Name: face recognition and upside-down faces
Uploaded: 2023-04-30T06:46:13.000Z
Duration: 6 min 13 s
Channel: JoVE
Description: Face recognition is a specialized part of human perception. It often feels effortless, but it actually depends on complex and intensive processing. The brain uses dedicated networks to detect faces and tell them apart.

K12 Standards

new-york-state-science-learning-standards

New York State Science Learning Standards

High School

Life Science

Structure and Function

HS-LS1-2.

The Inverted-face Effect

1. ציוד וגירויים
<ol><li>ניסוי זה דורש תוכנת סקריפט מחשב וניסוי.</li>
	<li>בנוסף, הניסוי דורש סט גדול יחסית של תמונות פנים, רצוי עם תנאי תאורה דומים וללא ביטויים רגשיים. מאגרי מידע רבים של תמונות כאלה זמינים באופן חופשי באינטרנט למטרות מחקר. משאב טוב הוא מסד הנתונים של הפנים של MIT: http://web.mit.edu/emeyers/www/face_databases.html#oulu</li>
</ol>2. עיצוב
<ol><li>להרכיב קבוצה של 80 תמונות פנים. לחלק אותם לשניים, לשתי קבוצות של 40. השתמש בקבוצה אחת בחלק החשיפה הנלווית של הניסוי, ושמור את הקבוצה השנייה לשימוש כנייר כסף בחלק הבדיקה.<ol>
<li>שים לב כי שתי הקבוצות שלך צריך להיות אותו פרופורציות יחסיות של זכרים ונקבות. במילים אחרות, אם יש 25 פרצופים זכר בקבוצה אחת של 40, צריך להיות 25 בקבוצה השנייה גם כן.</li>
	</ol>
</li>
	<li>תוכנית החשיפה הנלווית<ol>
<li>החלק הראשון של הניסוי כרוך אגב בחשיפת משתתף לסט של 40 פרצופים באמצעות משימת כיסוי.</li>
		<li>הניסוי מתחיל במסך 'מוכן'. לחיצה על מקש הרווח מתחילה את החשיפה.</li>
		<li>לאחר לחיצה על מקש הרווח, כל אחד מ-40 הפרצופים מוצג אחד בכל פעם עבור 1 s. לאחר כל תמונה מופיע מסך שאומר "זכר/נקבה?". (משימת הכיסוי של המשתתף היא לדווח אם הפנים היו זכר או נקבה.)</li>
		<li>הגדר את התוכנית כדי להתקדם לפנים הבאות לאחר המשתתף לוחץ על מקש M או F, (המתאים זכר ונקבה). איור 1 סכמת את רצף האירועים בשלב החשיפה של הניסוי.</li>
		<li>שלב זה של הניסוי הוא בסך הכל 40 ניסויים-אחד לכל פנים בסט.</li>
	</ol>
</li>
</ol><img alt="Figure 1" src="/files/ftp_upload/10209/10209fig1.jpg"> איור 1. שיטות לפרדיגמת זיכרון קידוד מקרית שנועדו להדגים את אפקט הפנים ההפוך. לניסוי יש שני חלקים. בחלק הראשון, שנקרא שלב הקידוד הנלווה, המשתתפים מתבוננים בסט של 40 פרצופים, בזה אחר זה, ומתבקשים פשוט לדווח אם כל פנים הן זכר או נקבה. בשלב השני, המשתתף מקבל מבחן זיכרון הפתעה. בכל משפט, שני פרצופים מוצגים זה לצד זה. אחד מכל זוג הוא אחד הפרצופים המוצגים בשלב הקידוד, והשני, הנקרא רדיד אלומיניום, הוא פנים חדשות, שמעולם לא נראו בעבר על ידי הצופה. המשימה היא להשתמש במקשי החצים ימינה ושמאלה כדי לציין איזה פנים בכל זוג הוא זה שנראה בעבר. באופן מכריע, חצי מזוגות הפנים נראים הפוכים. מדד העניין הוא דיוק הדוחות בצד ימין כלפי מעלה בהשוואה לפנים הפוכות. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/10209/10209fig1large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<ol start="3"><li>תוכנית שלב הבדיקה<ol>
