ю.Е., Мезен- цев А.Ю., Пронин С.В. Изучение восприятия неполных контурных изображений различного размера // Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 2008. Т. 94. № 10. C. 1158–1170.
- Вахрамеева О.А., Сухинин М.В., Моисеенко Г.А. и др. Изучение порогов восприятия в зависимости от геометрии фовеа // Сенсорные системы. 2013. Т. 27. № 2. С. 122–129.
- Вахрамеева О.А., Хараузов А.К., Пронин С.В. и др. Зрительный прайминг при распознавании мелких изображений в сцене, содержащей объекты разного размера // Физиология человека. 2016. Т. 42. № 5. С. 39–48.
- Глезер В.Д. Зрение и мышление. Л.: Наука. 1993. 284 с.
- Данилова М.В., Моллон Д.Д. Кортикальная иконика: как зрительные стимулы представлены в мозге человека? // Оптический журнал. 2018. Т. 85. № 8. С. 87–94.
- Жукова (Борачук) О.В., Шелепин Ю.Е., Хараузов А.К. и др. Исследование влияния роли инструкции наблюдателю в задачах распознавания эмоционально окрашенных образов // Оптический журнал. 2015. Т. 82. № 10. С. 43–52.
- Жукова О.В., Васильев П.П. Перестройка нейронной сети и изменение стратегий операторов в процессе распознавания изображений лиц // Оптический журнал. 2020. Т. 87. № 10. С. 25–37
- Жукова О.В., Малахова Е.Ю., Шелепин Ю.Е. Джоконда и неопределенность распознавания улыбки человеком и искусственной нейронной сетью // Оптический журнал. 2019. Т. 86. № 11. С. 40–50.
- Кок Е.П. Зрительные агнозии: Синдромы расстройств высших зрительных функций при односторонних поражениях височно-затылочной и теменно-затылочной области мозга. Л.: Медицина, 1967. 224 с.
- Кононова Е.П. Анатомия и физиология затылочных долей на основании клинических, патологоанатомических и экспериментальных данных. М.: Изд-во МГУ, 1926. 147 с.
- Кононова Е.П. Лобная область большого мозга. Л.: Медгиз, 1962. 176 с.
- Красильников Н.Н., Шелепин Ю.Е., Красильникова О.И. Применение принципов оптимального наблюдателя при моделировании зрительной системы человека // Оптический журнал. 1999. Т. 66. № 9. С. 17–24.
- Ламминпия А.М., Вахрамеева О.А., Райт Д.В. и др. Влияние вейвлетной фильтрации изображений текстов на характеристики движений глаз при чтении // Сенсорные системы. 2013. Т. 27. № 1. С. 3–9.
- Ламминпия А.М., Моисеенко Г.А., Вахраме- ева О.А. и др. Изучение связи характеристик движений глаз с геометрией фовеа // Физиология человека. 2016. Т. 42. № 4. С. 32–37.
- Малахова Е.Ю. Визуализация информации, кодируемой нейронами высших областей зрительной системы // Оптический журнал. 2018. Т. 85. № 8. С. 61–66.
- Малахова Е.Ю. Пространство описания зрительной сцены в искусственных и биологических нейронных сетях // Оптический журнал. 2020. Т. 87. № 10. С. 50–58.
- Малахова К.Ю., Шелепин К.Ю., Шелепин Ю.Е. Обнаружение и распознавание изображений в условиях помехи // Оптический журнал. 2024. Т. 91. № 8. С. 60–74.
- Огородникова Е.А., Столярова Э.И., Баляко- ва А.А. Особенности слухоречевой сегментации у детей школьного возраста с нормальным слухом и нарушениями слуха и речи // Сенсорные системы. 2012. Т. 26. № 1. С. 20–31.
- Подвигин Н.Ф., Макаров Ф.Н., Шелепин Ю.Е. Структурно-функциональная организация зрительной и глазодвигательной систем. Л.: Наука, 1986. 252 с.
- Скуратова К.А., Шелепин Е.Ю., Малашин Р.О., Шелепин Ю.Е. Анализ изображений и поиск ошибок в текстах исходного программного кода // Оптический журнал. 2022. Т. 89. № 8. С. 64–75.
