劳伦特·佩里内（Laurent U。Perrinet）。;里克·亚当斯（Rick A.Adams）。;卡尔·弗里斯顿。 主动推理、眼球运动和眼球运动延迟。 （英语） Zbl 1359.92022号 生物、网络。 108，第6号，777-801（2014）. 小结：本文考虑了不确定条件下（平滑）眼球运动最优控制中的感觉运动延迟问题。具体来说，我们考虑视觉运动回路中的延迟及其对主动推理的影响。主动推理使用卡尔曼滤波的泛化来提供广义运动坐标中隐藏状态和动作的贝叶斯最优估计。用广义坐标表示隐藏状态提供了一种简单的方法来补偿感官和眼动延迟。该方案的有效性通过追踪起始反应的神经元模拟来说明，有补偿和无补偿。然后，我们考虑对生成模型进行扩展，以模拟平滑的追踪眼球运动——视觉运动系统认为目标及其凝视中心都被吸引到视野中移动的（隐藏）点。最后，生成模型配备了一个层次结构，以便它能够识别和记忆看不见（遮挡）的轨迹，并发出预期的响应。这些模拟为整合具有不同时间延迟的不同来源的信息的一般问题以及当系统（如动眼神经系统）试图用延迟信号控制其环境时遇到的特殊困难提供了一个简单且神经生物学上合理的解决方案。 引用于三文件 MSC公司： 92C20美元 神经生物学 92C30型 生理学（一般） 关键词：眼球运动延迟;跟踪眼球运动;平滑追踪眼动;广义坐标;变分自由能;主动推理 PDF格式BibTeX公司 XML格式引用 \textit{L.U.Perrinet}等人，《生物学》。赛博。108，No.6，777--801（2014；Zbl 1359.92022） 全文： 内政部 arXiv公司 参考文献： [1] Adams RA、Perrinet LU、Friston K（2012）《平滑追踪和视觉遮挡：精神分裂症中的主动推理和动眼神经控制》。公共科学图书馆One 7（10）：e47502+。doi:10.1371/journal.pone.0047502 [2] Arnold DH、Ong Y、Roseboom W（2009）简单微分潜伏期可调节，但不会引起闪斑效应。《视觉杂志》9（5）。数字对象标识代码：10.1167/9.5.4 [3] Avila MT、Hong LE、Moates A、Turano KA、Thaker GK（2006），预期在精神分裂症相关追求启动缺陷中的作用。神经生理学杂志95（2）：593-601。doi:10.1152/jn.00369.2005年·doi:10.1152/jn.00369.2005年 [4] Bahill AT，McDonald JD（1983）模型模拟人类平滑追踪系统，产生零度目标跟踪。生物Cybern 48（3）：213-222。http://view.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/6639984 [5] Balaji B，Friston K（2011）SPIE会议记录标题为使用广义坐标的贝叶斯状态估计标题。收录：Kadar I（ed）SPIE防御、安全和传感，SPIE，第8050卷，第80501Y-80501Y-12页。doi:10.1117/12.883513。网址：http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/卡尔/贝叶斯 [6] Ballard DH、Hinton GE、Sejnowski TJ（1983）《并行可视化计算》。《自然》306（5938）：21-26。doi:10.1038/306021a0·数字对象标识代码：10.1038/306021a0 [7] Barlow HB，Olshausen BA（2004）通过高空间频率的各向异性衰减对光流进行视觉分析的聚合证据。《视觉杂志》4（6）：415-426。数字对象标识代码：10.1167/4.6.1·数字对象标识代码：10.1167/4.6.1 [8] Barnes GR（2008）平稳追踪眼球运动所涉及的认知过程。脑认知68（3）：309-326。doi:10.1016/j.bandc.2008.020·doi:10.1016/j.bandc.2008.020 [9] Barnes GR，Asselman PT（1991）人类平滑追踪眼球运动的预测机制。《生理学杂志》439:439-461。http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1180117/ ·Zbl 1066.92011号 [10] Barnes GR，Schmid AM（2002）人类视觉平滑追踪中的序列学习。实验脑研究144（3）：322-35。doi:10.1007/s00221-002-1050-8。http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/12021814 [11] Barnes GR、Barnes DM、Chakraborti SR（2000）对重复、单周期正弦的眼球追踪反应揭示了与预测追踪兼容的行为。《神经生理学杂志》84（5）：2340-2355。http://jn.physicology.org/content/84/5/2340摘要 [12] Bastos AM、Usrey WM、Adams RA、Mangun GR、Fries P、Friston KJ（2012）预测编码标准微电路。