<li>חלק הניסוי של הניסוי כולל גם 40 ניסויים.</li>
		<li>עבור כל משפט, בחר באקראי את אחד הפרצופים הישנים ואת אחד הפרצופים השמורים בעבר (מאותו המין). הנח אחד בצד שמאל של המסך ואחד בצד ימין.</li>
		<li>המשימה היא שהמשתתף יציין עם מקש החץ שמאלה או ימינה אילו מהפרצופים בזוג נראו בעבר.</li>
		<li>המניפולציה המכריעה היא שבמחצית מהניסויים, שני הפרצופים מוצגים הפוכים.</li>
		<li>באופן אקראי intermix הפוך וימין בצד למעלה.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. הפעלת הניסוי
<ol><li>לפני תחילת הניסוי, כדאי לשאול את המשתתף אם יש לו ליקויי ראייה ידועים או קשיים, ובמיוחד, אם הם חושבים שיש להם קושי לזהות אנשים.</li>
	<li>מושב משתתף 60 ס"מ מהצג של מחשב המצגת.</li>
	<li>הסבר את שלב הקידוד למשתתף כדלקמן, מבלי להזכיר את שלב הבדיקה הבא:<ol>
<li>"זה ניסוי על תפיסת פנים. בכל משפט, תראה פנים בודדות לשנייה אחת, ואחריו מסך שבו תתבקש לזהות את מין הפנים שראית זה עתה. הקש על מקש M עבור זכר ומקש F עבור נקבה. המשימה עשויה להיראות קלה מאוד, כפי שאנו עורכים מחקר עם מספר ניסויים, חלקם כולל גירויים קלים לזיהוי וחלקם עם גירויים דיגיטליים, מאתגרים יותר. התוצאות, יחד, יעזרו לנו להבין את תווי הפנים המשמשים לזיהוי מין הפנים. בין אם זה מרגיש לך קל או קשה, בבקשה לעשות כמיטב יכולתך. יש רק 40 ניסויים, וזה ייקח פחות מחמש דקות כדי להשלים."</li>
	</ol>
</li>
	<li>התחל את התוכנית ועמוד בקרבת מקום כאשר המשתתף משלים שלב זה של הניסוי.</li>
	<li>לאחר סיום המשתתף, אמור את הפעולות הבאות:<ol>
<li>"תודה שהשלמת את החלק הזה של המחקר. אני רוצה שתעשה עכשיו ניסוי שני, אחד שיימשך גם רק חמש דקות. בכל ניסיון, תראה שני פרצופים, אחד בצד שמאל של המסך ואחד בצד ימין. אחד הפרצופים בכל זוג יהיה אחד הפרצופים שראיתם זה עתה, והשני יהיה פנים חדשות, פנים שלא הופיעו במשימת השיפוט שעשיתם זה עתה. המשימה שלך עכשיו היא לזהות את הפנים 'הישנות', זו שהופיעה במשימת השיפוט. השתמש במקש החץ שמאלה כדי לציין את הפנים משמאל ואת מקש החץ ימינה עבור הפנים מימין. בחלק מהניסויים, שני הפרצופים מוצגים הפוכים. זה לא רלוונטי – המשימה שלך היא תמיד לעשות כמיטב יכולתך לזהות את הפנים שאתה חושב שראית כבר פעם אחת."</li>
		<li>היכונו כאשר המשתתף משלים את בדיקת הזיכרון.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

