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3D影像的視覺旅程
科學新聞由SciScape提供
神經科學家發現與處理平面視覺運動訊息有關的腦區,也負責處理三維空間立體的移動訊息。
如果你曾在電影院或天文館欣賞過
IMAX
電影,一定很難忘記立體影像效果所帶來的視覺震撼。這些外在的視知覺特徵,從平面影像的顏色、深度、形狀與移動,大腦枕葉許多特定的視覺區域都參與了訊息的分析與整合。當代的神經科學家雖然已經描繪出不同的視覺特徵所對應的大腦處理區域,然而,對於人腦如何知覺到三維空間中物體的移動訊息(3D
motion perception),卻仍然未知。
德州大學奧斯汀分校的神經科學家設計了幾個精巧的實驗,利用功能性磁振造影,他們發現處理三維空間物體移動訊息的腦區,其實與處理平面視覺的移動訊息、稱為中顳區(middle
temporal area, 即MT complex, 簡稱MT+)的部位高度重疊。
知覺三維空間中物體的移動訊息,主要來自雙眼視網膜上的訊息整合。在第一個實驗中,Huk的研究小組首先量測不同視覺處理腦區在單眼(monocular)和雙眼分視(dichoptic)時對於水平與垂直方向的光點移動所改變的血氧濃度增加程度(blood
oxygen level dependent, BOLD),結果只有MT+
對於雙眼視覺有顯著的訊號改變。在接下來的實驗分別比較了改變雙眼視覺中兩個已知的影響特徵:運動物體的位移視角(disparity)[註一]和移動速度。結果MT+區域的血氧濃度對這兩項特徵都有顯著改變。而視覺區域V3
和側邊枕區(lateral occipital areas)雖然也有神經元活動,但是前者只對位移視角、後者只對移動速度的變化敏感。至於初級視覺區V1則完全和三維空間中物體的移動訊息處理無關,顯示三維空間運動是視覺物理特徵整合後的知覺產物。這項研究成果,發表在最新一期的「自然神經科學」期刊。
下一回,無論是騎著單車在河濱野外奔馳,或是親自到棒球打擊場體驗140公里球速朝你而來的揮棒快感,都別忘了做好頭部的安全防護,才能享受三維空間物體移動訊息所帶來的生活樂趣。
[註一]試著輪流閉上左、右兩眼,便可以知覺到兩眼視網膜所接受到的空間訊息有些許位置上的差異。
原始論文Rokers
B, Cormack LK, Huk AC. (2009). Disparity- and velocity-based
signals for three-dimensional motion perception in human MT+.
Nat Neurosci. 12(8):1050-1055.
參考來源:ScienceDaily:
Brain's Center For Perceiving 3-D Motion Is Identified
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氧化銦表面的磁性
氧化銦是導電玻璃ITO的主要成分,被廣泛地應用在液晶螢幕等光電科技領域。傳統上,純的氧化銦被認為是不具有鐵磁性的,然而新加坡南洋理工大學的研究團隊利用理論計算,發現氧化銦在(001)方向的表面可以存在穩定的鐵磁性。
之前的實驗中,科學家已經發現到:在真空環境下經過退火處理,氧化銦的奈米結構可能存在磁性
[1] [2]
。由於實驗過程並沒有對氧化銦摻雜外加的磁性成分,這些科學家猜測:氧化銦磁性的起源可能跟材料內的氧缺陷有關。然而這項猜測一直缺乏理論上的佐證。最近新加坡南洋理工大學的研究團隊,對氧化銦的磁性起源提出另一種模型:其磁性可能直接來自氧化銦的表面態自發磁化!
研究團隊利用第一性原理密度泛函理論,計算在氧化銦在
(001)
缺氧表面的電子結構。他們發現:當這個缺氧表面還出現部分銦缺陷時,剛好表面態會出現電子半填滿的狀態,進而引發自發磁化。而表面態中,電子彼此之間的交換耦合作用,進而使自發磁化的磁矩鎖定在鐵磁態,從而使表面態出現相當穩定的鐵磁性。
往常對於金屬氧化物的磁性研究,主要都針對在材料內部的磁性性質。這篇研究提醒我們:有時候答案會出現在意料之外的地方!
參考來源:Journal
of Physics: Condensed Matter: First-principles study of the
magnetization of oxygen-depleted In2O3(001) surfaces
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