- Скуратова К.А., Шелепин Е.Ю., Яровая Н.П. Оптический поиск и зрительный навык // Оптический журнал. 2021. Т. 88. № 12. С. 28–35.
- Хараузов А.К., Васильев П.П., Соколов А.В. и др. Восприятие изображений в задачах зрительного поиска в условиях динамической помехи // Оптический журнал. 2015. Т. 82. № 5. С. 42–55.
- Хараузов А.К., Васильев П.П., Соколов А.В. и др. Анализ изображений функциональной магнитно-резонансной томографии головного мозга человека в задачах распознавания текстур // Оптический журн. 2018. Т. 85. № 8. С. 22–28.
- Хараузов А.К., Иванова Л.Е., Васильев П.П., Подвигина Д.Н.. фМРТ исследования оппонентных взаимодействий между областями головного мозга обезьян Macaca Mulatta // Журнал эволюционной биохимии и физиологии. 2022. Т. 58. № 4. С. 311–322.
- Хараузов А.К., Иванова Л.Е., Подвигина Д.Н. Томографические и электрофизиологические исследования оппонентных взаимодействий между различными областями мозга у обезьян макак-резусов // Сб. тезисов XXIV Съезда физиологического общества им. И.П. Павлова. Санкт-Петербург, 2023. С. 590.
- Чихман В.Н., Шелепин Ю.Е., Пронин С.В. Экспериментальное исследование инвариантного восприятия вейвлетных изображений // Оптический журнал. 2011. Т. 78. № 12. С. 50–56.
- Шелепин Е.Ю., Скуратова К.А. Движения глаз // Российский психологический журнал. 2024. №12, с. 168–194.
- Шелепин Е.Ю., Скуратова К.А. Глобальные и локальные механизмы восприятия «составных букв» // Оптический журнал. 2020. Т. 87. № 10. С. 81–88.
- Шелепин Е.Ю. Оптимизация контента сайта в обучающем процессе // Оптический журнал. 2018. Т. 85. № 8. С. 95–98.
- Шелепин Е.Ю., Жукова О.В., Пронин С.В. и др. Общность алгоритмов движений глаз, обеспечивающих распознавание жанровых сцен в текстах и в изображениях // Оптический журнал. 2019. Т. 86. № 11. С. 79–89.
- Шелепин Ю.Е. Введение в нейроиконику. СПб.: Троицкий мост, 2017. 350 с.
- Шелепин Ю.Е., Колесникова Л.Н., Левко- вич Ю.И. Визоконтрастометрия. Л.: Наука, 1985. 105 с.
- Шелепин Ю.Е., Луцив В.Р., Коротаев В.В. Оптические технологии и зрительная картина мира: иконика и нейроиконика // Оптический журнал. 2022. Т. 89. № 8. С. 3–7.
- Шелепин Ю.Е., Чихман В.Н., Пронин С.В., Фореман Н. Локальный и глобальный анализ в зрительной системе. Глава 15 в кн.: Современная психофизика. 2009. М.: Изд. ИП РАН. С. 310–334.
- Шелепин Ю.Е., Фокин В.А., Хараузов А.К. и др. Нейроиконика – пространственно-временное картирование активных областей головного мозга при распознавании изображений // Оптический журнал. 2011. Т. 78. № 12. С. 57–69.
- Шелепин Ю.Е., Фокин В.А., Меньшикова С.В. и др. Методы иконики и методы картирования мозга в оценке функционального состояния зрительной системы // Сенсорные системы. 2014. Т. 28. № 2. C. 61–75.
- Шелепин Ю.Е., Фокин В.А., Хараузов А.К., Пронин С.В., Чихман В.Н. Локализация центра принятия решений при восприятии формы зрительных стимулов // Доклады Российской Академии наук. 2009. Т. 429. № 6. С. 1–3.
- Шелепин Ю.Е., Хараузов А.К., Жукова О.В. и др. Маскировка и обнаружение скрытых сигналов в динамических изображениях // Оптический журнал. 2020. Т. 87. № 10. С. 89–102.
- Шелепин Ю.Е., Шелепин Е.Ю., Бондарко В.М., Чихман В.Н., Бондарко Д.В. Структурно-функциональная организация зрительной системы в обеспечении целенаправленной деятельности // Успехи физиологических наук. 2024. Т. 55. № 3. С. 3–21.