לגילוי כי פנים הפוכות קשה לעיבוד יש יישומים רבים. מחקרי הדמיה מוחית, למשל, ניצלו את ההשפעה כדי לזהות אזורי מוח המעורבים בעיבוד פנים מיוחד. סריקות מוח נלקחות כאשר צופים צופים בפרצופים זקופים כמו גם בפנים הפוכות. התגובות לשני סוגי הגירויים משווים לאחר מכן. לשני סטים של גירויים יש תכונות חזותיות דומות מאוד בסך הכל, מה שמוביל לפעילות דומה לאורך רוב מערכת הראייה. באזור מוח אחד, פרצופים זקופים מייצרים תגובה נמרצת הרבה יותר מאשר אלה הפוכים, דבר המצביע על כך שפצופים הפוכים אינם מצליחים לעסוק נוירונים מיוחדים לעיבוד פנים. האזור ש...

אפקט הפנים ההפוכו

מקור: המעבדה של ג'ונתן פלומבאום – אוניברסיטת ג'ונס הופקינס
בתפיסה, לעתים קרובות היכולת לזהות ולפרש גירויים מורכבים מרגישה חסרת מאמץ אך למעשה דורשת עיבוד מסובך ואינטנסיבי. הסיבה לכך היא עיבוד הוא מיוחד ואוטומטי עבור סוגים מסוימים של גירויים חשובים מאוד. בין הדוגמאות הטובות ביותר לתופעה זו היא עיבוד פנים. אנשים לא מנסים לזהות ולזהות פרצופים. נראה שזה פשוט קורה. עם זאת, זיהוי פרצופים ולהגיד אותם מלבד אחד את השני הוא למעשה משימה חישובית תובענית.

יכולות זיהוי הפנים האנושיות מסתמכות על חישובים מיוחדים ורשתות מוח ייעודיות. הדגמה אחת פשוטה של זה היא אפקט הפנים ההפויות. זיהוי פרצופים הפוכים הוא הרבה יותר קשה מאשר לזהות אותם בצד ימין למעלה, אבל אותו הדבר לא נכון עבור סוגים רבים אחרים של אובייקטים חזותיים. אפקט הפנים ההפוכות מוכח במגוון דרכים. סרטון וידאו זה מציג פרדיגמת זיכרון קידוד מקרית לחקירת עיבוד הפנים ואפקט הפנים ההפוכים.

כדי לנתח את התוצאות, פשוט לחשב את שיעור הפרצופים שזוהו כראוי על ידי המשתתף בניסויים עם הפוך (הפוך) וניסויים עם פרצופים בצד ימין למעלה (זקופים). השווה ביצועים באמצעות גרף עמודות, כפי שמוצג באיור 2. עבור רוב הצופים הנורמליים מבחינה ויזואלית, הדיוק יהיה הרבה יותר גבוה עם זקוף בהשוואה לפנים הפוכות. עם זאת, זוהי משימה קשה, ואתה עשוי למצוא ביצועים מתחת 0.9 אפילו עבור פרצופים זקופים. עבור פרצופים הפוכים, הביצועים עשויים אפילו להתקרב במקרה, 0.5-מה צופה היה ציון אם הם רק ניחשו על כל משפט. ביצועים גרועים עם פרצופי...

Source: Laboratory of Jonathan Flombaum&#8212;Johns Hopkins University
In perception, it is often the case that the ability to recognize and interpret ...

