Рассел Л. Де Валуа - Russell L. De Valois

Рассел Л. Де Валуа
(1926-2003)

Рассел Л. Де Валуа (15 декабря 1926 - 20 сентября 2003) американский ученый, получивший признание за свои новаторские исследования пространственного и цветового зрения.

Биографический

Рассел Де Валуа родился в Эймс, Айова 15 декабря 1926 г. Он провел большую часть своей ранней жизни в Тамил Наду, Индия, где его родители руководили сельскохозяйственной миссионерской станцией. Он учился в Highclerc School (сейчас Кодайканал Международная школа ), интернат в г. Кодайканал, в горах Южной Индии.

Де Валуа присутствовал Оберлин колледж где он получил A.B. по зоологии и физиологии и степень магистра психологии. Продолжил образование в университет Мичигана, получив докторскую степень. в физиологической психологии в 1952 году. После докторской диссертации в Германии, в Фрайбургский университет Де Валуа вернулся в Мичиганский университет в качестве научного сотрудника и преподавателя психологии и офтальмологии и был одним из первых ученых-резидентов в недавно созданном Институте исследований в офтальмологии Кресге. После пяти лет в Анн-Арборе он принял назначение на факультет психологии в Университет Индианы, где он оставался до 1968 года. Это было во время его пребывания в Университет Индианы что профессор Де Валуа вместе с аспирантом Джеральдом Джейкобсом (сейчас в Калифорнийский университет в Санта-Барбаре ) и Исраэля Абрамова (сейчас на Бруклинский колледж ), начал исследование того, как реакции клеток-оппонентов в латеральном коленчатом ядре макак связаны с теориями восприятия цвета.[1] В Индиане де Валуа встретил Карен Кеннеди, на которой женился в 1969 году. Его брак стал началом 34-летнего партнерства и интеллектуального сотрудничества.

Последние 35 лет карьеры Де Валуа провел в Калифорнийский университет в Беркли, где он был профессором[двусмысленный ] на факультетах психологии, нейробиологии и оптометрии и науки о зрении. В Беркли де Валуа продолжил свои фундаментальные исследования цветового зрения и в сотрудничестве с Карен начал серию исследований обработки пространственной информации на ранних стадиях визуальной системы.

20 сентября 2003 года Де Валуа скончался от травм, полученных в автокатастрофе.[2] это произошло, когда он и Карен возвращались из Эстес-Парк, Колорадо, где они вместе с одноклассниками из Highclerc School посетили 60-ю встречу в старшей школе.

Исследование

Цветовое зрение

В период с 1955 по 1965 год в штатах Мичиган и Индиана де Валуа разработал методы измерения как электрофизиологических, так и психофизических реакций человека. макаки обезьяны к хроматическим стимулам.[3] Пытаясь понять нейрофизиологию, лежащую в основе цветового зрения, он применил эти методы для оценки реакции отдельных клеток зрительной системы приматов. Де Валуа провел серию экспериментов, направленных на рассмотрение научного противоречия, уходящего корнями в теории цветового зрения девятнадцатого века Янга, Гельмгольца,[4] и Геринг.[5] Исходя из наблюдений за подбором цветов, Янг и Гельмгольц предположили, что цветовое зрение основано на наличии трех наборов частиц или трех типов нервных волокон в глазу, которые преимущественно чувствительны к красному, зеленому и синему цветам. Геринг, исходя из наблюдений за появлением цвета, предположил, что восприятие цвета возникает из спектрально-оппонентных механизмов в зрительной системе, которые противопоставляют красный цвет зеленому и синий цвет желтому. Ряд экспериментов показал, что спектральные отклики фотопигментов в трех типах колбочек, обнаруженных в сетчатка может предоставить биофизический коррелят для первой стадии трехцветного цветного зрения, объяснение в соответствии с постулатами Юнга и Гельмгольца. Однако открытие хроматически-антагонистических нейронов в латеральном коленчатом ядре обезьяны (LGN) Де Валуа и его коллегами продемонстрировало нейронный субстрат для второй стадии обработки цвета, подобной предложенной Герингом. В двух публикациях[6][7] они описали четыре типа клеток: один набор, который имел возбуждающие ответы в длинноволновом («красном») диапазоне длин волн и тормозные ответы на средних («зеленых») длинах волн (R + G-), и наоборот (G + R-); и второй набор, который имел возбуждающие ответы на короткие («синие») волны и тормозные ответы на средние и длинные («желтые») длины волн B + Y- и наоборот (Y + B-). Влияние этой работы можно увидеть в обозначении его статьи в текущем содержании 1981 г. «Анализ паттернов ответа клеток LGN»,[7] как "Citation Classic"[8]