- Atilgan H., Town S., Wood K. et al. Integration of Visual Information in Auditory Cortex Promotes Auditory Scene Analysis through Multisensory Binding // Neuron. 2018. 97. P. 640–655.
- Borachuk (Zhukova) O.V., Shelepin Yu.E., Kharauzov A.K. et al. Study of the influence of the role of the instruction to the observer in tasks of recognizing emotionally colored patterns // Journal of Optical Technology. 2015. Vol. 82. Issue 10. P. 678–684.
- Chikhman V., Shelepin Y., Foreman N., Merku-ljev A., & Pronin S. 2006. Incomplete Figure Perception and Invisible Masking // Perception. 2006. 35(11). P. 1441–1457.
- Danilova M.V., Mollon J.D., Cerebral iconics: how are visual stimuli represented centrally in the human brain? (Кортикальная иконика: механизмы сенсорных сравнений в мозге человека) [на англ. яз.] // Оптический журнал. 2018. Т. 85. № 8. с. 87–94.
- Danilova M., Takahashi C, Mollon J., Separation in the visual field has divergent effects on discriminating the speed and the direction of motion // Current Biology. 2020. V. 30. P. 1233–1255.
- Danilova M.V., Takahashi C., Mollon J.D. How does the human visual system compare the speeds of spatially separated objects? // PLoS One. 2020. V. 15(4). e0231959.
- Harauzov A.K., Shelepin Y.E., Noskov Y.A., Vasilev P.P., Foreman N.P. // The time course of pattern discrimination in the human brain // Vision Research. 2016. V. 125. P. 55–63.
- Janelle F., Iorio-Morin C., D’amour and For- tin D. Superior Longitudinal Fasciculus: A Review of the Anatomical Descriptions With Functional Correlates // Front. Neurol. 2022. C. 1–12. 13:794618.
- Jang H., McCormack D., Tong F. Noise-trained deep neural networks effectively predict human vision and its neural responses to challenging images // PLoS Biol. 2021. V. 19(12). P. e3001418.
- Jellison B.J., Field A.S., Medow J., Lazar M., Salamat M.S., Alexander A.L. Diffusion tensor imaging of cerebral white matter: A pictorial review of physics, fiber tract anatomy // AJNR Am. J. Neuroradiol. 2004.
- Kamali A., Flanders A.E., Brody J., Hun- ter J.V., Hasan K.M. Tracing superior longitudinal fasciculus connectivity in the human brain using high resolution diffusion tensor tractography // Brain Struct Funct. 2013. doi: 10.1007/s00429-012-0498-y
- Kinchla R.A. Detecting target elements in multi-element arrays: A confusability model // Perception & Psychophysics. 1974. V. 15. P. 149–158.
- Klucharev V.A., Munneke M., Smidts A. and Fernández G. Downregulation of the Posterior Medial Frontal Cortex Prevents Social Confor-mit // Journal of Neuroscience 17 August 2011, 31 (33). P. 11934–11940. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.1869-11.2011
- Lachmann T., Schmitt A., Braet W., Leeuwen C. Letters in the forest: Global precedence effect disappears for letters but not for non-letters under reading-like conditions // Front. Psychol. 2014. V. 5. P. 705.
- Lublinskaya V.V., Ross J., Ogorodnikova E.A. The auditory perception and processing of amplitude modulation in speech-like signals: Legacy of the Chistovich-Kozhevnikov group // Dynamics of Speech Production and Perception. Eds: P. Divenyi and G. Meyer. Amsterdam, IOP Press. 2006. P. 87–103
- Malakhova E.Yu. Representation of categories through prototypes formed based on coordinated activity of units in convolutional neural networks // J. Opt. Technol. 2021. 88(12). P. 706–709
- Malakhova E.Yu., Shelepin E.Yu., Mala- shin R.O. Temporal data processing from webcam eye tracking using artificial neural networks // Journal of Optical Technology. 2018. 85(3). P. 186–188.
- Nam Y., Sato T., Malakhova E., Uchida G., Ullman Sh., Tanifuji M. View-tuned and view-invariant face encoding in IT cortex is explained by selected natural image fragments // Scientific Reports (Nature Portfolio). 2021. № 11. c. 7827.
- Navon D. Forest before trees: The precedence of global features in visual perception // Cognitive Psychology. 1977. V. 9. P. 353–383.