אנחנו לא מנסים לזהות ולזהות פרצופים, זה פשוט קורה, במקרה. באופן מרשים, לזיהוי מוצלח, חישובים מורכבים ותובעניים חייבים להתרחש ברשתות מוח ייעודיות כדי לשלב תכונות נפרדות לפנים מלוכדות. בעוד שזיהוי פנים בצד ימין כלפי מעלה הוא קל יחסית, זיהויים במצב הפוך הוא הרבה יותר קשה, אף על פי שזה לא נכון עבור סוגים אחרים של אובייקטים חזותיים. זה מכונה לעתים קרובות אפקט הפנים ההפוכות, ומשמש בניסויים שנועדו לחקור כיצד זיהוי פנים מתרחש הן מבחינה קוגניטיבית והן במוח. סרטון זה ידגים כיצד לתכנן ולבצע, כמו גם כיצד לנתח ולפרש ניסוי החוקר את אפקט הפנים ההפוכות באמצעות פרדיגמת זיכרון קידוד מקרי. בניסוי זה, המשתתפים התבקשו לשפוט פנים של גברים ונשים בשני שלבים שונים: חשיפה מקרית ובדיקה. במהלך החלק הראשון של החשיפה המקרית, מוצגת למשתתף קבוצה של 40 פרצופים, אחד בכל פעם למשך שנייה אחת כל אחד. לאחר שכל תמונה מוצגת, המשתתף מתבקש לדווח אם מדובר בזכר או בנקבה על ידי לחיצה על מקש משויך. תהליך זה מחקה את היכולת הטבעית שלנו לעבד פנים - אגב, מבלי לדעת זאת. לאחר מכן, בשלב המבחן השני, מראים למשתתף שני פרצופים זה לצד זה. אחד נבחר באופן אקראי מחלק החשיפה המקרית, והשני, הנקרא נייר כסף, מותאם למין ומעולם לא נראה קודם לכן על ידי המשתתף. גם פרצופים בתקופת הבדיקה מעורבבים זה בזה באופן אקראי, כאשר מחציתם הפוכים והמחצית השנייה צד ימין כלפי מעלה. המשתתף מתבקש לציין מי מהשניים נראה בעבר. במקרה זה, המשתנה התלוי הוא מספר הפרצופים שזוהו כהלכה - מדד פשוט לדיוק הזיכרון - על פני כיוונים זקופים והפוכים. המשתתפים צפויים להפגין ביצועים טובים יותר בזכירת פרצופים שנראו בעבר כאשר הם מוצגים זקופים, בניגוד להפוך. ביצועים גרועים בעת זיהוי הפנים ההפוכות ידועים כאפקט הפנים ההפוכות. לפני תחילת הניסוי, ודא שלמשתתף אין ליקויי ראייה ידועים או קושי בזיהוי אנשים. כדי להתחיל, הושיבו את המשתתף במרחק של 60 ס"מ ממחשב המצגת. הסבירו את ההוראות לשלב החשיפה המקרית מבלי להזכיר את שלב הבדיקה שיבוא. התחל את התוכנית ועמד בקרבת מקום כאשר המשתתף מבצע את השלב הראשון של הניסוי ומשלים 40 ניסויים בפרק זמן של 5 דקות. שימו לב שהם רואים פנים בודדות למשך שנייה אחת, ומזהים את מין הפנים על ידי לחיצה על מקש 'M' לזכר או 'F' לנקבה. לאחר השלב הראשוני, הודו למשתתף על השלמת חלק זה של המחקר והודיעו לו על ההוראות לשלב הבדיקה הבא. שוב, הפעל את התוכנית ועמד בקרבת מקום כשהם משלימים את שלב הזיכרון השני של 40 ניסויים. בחלק זה, שימו לב שהמשתתף לוחץ על מקש החץ שמאלה או ימינה כדי לציין אילו פנים נצפו בעבר. כדי לנתח את הנתונים, פשוט חשב את שיעור הפרצופים שזוהו כהלכה ושרטט גרף של תוצאות דיוק הזיכרון לפי סוג הניסוי: זקוף לעומת הפוך. שימו לב שעבור רוב המשתתפים הנורמליים מבחינה ויזואלית, הדיוק גבוה בהרבה בעת זיהוי פנים זקופות בניגוד להפוכות, מה שמדגים את אפקט הפנים ההפוכות. ביצועים גרועים עם ההפוכים - כמעט מקרי - מרמזים על כך שמנגנוני עיבוד פנים מיוחדים מכוונים כדי לנצל את העובדה שהם כמעט תמיד נחווים באוריינטציה זקופה. כעת, כשאתם מכירים את המורכבות הכרוכה בעיבוד פנים הפוכות, בואו נבחן תרחישי מחקר נוספים שבהם ניתן ליישם את האפקט. מחקרי הדמיה מוחית השתמשו באפקט הפנים ההפוך כדי לזהות אזורים במוח המעורבים בעיבוד פנים מיוחד. פנים זקופות מייצרות תגובה עצבית חזקה יותר באזור הפנים הפיוזיפורמי, או FFA, מאשר פנים הפוכות, מה שמרמז על כך שפנים הפוכות לא מצליחות להפעיל נוירונים מיוחדים לעיבוד פנים. בנוסף, נזק מוחי ל-FFA עלול לגרום להפרעה המכונה פרוסופגנוזיה - חוסר היכולת לזהות פנים, כולל שלך. המשימה משמשת לעתים קרובות לאבחון עיוורון פנים, מכיוון שאנשים פרוסופגנוסטיים מתקשים בדרך כלל לזהות פנים בצד ימין כלפי מעלה, כמו עם אלה הפוכים. זה עתה צפיתם בהקדמה של JoVE לאפקט הפנים ההפוכות. עכשיו אתה אמור להיות בעל הבנה טובה כיצד לתכנן ולבצע ניסוי מסוג זה על ידי יישום קידוד של סדרה של פרצופים ואחזור פרצופים מוכרים על ידי זיכרון. כדאי גם לדעת לנתח ולפרש את התוצאות. תודה שצפית!