В Беркли де Валуа продолжил электрофизиологические и психофизические исследования цветового зрения. В серии исследований зрения обезьян[9] Де Валуа и его сотрудники измерили поведенческие реакции обезьян как на хроматические, так и на пространственные вариации. То, что дискриминация по длине волны и яркостная контрастная чувствительность, измеренные у обезьян, были очень похожи на те, что были получены для людей-наблюдателей, позволили Де Валуа постулировать актуальность его электрофизиологических записей на макаках для обработки коры головного мозга на ранних стадиях зрительной системы человека. Кроме того, де Валуа продемонстрировал, что многие отдельные клетки первичной зрительной коры будут избирательно реагировать как на цвет, так и на форму.[10] В 1975 году Рассел и Карен де Валуа написали обзорную статью «Нейронное кодирование цвета»,[11] краткое изложение современного понимания нейронных реакций на хроматические стимулы.

Де Валуа также возобновил свой интерес к связи его более ранних записей LGN с восприятием цвета и был среди ряда исследователей.[12] кто понял, что реакции нейронов противника LGN не могут количественно объяснить все явления, связанные с процессами восприятия противника. В сотрудничестве с Карен де Валуа он предложил новую модель для устранения этого несоответствия.[13] Эта модель, основанная на аргументах, полученных как из анатомических, так и из перцептивных данных, предложила третью стадию обработки цвета нейронами, расположенными в коре головного мозга, где входные данные от клеток LGN («второй этап») были рекомбинированы, чтобы дать новый набор «повернутых» Цветовые оси согласуются с перцептивными суждениями об уникальном оттенке и другими аспектами каналов восприятия оппонента.[14] В серии статей Де Валуа и его аспиранты исследовали электрофизиологические корреляты этой многоступенчатой ​​модели.[15][16]

Пространственное видение

Когда Де Валуа переехал в Беркли, анализ линейных систем возникла как инструмент для изучения ранних стадий обработки изображений. Хотя этот метод давно применялся для решения задач в оптике и технике, специалисты по зрению Фергус Кэмпбелл и Джон Робсон [17] измерил чувствительность человека к образцам пространственных синусоидальных решеток различной периодичности и впервые предложил пространственно-частотно-избирательные «каналы» для объяснения ряда психофизических явлений в восприятии образов. Де Валуа, в соответствии со своим убеждением, что восприятие должно быть связано с реакциями нейронов, ухватился за эти открытия и начал электрофизиологические исследования механизмов ранней визуальной обработки формы.

В этих исследованиях Де Валуа и его коллеги нашли подтверждение гипотезе о том, что ранняя зрительная система передает информацию о паттернах с помощью локального двумерного изображения. пространственная частота или же вейвлет кодирование. Среди основных моментов этой работы были следующие: нейроны первичной зрительной коры (V1): я. большинство из них имеют рецептивные поля, соответствующие ограниченному диапазону пространственных частот и ориентаций;[18] II. представлены различные частоты и ориентации;[19] и iii. ответы на некоторые более сложные шаблоны могут быть предсказаны настройкой пространственной частоты соты и амплитудой пространственной частоты в спектре Фурье шаблона.[20] Как и в более ранних исследованиях, электрофизиологические данные были дополнены психофизическими данными обезьян и человека.[21] К 70 годам де Валуа продолжал заниматься преобразованием визуальной информации в LGN и полосатой коре. В исследованиях с Н. Коттарис и другими, Де Валуа применил методы обратной корреляции для изучения преобразований пространственной, временной и хроматической информации в LGN и полосатой коре.[15][22]