神经元76（4）：695-711。doi:10.1016/j.neuron.2012.10.038 [13] Beal MJ（2003）近似贝叶斯推理的变分算法。伦敦大学 [14] Beck C、Ognibeni T、Neumann H（2008）《运动不连续性和时间闭塞的对象分割：一个生物启发模型》。公共科学图书馆·综合频道3（11）：e3807+。doi:10.1371/journal.pone.0003807 [15] Becker W，Fuchs AF（1985）《眼球运动系统的预测：视觉目标瞬间消失期间的平滑追踪》。实验脑研究57（3）：562-575。doi:10.1007/BF00237843·doi:10.1007/BF00237843 [16] Bennett SJ、de Xivry JO、Barnes GR、Lefevre P（2007）可以提取目标加速度，并在视觉追踪的预测驱动中表示。神经生理学杂志98（3）：1405-1414。doi:10.1152/jn.00132.2007年·doi:10.1152/jn.00132.2007年 [17] Bennett SJ，Orban de Xivry JJ（2010），遮挡期间加速目标运动的眼球运动预测：长期和短期影响。实验脑研究204（4）：493-504。doi:10.1007/s00221-010-2313-4·doi:10.1007/s00221-010-2313-4 [18] Bialek W、Nemenman I、Tishby N（2001）《可预测性、复杂性和学习》。神经计算13（11）：2409-2463。doi:10.1162/089976601753195969·Zbl 0993.68045号 ·doi:10.1162/089976601753195969 [19] Bogadhi A、Montagnini A、Mamassian P、Perrinet LU、Masson GS（2011年A）《追求运动错觉：贝叶斯推理的现实动眼神经框架》。视觉研究51（8）：867-880。doi:10.1016/j.visres.2010.10.021·doi:10.1016/j.visres.2010.10.021 [20] Bogadhi A、Montagnini A、Masson G（2011年b），在平滑追踪的动态运动整合中视网膜和视网膜外信号之间的相互作用。《视觉杂志》11（11）：533。数字对象标识代码：10.1167/11.11.533·数字对象标识代码：10.1167/11.11.533 [21] Brown H，Friston KJ（2012）《自由能源与幻想：玉米糖效应》。前心理医生3。doi:10.3389/fpsyg.2012.00043 [22] Changizi MA（2001）“感知现在”是对投影角度和角度大小误解的生态学解释框架。认知30（2）：195-208。doi:10.1068/p3158。http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/1296501 [23] Changizi MA，Widders DM（2002），潜伏期校正解释了经典的几何错觉。感知31（10）：1241-1262。doi:10.1068/p3412·doi:10.1068/p3412 [24] 马昌吉，谢阿，尼哈万R，卡奈R，Shimojo S（2008）《感知现在和幻想的系统化》。《认知科学多学科杂志》32（3）：459-503。doi:10.1080/03640210802035191·doi:10.1080/03640210802035191 [25] Collins CJS，Barnes GR（2009）预测不可预测：过去刺激时间的加权平均有助于眼睛追踪随机时间的刺激。神经科学杂志Soc Neurosci 29（42）：13302-13314。doi:10.1523/JNEUROSCI.1636-09.2009。http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19846718 [26] Dayan P、Hinton GE、Neal RM、Zemel RS（1995）《亥姆霍兹机器》。神经计算7（5）：889-904。doi:10.1162/neco.1995.7.5.889。http://view.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/7584891 [27] de Xivry JJO，Coppe S，Blohm G，Lefèvre P（2013）卡尔曼滤波自然地解释了视觉引导和预测的平滑追击动力学。《神经科学杂志》33（44）：17301-17313。doi:10.1523/jneurosci.2321-13.2013年·doi:10.1523/jneurosci.2321-13.2013年 [28] Dodge R，Travis RC，Fox JC（1930）《视性眼球震颤：III.慢相特征》。《神经学档案》24:21-34。