Education

JoVE Science Education

Psychology

פסיכולוגיה

Sensation and Perception

תחושה ותפיסה

face recognition and upside-down faces

Face recognition is a specialized part of human perception. It often feels effortless, but it actually depends on complex and intensive processing. The brain uses dedicated networks to detect faces and tell them apart.

Face Recognition and Upside-Down Faces

color afterimages

Color Opponency and Afterimages

Color afterimages show how the brain uses opponent color signals to process vision. Human color vision can separate millions of hues, even though it depends on fairly simple hardware. A key part of that ability comes from an opponent system in the brain. In an opponent system, the presence of one kind of color signal is treated as evidence for the absence of another. The absence of one signal can also count as evidence for the other. For example, some brain cells respond when blue is present...

finding your blind spot and perceptual filling-in

finding-your-blind-spot-and-perceptual-filling-in

How the Brain Fills In the Blind Spot

The blind spot is a gap in vision created by the retina and optic nerve. The retina contains light-sensitive cells that detect light and send signals to the brain through the optic nerve, a bundle of neural fibers. In each retina, there is one area in the periphery where these outputs collect and the optic nerve exits. That spot has no photosensitivity, so light that lands there does not create a signal. This means humans have a blind spot, or a place in the visual field where incoming stimuli...

perspectives on sensation and perception

Sensory Illusions in Perception

Sensation and perception explain how the brain turns sensory signals into what we see, hear, feel, and taste. Sensation is the process of transducing signals from sensory organs, such as the eyes. Perception is how the brain interprets those messages. This field has a long history that reaches back to the 19th century. During that time, scientists made major progress in understanding the properties of light and how they connect to the visual system. Those findings helped shape modern ideas...

motion-induced blindness

Visual Awareness Through Motion Illusion

Visual awareness and motion-induced blindness show how the brain shapes what people see. In visual perception and sensation, what appears in the world is not a direct copy of physical reality. People may miss real objects, see things that are not there, or see them in a distorted way. Scientists use the word awareness to mean what people actually perceive. To study awareness, vision researchers often rely on illusions and misperceptions. These cases help reveal how the brain builds experience...

the rubber hand illusion

Body Mapping and the Rubber Hand Illusion

The Rubber Hand Illusion shows how the brain builds a map of the body in space. This body map helps people reach for objects, walk without hitting obstacles, and sit down without missing a chair. It depends on proprioception, which is the brain's sense of where the limbs are based on control and feedback signals. The brain does not rely on proprioception alone. It also uses vision, touch, and even sound to represent body parts in space. The classic illusion, first described by Botvinick and...

the ames room

How the Ames Room Warps Depth

The Ames Room is a visual illusion that changes how people judge depth and size. It is built to show how the brain uses assumptions to recover three-dimensional space from a two-dimensional image on the retina. The retina is the light-sensitive tissue inside the human eye. Light from objects in the world reflects onto the retina and creates patterns of stimulation. Objects that are side-by-side in the world usually create side-by-side stimulations on the retina. Distance is harder to recover,...

inattentional blindness

Visual Attention and Missed Objects

Visual attention helps determine which parts of the visual world the brain processes and how well it processes them. Because attention is limited, people cannot take in everything at once, even when an object is right in front of them. Researchers began showing this effect in the 1960s. Ulrich Neisser demonstrated that people can miss visible objects when their attention is distracted. Later, in the 1980s and 1990s, Arien Mack and Irvin Rock built on that work and developed a simple way to...

spatial cueing

Measuring Visual Attention with Cues

Visual attention is the limited ability to focus on some information while ignoring other stimuli in the environment. It is studied in many senses, including vision, hearing, touch, taste, and smell. Researchers most often examine it in vision because it is easy to test with controlled displays. A common method is the spatial cueing paradigm. In this task, a cue appears to guide attention toward one location, and researchers measure what happens when attention is focused there instead of...

the attentional blink

Measuring Visual Attention Lapses

Visual attention is needed to recognize a stimulus. Early in vision, objects are not seen as whole objects. They are processed as features such as lines, corners, texture changes, color, and light. Attention helps later processing combine those features into something the brain can identify. This makes attention a major topic in vision research. A key question is how people sustain attention over time. Sustained attention means keeping focus from moment to moment. It takes effort, especially...