- Pelli D., Yiltiz H. What internal noise source limits peripheral vision? // Journal of Vision Cover Image for. 2017. V. 17. Issue 10.
- Pinna B., Shelepin E.Y., Deiana K. Chromatic accentuation in dyslexia: Useful implications for effective assistive technology // Video and Audio Signal Processing in the context of Neurotechnology. SPCN-2016. St.-Petersburg. Russia. P. 34–36.
- Poirel N., Pineau A., Mellet E. What does the nature of the stimuli tell us about the Global Precedence Effect? // Acta Physiol (Oxf). 2008. V. 127. № 1. P. 1–11.
- Ptak R. The frontoparietal attention network of the human brain: Action, saliency, and a priority map of the environment // The Neuroscientist. 2011. V. 18(5). P. 502–515.
- Qi T., Mandelli M.L., Watson Pereira C.L. et al. Anatomical and behavioral correlates of auditory perception in developmental dyslexia // Brain. 2025. 148. P. 833–844.
- Raichle M.E., MacLeod M.A., Snyder A.Z. et al. A Default Mode of Brain Function // Proc. National Acad Scien. USA, 2001. 98. P. 676–682.
- Rombach R., Blattmann A., Lorenz D. et al. High-resolution image synthesis with latent diffusion models // IEEE/CVF Conference on Computer Vision and Pattern Recognition. 2022. c. 10674–10685.
- Schmitt A., Lachmann T., van Leeuwen C. Lost in the forest? Global to local interference depends on children’s reading skills // Acta Psychologica. 2019. V. 193. P. 11–17.
- Schrimpf M., Kubilius J., Hong H. Brain-Score: Which artificial neural network for object recognition is most brain-like? // bioRxiv. 2018.
- Simmons D.R., Robertson A.E., McKay L.S. et al. Vision in autism spectrum disorders // Vis. Res. 2009. V. 49. № 22. P. 2705–2739.
- Shelepin K.Yu., Trufanov G.E., Fokin V.A., et al. Digital visualization of the activity of neural networks of the human brain before, during, and after insight when images are being recognized // J. of Optic. Technol. 2018. Т. 85. № 8. P. 29–39.
- Shelepin K., Shelepin Y., Pronin S., Foreman N., Colorized Gollin incomplete figures test // XVI European cong. of psych. 2019. P. 2110.
- Shelepin K.Yu., Pronin S.V., Shelepin Yu.E. Recognizing fragmented images and the appearance of “Insight”// J. of Optic. Technol. 2015. Т. 82. № 10. P. 700–706.
- Snowden R.J. Visual attention to color: Parvocellular guidance of attentional resources? // Psycholog. Science. 2002. V. 13. P. 180–184.
- Song Y., Hakoda Y. Lack of global precedence and global-to-local interference without local processing deficit: A robust finding in children with attention-deficit/hyperactivity disorder under different visual angles of the Navon task // Neuropsychology. 2015. V. 29. № 6.
- Sörensen L.K.A., Bohté S.M., de Jong D., Slag-ter H.A., Scholte H.S. Mechanisms of human dynamic object recognition revealed by sequential deep neural networks // PLoS Comput Biol. 2023. V. 19(6).
- Ungerleider L.G., Mishkin M. Two cortical visual systems. In: Ingle M.A., Goodale M.I., Masfield R.J.W., editors // Analysis of Visual Behavior. Cambridge, MA: MIT Press. 1982. P. 549–586.
- Wang X, Pathak S., Stefaneanu L. et al. Subcomponents and connectivity of the superior longitudinal fasciculus in the human brain // Brain Structure & Function. 2016. V. 221. (N4). P. 2075–2092.
- Wilkins, A.J. and Evans, B.J.W. Vision, Reading Difficulties and Visual Stress // Springer Nature Switzerland. 2024. 9783031655678.
- Yu D. Training peripheral vision to read: Using stimulus exposure and identity priming // Front. Neurosci. 2022. 16:916447.
- Zhang X., Mlynaryk N., Ahmed S., Japee S., Ungerleider L.G. The role of inferior frontal junction in controlling the spatially global effect of feature-based attention in human visual areas // PLoS Biol. 2018. Jun 25; 16(6). e2005399.
Supplementary files