http://archneurpsyc.ama-assn.org/cgi/reprint/24/1/21 [29] Duhamel JR，Colby CL，Goldberg ME（1992）通过预期的眼球运动更新顶叶皮层视觉空间的表征。《科学》（纽约州纽约市）255（5040）：90-92。doi:10.1126/科学.1553535·doi:10.1126/科学.1553535 [30] Feldman H，Friston KJ（2010）《注意力、不确定性和自由能量》，《前沿人类神经科学》第4期。doi:10.3389/fnhum.2010.00215 [31] Feldman AG，Levin MF（1995）电机控制中位置参考系的起源和使用。行为脑科学18（04）：723-744。doi:10.1017/S0140525X0004070X·doi:10.1017/S0140525X0004070X [32] Friston K（2008）大脑中的层次模型。公共科学图书馆计算生物学4（11）：e1000211+。doi:10.1371/journal.pcbi.1000211 [33] Friston K（2009）自由能原理：大脑的粗略指南？趋势认知科学13（7）：293-301。doi:10.1016/j.tics.2009.04.005·doi:10.1016/j.tics.2009.04.005 [34] Friston K（2011）关于电机控制，什么是最佳的？神经元72（3）：488-498。doi:10.1016/j.neuron.2011.10.018。http://www.sciencedirect.com.gate1.inist.fr/science/article/pii/S0896627311009305 [35] Friston K，Kiebel S（2009），感知推理的皮层回路。神经网络22（8）：1093-1104。doi:10.1016/j.neunet.2009.07.023·doi:10.1016/j.neunet.2009.07.023 [36] Friston KJ，Harrison L，Penny W（2003）动态因果建模。《神经影像》19（4）：1273-1302。http://view.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/12948688 [37] Friston KJ、Daunizeau J、Kiebel SJ（2009）强化学习还是主动推理？公共科学图书馆综合频道4（7）：e6421+。doi:10.1371/journal.pone.0006421·兹比尔0084.43701 [38] Friston K，Stephan K，Li B，Daunizeau J（2010a）《广义过滤》，《数学与工程》2010:1-35。doi:10.1155/2010/621670·Zbl 1189.94032号 ·doi:10.1155/2010/621670 [39] Friston KJ、Daunizeau J、Kilner J、Kiebel SJ（2010b）《行动与行为：自由能量公式》。生物网络102（3）：227-260。doi:10.1007/s00422-010-0364-z [40] Friston K，Adams RA，Perrinet L，Breakspear M（2012a），感知作为假设：扫视作为实验。边疆心理学3。doi:10.3389/fpsyg.2012.00151 [41] Friston K、Thornton C、Clark A（2012年b）自由能最小化和暗室问题。边疆心理学3。doi:10.3389/fpsyg.2012.00130 [42] 金兹堡五世（1955）《超导理论》。伊尔·诺沃·西门托（1955-1965）2（6）：1234-1250。doi:10.1007/bf02731579·Zbl 0067.23504号 [43] Goldreich D，Krauzlis RJ，Lisberger SG（1992），改变反馈延迟对猴子平稳追踪眼球运动中自发振荡的影响。神经生理学杂志67（3）：625-638。http://view.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/1578248 [44] Gregory RL（1980），感知作为假设。Philos Trans R Soc B生物科学290（1038）：181-197。doi:10.1098/rstb.1980.0090·doi:10.1098/rstb.1980.0090 [45] Grossberg S、Roberts K、Aguilar M、Bullock D（1997）上丘多模式自适应扫视眼动控制的神经模型。神经病学杂志Soc Neurosci 17（24）：9706-9725。http://view.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/9391024 [46] Haken H（1983）Synergetik，第2卷。柏林施普林格。doi:10.1007/978-3-642-96775-7·Zbl 1288.00002号 [47] Haykin S（2001）卡尔曼滤波和神经网络。