crowding

Peripheral Vision and Letter Crowding

Peripheral vision and letter crowding are shown in this high school science video. The lesson connects how the eye samples light with why objects are harder to recognize at the edge of vision. Human vision depends on light-sensitive neurons in the back of the eye called the retina. These neurons are rods and cones, named for their shapes. They are not spread evenly across the retina. The center region, called the macula, has a dense pack of cones. Cones are especially concentrated in the...

the inverted-face effect

Face recognition is a specialized part of human perception. It often feels effortless, but it actually depends on complex and intensive processing. The brain uses dedicated networks to detect faces and tell them apart.

the mcgurk effect

How Lip Reading Shapes Speech Perception

Speech perception depends on both hearing and vision. In many face-to-face conversations, the mouth gives strong visual clues about what a person is saying. Those clues can help the brain sort out speech sounds that are hard to hear clearly. This reliance on visual input is one reason spoken language is easier to understand when the speaker’s face is visible and close up. The mouth can sometimes provide better information than the sound alone. When the brain combines what it sees with what it...

just-noticeable differences

Measuring Size Changes with JND

Psychophysics studies how physical changes become neural signals and mental ideas about magnitude. A key idea in this field is the just-noticeable difference, or JND. A JND is the smallest change people can perceive. Size is a clear way to study JND. Small changes in a child’s height may go unnoticed from day to day. After a longer absence, such as a return from sleep-away camp or a visit after many weeks, those same small changes can seem obvious because they have added up. Researchers...

the staircase procedure for finding a perceptual threshold

the-staircase-procedure-for-finding-a-perceptual-threshold

Measuring Auditory Thresholds with Staircase Testing

Psychophysics studies how the physical strength of a stimulus relates to what people actually perceive. It focuses on perceptual thresholds, which are the smallest amounts of stimulation a person can sense. Examples include the brightness needed to see a light, the pressure needed to feel touch, and the softness of a sound that can still be heard. The staircase procedure is an efficient method for finding a perceptual threshold. Here, the stimulus is adjusted step by step based on a person’s...

object substitution masking

Visual Masking with Object Substitution

Visual masking describes cases where one image is presented, but an observer does not perceive it because a second image appears. In vision science, this kind of interference helps researchers study how the brain selects and stores visual information. Object substitution masking is a surprising form of visual masking. It became an important topic in vision research after it was discovered relatively recently, around 1997, by Enns and Di Lollo. The effect has been studied because it shows that...

sensation and perception

This collection delves into a variety of procedures to study how the brain processes our complex sensory world and solves problems confronting conscious awareness and visual, tactile, and auditory perception. 

Explore how the brain processes faces and why upside-down faces are harder to recognize. Learn the inverted-face effect through incidental memory testing.

Face Recognition and Upside-Down Faces | JoVE K12

Jonathan Flombaum

Overview

Experimental Design

Running the Experiment

Representative Results

Applications

Summary

Characteristics of Life

Biology is a natural science that studies life and living organisms, including their structure, function, development, interactions, evolution, ...

https://cloudfront.jove.com/files/media/science-education/science-education-thumbs/10647.jpg

Cell Structure

Background
Cells represent the most basic biological units of all organisms, whether it be simple, single-celled organisms like bacteria, or large, ...

Visualizing Onion and Cheek Cells
ExpandImmediately before the experiment, wash and peel onion bulbs for the class.
Remove the entire brown outer skin and ...

Visualizing Onion and Human Cells
ExpandIn this experiment you will prepare different types of cells from a plant and animal, onion and human ...

What are Cells?

Cell Diversity

The concept of a cell started with microscopic observations of dead cork tissue by Robert Hooke in 1665. Hooke coined the term &#34;cell&#34; based on the ...

Cytoplasm

The cytoplasm consists of organelles and a framework of protein scaffolds called the cytoskeleton suspended in an aqueous solution, the cytosol. The ...

The Nucleus

The nucleus is a membrane-bound organelle that acts as a control center in a eukaryotic cell. It contains chromosomal DNA, which controls gene expression ...

