模型皮层关联场解释人类轮廓感知的时间进程与对目标复杂度的依赖性

初级视觉皮层中的侧向连接能否解释人类轮廓检测的时间依赖性和内在任务难度？为回答此问题，我们创建了一个合成图像集，该图像集阻止仅依赖低级视觉特征或高级上下文来检测目标对象。渲染图像由平滑变化、全局对齐的轮廓片段（变形虫）分布在随机旋转片段组（杂波）中组成。通过使用带有自我报告置信度和可变图像呈现时间（20-200毫秒）的双选强迫选择协议，随后使用优化以中断视觉处理的图像掩膜，测量了人类检测变形虫的时间进程和准确性。测量的心理测量函数很好地拟合了具有指数时间常数（30-91毫秒，取决于变形虫复杂度）的S形函数。心理物理实验的关键方面由一个计算网络模型解释，在该模型中，跨视网膜拓扑阵列的方向选择性元素的模拟响应由皮层关联场调制，该关联场表示为根据目标和干扰图像之间的成对边缘统计差异计算出的乘法核。比较实验和计算结果表明，每次侧向相互作用的迭代至少需要37.5毫秒的皮层处理时间。我们的结果提供了证据，表明早期视觉区域中方向选择性元素之间的皮层关联场可以解释表征人类轮廓感知的心理测量曲线的重要时间依赖性和任务依赖性方面，而剩余的差异被假定源于高级皮层区域的影响。