纽约威利，doi:10.1002/0471221546 [48] Ilg UJ（1997）慢眼动。神经生物学进展53（3）：293-329。doi:10.1016/S0301-0082（97）00039-7·doi:10.1016/S0301-0082（97）00039-7 [49] Inui K，Kakigi R（2006）人类纹状体外皮质v1血流的时间分析。《神经生理学杂志》96（2）：775-784。doi:10.1152/jn.00103.2006年·doi:10.1152/jn.00103.2006年 [50] Isard M，Blake A（1998）《冷凝：视觉跟踪的条件密度传播》。国际J计算机视觉29（1）：5-28·doi:10.1023/A:1008078328650 [51] Jaynes E（1957）信息理论和统计力学。二、。物理评论在线架构（Prola）108（2）：171-190。doi:10.1103/physrev.108.171·Zbl 0084.43701号 ·doi:10.1103/physrev.108.171 [52] Kalman RE（1960）线性滤波和预测问题的新方法。J基础工程82（1）：35-45。doi:10.1115/1.3662552。网址：http://www2.elo.utfsm.cl/ipd465/纸张 [53] Knill D，Pouget A（2004）《贝叶斯大脑：不确定性在神经编码和计算中的作用》。《神经科学趋势》27（12）：712-719。doi:10.1016/j.tins.2004.10.007·doi:10.1016/j.tins.2004.10.007 [54] Kok P，Rahnev D，Jehee JFM，Lau HC，de Lange FP（2011年），注意力逆转了预测在沉默感官信号中的作用。大脑皮层22（9）：2197-2206。doi:10.1093/cercor/bhr310·doi:10.1093/cercor/bhr310 [55] Kowler E（1989）认知期望，而非习惯，控制预期的平稳眼球运动追求。视觉研究29（9）：1049-1057。doi:10.1016/0042-6989（89）90052-7·doi:10.1016/0042-6989（89）90052-7 [56] Kowler E，Steinman RM（1979）《期望对慢眼动控制的影响》。定期目标步骤。Vis Res 19（6）：619-632。doi:10.1016/0042-6989（79）90238-4·doi:10.1016/0042-6989（79）90238-4 [57] Krauzlis RJ（2004）《重铸平滑追踪眼动系统》。神经生理学杂志91（2）：591-603。doi:10.1152/jn.00801.2003。http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/14762145 [58] Krauzlis RJ，Lisberger SG（1989）具有真实紧急特性的平滑追踪眼动控制系统模型。神经计算1（1）：116-122。doi:10.1116/neco.1989.1.11.16·doi:10.1162/neco.1989.1.1.116 [59] Leon PS、Vanzetta I、Masson GS、Perrinet LU（2012）运动云：基于模型的自然随机纹理刺激合成，用于运动感知研究。《神经生理学杂志》107（11）：3217-3226。doi:10.1152/jn.00737.2011 [60] Levy DL、Holzman PS、Matthyse S、Mendell NR（1993）《眼球追踪功能障碍与精神分裂症：一个关键观点》。精神分裂症公牛19（3）：461-536。http://view.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/8235455 [61] Lisberger SG，Movshon JA（1999）猕猴MT区追踪眼球运动的视觉运动分析。神经科学杂志：Off Soc Neurosci 19（6）：2224-2246。http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/10066275 [62] Lisberger SG、Morris EJ、Tychsen L（1987），视觉运动处理和感觉-运动集成，用于平滑追踪眼球运动。《神经科学年鉴》10（1）：97-129。doi:10.1146/annurev.ne.10.030187.000525·doi:10.1146/annurev.ne.10.030187.000525 [63] Lucas BD，Kanade T（1981）一种迭代图像配准技术，应用于立体视觉。摘自：第七届国际人工智能联合会议记录（IJCAI 1981），加拿大温哥华，第674-679页。http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/summary？doi=10.1.1.49.2019 [64] Madelain L，Krauzlis RJ（2003）视觉目标瞬间消失期间学习对平滑追踪的影响。