The Central Dogma

The DNA Helix

Nucleic Acids

DNA as a Genetic Template

Structure of a Gene

A gene is the fundamental unit of heredity. Every individual has two copies of each gene, one inherited from each parent. Although most people contain the ...

Chromosome Structure

Base-pairing and DNA Repair

What is Gene Expression?

A gene is a stretch of DNA that serves as the blueprint for functional RNAs and proteins. Since DNA is comprised&#160; of nucleotides and proteins are ...

RNA Structure

The basic structure of RNA consists of a string of ribonucleotides attached by phosphodiester bonds. Although most RNA is single-stranded, it can form ...

Types of RNA

Three main types of RNA are involved in protein synthesis: messenger RNA (mRNA), transfer RNA (tRNA), and ribosomal RNA (rRNA). These RNAs perform diverse ...

Transcription

Transcription is the synthesis of RNA from a DNA sequence by RNA polymerase. It is the first step in producing a protein from a gene sequence. ...

Translation

Translation is the process of synthesizing proteins from the genetic information carried by messenger RNA (mRNA). Following transcription, it constitutes ...

Ribosomes

Ribosomes translate genetic information encoded by messenger RNA (mRNA) into proteins. Both prokaryotic and eukaryotic cells have ribosomes. Cells that ...

Protein and Protein Structures

Proteins: From Genes to Degradation

From DNA to Protein

The flow of genetic information in cells from DNA to mRNA to protein is described by the central dogma, which states that genes specify the sequence of ...

Protein Folding

Proteins are chains of amino acids linked together by peptide bonds. Upon synthesis, a protein folds into a three-dimensional conformation, critical to ...

An Overview of Gene Expression

Gene expression is the complex process where a cell uses its genetic information to make functional products. This process is regulated at multiple ...

an-introduction-to-caenorhabditis-elegans

An Introduction to Caenorhabditis elegans

Caenorhabditis elegans is a microscopic, soil-dwelling roundworm that has been powerfully used as a model organism since the early 1970&rsquo;s.  It was ...

An Overview of Genetic Analysis

An organism&#8217;s physical traits, or phenotype, are a product of its genotype, which is the combination of alleles (gene variants) inherited from its ...

An Introduction to Cell Death

Necrosis, apoptosis, and autophagic cell death are all manners in which cells can die, and these mechanisms can be induced by different stimuli, such as ...

An Overview of Genetic Engineering

Genetic engineering &#8211; the process of purposefully altering an organism&#8217;s DNA &#8211; has been used to create powerful research tools and model ...

An Introduction to Cell Division

Cell division is the process by which a parent cell divides and gives rise to two or more daughter cells. It is a means of reproduction for single-cell ...

An Overview of Genetics and Disease

Many human diseases are associated with mutations or variations in genetic sequences. Some of these genetic variants are heritable, passed down from ...

an-introduction-to-cellular-and-molecular-neuroscience

An Introduction to Cellular and Molecular Neuroscience

Cellular and molecular neuroscience is one of the newest and fastest growing subdisciplines in neuroscience. By investigating the influences of genes, ...

Annexin V and Propidium Iodide Labeling

Staining with annexin V and propidium iodide (PI) provides researchers with a way to identify different types of cell death&#8212;either necrosis or ...

an-introduction-to-developmental-genetics

An Introduction to Developmental Genetics

Development is the complex process through which a single-celled embryo transforms into a multicellular organism. Developmental processes are guided by ...

Bacterial Transformation: Electroporation

The term &#x201C;transformation&#x201D; refers cellular ingestion of foreign DNA.  In nature, transformation can occur in certain types of bacteria.  In ...

an-introduction-to-molecular-developmental-biology

An Introduction to Molecular Developmental Biology

Molecular signals play a major role in the complex processes occurring during embryonic development. These signals regulate activities such as cell ...

bacterial-transformation-the-heat-shock-method

Bacterial Transformation: The Heat Shock Method

Transformation is the process that occurs when a cell ingests foreign DNA from its surroundings. Transformation can occur in nature in certain types of ...

an-introduction-to-saccharomyces-cerevisiae

An Introduction to Saccharomyces cerevisiae

Saccharomyces cerevisiae (commonly known as baker&rsquo;s yeast) is a single-celled eukaryote that is frequently used in scientific research.  S. ...