Функционально-анатомические исследования зрительной коры с использованием 2-14С-дезоксиглюкозная авторадиография была еще одним важным инструментом в исследованиях де Валуа пространственного и хроматического зрения. В серии статей[23][24][25][26] Р. Тутелл, М. Сильверман, Э. Свиткс, Р. Де Валуа и другие показали: я. столбчатое расположение нейронов, которые реагируют на аналогичные пространственные частоты в полосатой коре головного мозга;[23] II. структурированная взаимосвязь богатых цитохромоксидазой (CYTOX) областей («капли и полосы») в первичной и вторичной зрительной коре;[25] и iii. топографические отношения между каплями CYTOX и нейронами, настроенными на пространственную частоту или цвет.[26] Исследования дезоксиглюкозы также предоставили иллюстрации ранее известной ретинотопной организации.[24] и столбцы окулярного доминирования [27]

Краеугольным камнем творчества Де Валуа на протяжении десятилетий 1970-х и 1980-х годов была публикация книги Пространственное видение[28] написано в сотрудничестве с Карен К. Де Валуа.

Признание

Де Валуа был избран в Общество экспериментальных психологов (1968), Национальная Академия Наук (1976),[29] и как сотрудник Американская ассоциация развития науки (1977). Де Валуа также получил Премия APA за выдающийся научный вклад в психологию в 1977 г.[30] медаль Уоррена от Общества экспериментальных психологов (1979),[31] медаль Тиллиера Оптического общества Америки (1988 г.),[32] признание в качестве члена Уильяма Джеймса Американского психологического общества (1991),[33] и медаль Прентиса Американской академии оптометрии (2002 г.).[34]