神经生理学杂志90（2）：972-982。doi:10.1152/jn.00869.2002·doi:10.1152/jn.00869.2002 [65] Masson GS，Ilg UJ（eds）（2010）《视觉运动处理动力学：神经元、行为和计算方法》，第1版。柏林施普林格 [66] Masson GS，Montagnini A，Ilg UJ（2010）当大脑与眼睛相遇时：跟踪物体运动。收录：Ilg UJ，Masson GS（eds）《视觉运动处理动力学》，第8章。波士顿施普林格，第161-188页。doi:10.1007/978-1-4419-0781-38 [67] Michael JA，Jones GM（1966）视觉跟踪能力对刺激可预测性的依赖性。视觉研究6（12）：707-716。http://view.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/60003392 [68] Montagnini A、Spering M、Masson GS（2006）预测2D目标速度无法帮助平滑追踪起始的2D运动集成。神经生理学杂志96（6）：3545-3550。doi:10.1152/jn.00563.2006·doi:10.1152/jn.00563.2006 [69] Montagnini A、Mamassian P、Perrinet LU、Castet E、Masson GS（2007）动态运动集成的贝叶斯建模。生理学杂志（巴黎）101（1-3）：64-77。doi:10.1016/j.jphysparis.2007.10.13·doi:10.1016/j.jphysparis.2007.10.13 [70] Mumford D（1992）关于新皮层的计算架构。二、。皮质-皮质环路的作用。《生物网络》66（3）：241-251。http://view.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/1540675 [71] Nijhawan R（1994）捕捉中的运动推断。《自然》370（6487）。数字对象标识代码：10.1038/370256b0 [72] Nijhawan R（2008）《视觉预测：时间延迟补偿的心理物理学和神经生理学》。行为脑科学31（02）：179-198。doi:10.1017/40140525x08003804。http://people.psych.cornell.edu/jec7/pubs/nihjawan公司 [73] Nkam I、Bocca MLL、Denise P、Paoletti X、Dollfus S、Levillain D、Thibaut F（2010）精神分裂症患者的平稳追踪障碍仅由预测障碍所致。生物精神病学67（10）：992-997。doi:10.1016/j.biopych.2009.11.029·doi:10.1016/j.biopych.2009.11.029 [74] Olshausen BA，Field DJ（1996）通过学习自然图像的稀疏代码，出现了简单细胞感受野属性。《自然》381（6583）：607-609。数字对象标识代码：10.1038/381607a0·数字对象标识代码：10.1038/381607a0 [75] Ozaki T（1992）非线性时间序列模型和非线性随机动力系统之间的桥梁：局部线性化方法。中国统计2（1）：113-135。http://www3.stat.sinica.edu.tw/statistica/j2n1/j2n16/j2n 16.htm ·Zbl 0820.62075号 [76] Perrinet LU，Masson GS（2007）《使用概率框架模拟眼球跟随反应的空间整合》，《生理学杂志》（巴黎）101（1-3）：46-55。doi:10.1016/j.jphysparis.2007.10.11·doi:10.1016/j.jphysparis.2007.10.11 [77] Perrinet LU，Masson GS（2012）基于运动的预测足以解决孔径问题。神经计算24（10）：2726-2750。doi:10.1162/NECO_a_00332 [78] Rao RP，Ballard DH（1999）视觉皮层的预测编码：一些超经典感受野效应的功能解释。《自然神经科学》2（1）：79-87。doi:10.1038/4580·doi:10.1038/4580 [79] Raudies F、Mingolla E、Neumann H（2011）具有局部中心-周围交互和反馈的运动透明度处理模型。神经计算23（11）：2868-2914。doi:10.1162/necoa_00193·doi:10.1162/necoa_00193 [80] Robinson DA（1965）《人类平滑追踪眼球运动的机制》。《生理学杂志》180:569-591。http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1357404/ [81] Robinson DA、Gordon JL和Gordon SE（1986）平滑追踪眼动系统模型。生物网络55（1）：43-57。