Cell Cycle Analysis

Cell cycle refers to the set of events through which a cell grows, replicates its genome, and ultimately divides into two daughter cells through the ...

An Introduction to Transfection

Transfection is the process of inserting genetic material, such as DNA and double stranded RNA, into mammalian cells. The insertion of DNA into a cell ...

Chromatin Immunoprecipitation

Histones are proteins that help organize DNA in eukaryotic nuclei by serving as &#8220;scaffolds&#8221; around which DNA can be wrapped, forming a complex ...

An Overview of Epigenetics

Since the early days of genetics research, scientists have noted certain heritable phenotypic differences that are not due to differences in the ...

community-dna-extraction-from-bacterial-colonies

Community DNA Extraction from Bacterial Colonies

Source: Laboratories of Dr. Ian Pepper and Dr. Charles Gerba - The University of Arizona
Demonstrating Author: Luisa Ikner
Traditional methods of analysis ...

Cytogenetics

Cytogenetics is the field of study devoted to chromosomes, and involves the direct observation of a cell&#8217;s chromosomal number and structure, ...

embryonic-stem-cell-culture-and-differentiation

Embryonic Stem Cell Culture and Differentiation

Culturing embryonic stem (ES) cells requires conditions that maintain these cells in an undifferentiated state to preserve their capacity for self-renewal ...

DNA Gel Electrophoresis

DNA gel electrophoresis is a technique used for the detection and separation of DNA molecules. An electric field is applied to a gel matrix comprised of ...

Enzyme Assays and Kinetics

Enzyme kinetics describes the catalytic effects of enzymes, which are biomolecules that facilitate chemical reactions necessary for living organisms. ...

DNA Ligation Reactions

In molecular biology, ligation refers to the joining of two DNA fragments through the formation of a phosphodiester bond.  An enzyme known as a ligase ...

explant-culture-for-developmental-studies

Explant Culture for Developmental Studies

Explant culture is a technique in which living cells or tissues are removed from an embryo for continued development outside of the organism. This ex vivo ...

DNA Methylation Analysis

Methylation at CpG dinucleotides is a chemical modification of DNA hypothesized to play important roles in regulating gene expression. In particular, the ...

Expression Profiling with Microarrays

Microarrays are important tools for profiling gene expression, and are based on complementary binding between probes that are attached to glass chips and ...

Density Gradient Ultracentrifugation

Density gradient ultracentrifugation is a common technique used to isolate and purify biomolecules and cell structures. This technique exploits the fact ...

F&#246;rster Resonance Energy Transfer (FRET)

F&#246;rster resonance energy transfer (FRET) is a phenomenon used to investigate close-range biochemical interactions. In FRET, a donor photoluminescent ...

detecting-environmental-microorganisms-with-polymerase-chain-reaction

Detecting Environmental Microorganisms with the Polymerase Chain Reaction and Gel Electrophoresis

Source: Laboratories of Dr. Ian Pepper and Dr. Charles Gerba - Arizona University
Demonstrating Author: Bradley Schmitz
Polymerase chain reaction (PCR) is ...

Gel Purification

Gel purification is used to recover DNA fragments after electrophoretic separation. DNA recovery from an agarose gel includes three basic steps: binding, ...

Detecting Reactive Oxygen Species

Reactive oxygen species are chemically active, oxygen-derived molecules capable of oxidizing other molecules. Because of their reactive nature, there are ...

Gene Silencing with Morpholinos

Morpholino-mediated gene silencing is a common technique used to study roles of specific genes during development. Morpholinos inhibit gene expression by ...

development-and-reproduction-of-the-laboratory-mouse

Development and Reproduction of the Laboratory Mouse

Successful breeding of the laboratory mouse (Mus musculus) is critical to the establishment and maintenance of a productive animal colony. Additionally, ...

Genetic Crosses

To dissect genetic processes or create organisms with novel suites of traits, scientists can perform genetic crosses, or the purposeful mating of two ...

Construct an explanation based on evidence for how the structure of DNA determines the structure of proteins which carry out the essential functions of life through systems of specialized cells.

HS-LS1-1.

Face Recognition and Upside-Down Faces

Description

Transcript

Tags

More videos by Standards