Рекомендации

  1. ^ G.H. Джейкобс, "Открытие спектральной оппонентности в зрительных системах и ее влияние на понимание нейробиологии цветового зрения", Журнал истории неврологии, 23:287–314 (2014).
  2. ^ Сандерс, Р. (2003), Первопроходец в области исследования зрения Рассел Де Валуа умер в возрасте 76 лет.
  3. ^ Де Валуа, Р.Л., Смит, К.Дж., Китаи, С.Т. И Кароли, А.Дж., "Ответ отдельных клеток в ядре латерального коленчатого вала обезьяны на монохроматический свет", Наука 127: 238-239 (1958)
  4. ^ ван Гельмгольц, Х. (1867). Handhuch der Physiologischen Optik (1-е изд.). Гамбург: Voss. Английский перевод: (1924) Захват физиологической оптики (перевод Саутхолла, Дж. П. С.). Рочестер Н. Я .: Оптическое общество Америки.
  5. ^ Херинг, Э. (1878). Zur Lehre vom Lichtsinne. Вена: Карл Герольдс Зон. Английский перевод: (1964) Очертания теории, светового смысла (переведено Hurvich, L.M. & Jameson. D) Кембридж, Массачусетс, издательство Гарвардского университета
  6. ^ Де Валуа, Р.Л., Якобс, Г.Х. & Абрамов, И.,), "Реакция отдельных клеток зрительной системы на изменение длины волны света". Наука 196: 1184-1186, (1964).
  7. ^ а б Де Валуа, Р.Л., Абрамов, И., Якобс, Г.Х., "Анализ паттернов ответа клеток LGN", J. Opt. Soc. Являюсь. 56: 966-977 (1966)
  8. ^ «Текущее содержание, 1981» (PDF).
  9. ^ Де Валуа, Р.Л., Морган, Х.М., Полсон, М.С., Мид, У.Р. и Халл, Э.М., «Психофизические исследования зрения обезьяны I. Тесты на светимость и цветовое зрение макак», Vision Res. 14: 53-67. (1974).
    - Де Валуа, Р.Л., Морган, Х.С. И Сноддерли, Д.М., «Психофизические исследования зрения обезьяны III. Тесты на контрастную чувствительность к пространственной яркости макак и людей-наблюдателей», Vision Res. 14: 75-81 (1974).
  10. ^ Торелл, Л.Г., Де Валуа, Р.Л. и Альбрехт, Д.Г., "Пространственное картирование клеток V1 обезьяны с чистыми стимулами цвета и яркости", Vision Res. 24: 751-769 (1984).
  11. ^ Де Валуа, Р.Л., Де Валуа, К.К. (1975). «Нейронное кодирование цвета» в E.C. Carterette & M.P. Фридман (ред.),Справочник восприятия т. 5: 117-166., Нью-Йорк: Academic Press.
  12. ^ Мюллер, Г. (1930). "Ǚber die Farbenempfindungen". Zeitschrift für Psychologie und Physiologie der Sinnesorgane. 17-18: 1–430, 435–647.
    - Джадд, Д. (1949). «Функции отклика для типов зрения по теории Мюллера». Журнал исследований Национального бюро стандартов. 42 (42): 1–16. Дои:10.6028 / jres.042.001. PMID  18113662.
  13. ^ Де Валуа, Р.Л., Де Валуа, К.К., "О трехступенчатой ​​цветовой модели", Vision Res. 36: 833-836 (1996).
  14. ^ Джеймсон, Д. и Хурвич, Л. М. "Некоторые количественные аспекты теории оппонента-цветов - I. Хроматические отклики и насыщенность", Журнал Оптического общества Америки, 45, 546-552 (1955)
    - Гурвич. Л. М. и Джеймсон. D., "Некоторые количественные аспекты теории оппонента-цветов - II. Яркость, насыщенность и оттенок в нормальном и дихроматическом видении", Журнал Оптического общества Америки, 45, 602-616 (1955).
    - Джеймсон, Д. и Гурвич, Л. М., «Некоторые количественные аспекты теории оппонентных цветов - III. Изменения яркости, насыщенности и оттенка с хроматической адаптацией», Журнал Оптического общества Америки, 46, 405-415 (1956).
    - Гурвич. Л. М. и Джеймсон Д., "Некоторые количественные аспекты теории оппонента-цветов-IV. Психологическая система определения цвета", Журнал Оптического общества Америки, 46, 416-421 (1956).
  15. ^ а б Коттарис, Н. & Де Валуа, Р.Л., "Временная динамика хроматической настройки в первичной зрительной коре макака", Природа 395: 896-900 (1998).