doi:10.1007/bf00363977·doi:10.1007/bf00363977 [82] Roelfsema PR、Engel AK、Konig P、Singer W（1997），视觉运动整合与皮层区域之间的零时滞同步相关。《自然》385（6612）：157-161。数字对象标识代码：10.1038/385157a0·数字对象标识代码：10.1038/385157a0 [83] Roelfsema PR、Lamme VA、Spekreijse H（1998）猕猴初级视觉皮层中基于对象的注意力。《自然》395（6700）：376-381。doi:10.1038/26475·doi:10.1038/26475 [84] Salin PA，Bullier J（1995），视觉系统中的皮层联系：结构和功能。《生理学评论》75（1）：107-154。http://physrev.physiology.org/content/75/1/107.摘要 [85] Shibata T，Tabata H，Schaal S，Kawato M（2005）基于学习目标动力学的灵长类动物平稳追逐模型。神经网络18（3）：213-224。doi:10.1016/j.neunet.2005.01.01·兹比尔1066.92011 ·doi:10.1016/j.neunet.2005.01.01 [86] Simoncini C、Perrinet LU、Montagnini A、Mamassian P、Masson GS（2012）更多并不总是更好的：自适应增益控制解释了感知和行动之间的分离。《自然神经科学》15（11）：1596-1603。doi:10.1038/nn.3229·doi:10.1038/nn.3229 [87] Spering M，Kerzel D，Braun DI，Hawken MJ，Gegenfurtner KR（2005）对比度对平滑追踪眼球运动的影响。J维斯5（5）。doi:10.1167/5.5.6 [88] Stocker AA，Simoncelli EP（2006）人类视觉速度感知中的噪声特征和先前预期。《自然神经科学》9（4）：578-585。doi:10.1038/nn1669。http://www.nature.com/neuro/journal/v9/n4/abs/nn1669.html [89] Thaker GK，Ross DE，Buchanan RW，Adami HM，Medoff DR（1999），平稳追踪眼球运动以获得眼球运动信号：精神分裂症患者的缺陷。精神病学研究88（3）：209-219。http://view.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/10622341 [90] Thompson P（1982）感知的运动速度取决于对比度。视觉研究22（3）：377-380。http://view.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/7090191 ·Zbl 0084.43701号 [91] Tlapale E、Kornprobst P、Bouecke J、Neumann H、Masson G（2010）运动估计模型的生物激励评估方法。http://hal.iria.fr/inria-00492001/en/ [92] Vaughn DA，Eagleman DM（2013）定向线探测器的空间扭曲可以抵消神经延迟。边疆心理学4。doi:10.3389/fpsyg.2013.00794 [93] Weiss Y、Simoncelli EP、Adelson EH（2002）《作为最佳感知的运动错觉》。《自然神经科学》5（6）：598-604。doi:10.1038/nn858·doi:10.1038/nn858 [94] Westheimer G（1954）眼球运动对水平运动视觉刺激的反应。眼科学杂志52:932-43。http://archopht.ama-assn.org/cgi/reprint/52/6/932 [95] Wyatt HJ，Pola J（1981）对偏心目标的缓慢眼球运动。《眼科视觉科学研究》21（3）：477-483。http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/7275533 [96] Wyatt HJ，Pola J（1987）用步进电流刺激平滑眼球运动：注意力和刺激程度的影响。视觉研究27（9）：1565-1580。http://view.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/3445489 [97] Yuille A，Kersten D（2006）视觉作为贝叶斯推理：综合分析？趋势认知科学10（7）：301-308。doi:10.1016/j.tics.2006.05.002·doi:10.1016/j.tics.2006.05.002 此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配，可能包含数据转换错误。在某些情况下，zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献，而不要求完整或完全匹配。