  16. ^ Де Валуа, Р.Л., Коттарис, Н.П., Эльфар, С.Д., Махон, Л.Е. И Уилсон, Дж. А., "Некоторые преобразования цветовой информации от латерального коленчатого ядра до полосатой коры", Proc. Natl. Акад. Sci. Соединенные Штаты Америки 97: 4997-5002 (2000).
  17. ^ Кэмпбелл, Ф. В., и Робсон, Дж. Г., "Применение анализа Фурье к видимости решеток", Журнал физиологии (Лондон), 197, 551–556 (1967).
  18. ^ Де Валуа, Р.Л., Альбрехт, Д.Г. И Торелл, Л. (1978), "Клетки коры: линейные и краевые детекторы или фильтры пространственной частоты?" в S. Cool & E.L. Смит (ред.) Границы визуальной науки, 544-556, Нью-Йорк: Springer Verlag
    - Де Валуа, Р.Л., Юнд, Э.У. и Хеплер, Н., «Ориентация и избирательность по направлению клеток в зрительной коре макака», Vision Res. 22: 531-544 (1982),
    - Альбрехт Д.Г., Де Валуа Р.Л. и Торелл Л.Г. "Восприимчивые поля и оптимальный стимул", Наука 216: 204-205 (1982).
  19. ^ Де Валуа, Р.Л., Альбрехт, Д.Г. И Торелл, Л.Г., "Пространственно-частотная избирательность клеток зрительной коры макака", Vision Res. 22: 545-559. (1982)
  20. ^ Де Валуа, К.К., Де Валуа, Р.Л. и Юнд, Э.У., "Ответы клеток коры полосатого тела на решетчатые и шахматные узоры", J. Physiol. (Лондон) 291: 483-505 (1979).
    - Альбрехт, Д. И Де Валуа, Р.Л., "Реакции стриарной коры на периодические паттерны с основными гармониками и без них", J. Physiol. (Лондон) 319: 497-514 (1981).
  21. ^ Де Валуа, Р.Л., Морган, Х.С. И Сноддерли, Д.М., «Психофизические исследования зрения обезьяны III. Тесты на контрастную чувствительность к пространственной яркости макак и людей-наблюдателей», Vision Res. 14: 75-81 (1974)
  22. ^ Де Валуа, Р.Л. и Коттарис, Н.П., "Входы в направленные селективные простые клетки в полосатой коре макак", Proc. Natl. Акад. Sci. Соединенные Штаты Америки 95: 14488-14493 (1998).
    - Де Валуа, Р.Л., Коттарис, Н.П., Махон, Л.Э., Эльфар, С.Д. И Уилсон, Дж. А., "Пространственные и временные рецептивные поля коленчатых и корковых клеток и направленная селективность", Vision Res. 40: 3685-3702 (2000)
  23. ^ а б Тутелл, Р.Б.Х., Сильверман, М.С. И Де Валуа, Р.Л., "Столбцы пространственной частоты в первичной зрительной коре", Наука, 214: 813-815 (1981).
  24. ^ а б Тутелл, Р. Б. Х., Сильверман, М. С., Свиткс, Э. и Де Валуа, Р. Л., "Анализ ретинотопной организации дезоксиглюкозы в стриарной коре приматов", Наука 218: 902-904 (1982)
  25. ^ а б Тутелл, Р. Б. Х., Сильверман, М. С., Де Валуа, Р. Л., и Джейкобс, Г. Х., "Функциональная организация второй корковой зрительной области у приматов", Наука 220: 737-739 (1983).
  26. ^ а б Тутелл, Р. Б. Х., Сильверман, М. С., Гамильтон, С. Л., Де Валуа, Р. Л., Свиткс, Э., "Функциональная анатомия полосатой коры макака. III. Цвет", J. Neurosci. 8: 1569-1593 (1988)
    - Тутелл, Р. Б. Х., Сильверман, М. С., Гамильтон, С. Л., Свиткс, Э., Де Валуа, Р. Л., "Функциональная анатомия полосатой коры макака. V. Пространственная частота", J. Neurosci. 8: 1610-1624 (1988)
  27. ^ Свиткс, Э., Тутелл, Р. Б. Х., Сильверман, М. И Де Валуа, Р.Л., "Методы обработки изображений, применяемые для авторадиографических исследований зрительной коры головного мозга", J. Neurosci. Meth. 15: 269-280 (1986).
  28. ^ De Valois, Russell L .; Де Валуа, Карен К. (1990). Пространственное видение. Издательство Оксфордского университета.
  29. ^ "Рассел Де Валуа". Национальная Академия Наук. Получено 10 мая, 2016.
  30. ^ Премия APA за выдающийся научный вклад. Проверено 8 мая 2016 года.
  31. ^ SEP - Общество экспериментальных психологов. Проверено 8 мая 2016 года.
  32. ^ Премия Эдгара Д. Тиллера, Оптическое общество. Проверено 8 мая 2016 года.
  33. ^ Рассел Л. Де Валуа. Проверено 8 мая 2016 года.
  34. ^ Медаль Чарльза Ф. Прентиса, Американская академия оптометрии. Проверено 8 мая 2016 года.