Name: measuring visual attention with cues
Uploaded: 2023-04-30T06:46:17.000Z
Duration: 7 min 51 s
Channel: JoVE

K12 Standards

new-york-state-science-learning-standards

New York State Science Learning Standards

High School

Physical Science

HS. Waves and Electromagnetic Radiation

HS-PS4-5.

Spatial Cueing

1. المعدات
<ol>
	<li>تتطلب التجربة جهاز كمبيوتر وبرنامج تنفيذ تجربة مثل E-Prime ، أو بيئة برمجة مثل MATLAB أو PsychoPy. </li>
</ol>
2. التحفيز وتصميم التجربة
<ol>
	<li>تتضمن التجربة تجارب قصيرة يجب على المشاركين فيها اكتشاف هدف بصري موجز والإبلاغ عنه. وتتألف كل تجربة من ثلاثة أطراف. الشكل 1 يصور الإطارات. </li>
</ol>
<img alt="Figure 1" src="/files/ftp_upload/10210/10210fig1.jpg"> 
الشكل 1. تسلسل الأحداث في نموذج التلميح المكاني المستخدم لقياس عواقب الانتباه البصري. تبدأ كل تجربة بنفس الطريقة ، كما هو موضح في الإطار الأول ، مع صليب تثبيت مركزي وصندوقين أخضرين على كلا الجانبين. في الإطار الثاني ، يتم استبدال صليب التثبيت بسهم يشير إلى أحد الصندوقين (50٪ من الوقت لكل منهما). أخيرا ، في الإطار الثالث يظهر حرف - إما L أو T - في أحد الصندوقين. في المثال الموضح ، الحرف هو L. في مثال اللوحة اليمنى، يظهر الحرف في المربع الذي يشير إليه السهم، مما ينتج عنه إصدار تجريبي متطابق. في اللوحة الموجودة على اليسار ، يظهر الحرف مقابل السهم ، مما ينتج عنه تجربة غير متناسقة. مقياس الاهتمام هو الوقت الذي يستغرقه المشارك لتقديم استجابة صحيحة (وقت رد الفعل) ، على وجه الخصوص ، متوسط الفرق بين التجارب المتطابقة وغير المتطابقة. 
<ol start="2">
	<li>في الإطار الأول ، يوجد صندوقان أخضران ، 1.0 بوصة. × 1.0 بوصة على جانبي الشاشة، في المنتصف عموديا. بالإضافة إلى ذلك ، يوجد صليب تثبيت أحمر مصنوع من 0.5 بوصة. خطوط طويلة ، تقع بالضبط في وسط الشاشة. يجب أن تكون الصناديق الخضراء حوالي 1.5 بوصة. بعيدا عن حواف الشاشة. </li>
	<li>في الإطار الثاني ، يتم استبدال صليب التثبيت بإشارة ، وهو سهم يشير إلى أحد الصندوقين الأخضر. اجعل السهم أحمر وسهل الرؤية، كما هو موضح في الشكل 1. </li>
	<li>في الإطار الثالث ، تتم إضافة "T" أو "L" إلى أحد الصندوقين ، ويتم استبدال السهم من الإطار الثاني بإعادة ظهور صليب التثبيت.
	<ol>
		<li>تتمثل مهمة المشارك في الإشارة إلى ما إذا كان الحرف الموجود في المربع هو "L" أو "T" باستخدام المفاتيح المناسبة. سيظهر كل حرف بنسبة 50٪ من الوقت. </li>
		<li>في 80٪ من التجارب ، يظهر الحرف في المربع الذي يشير إليه السهم في الإطار الثاني. وتسمى هذه التجارب المتطابقة. في ال 20٪ المتبقية من التجارب ، يظهر الحرف مقابل اتجاه السهم. وتسمى هذه التجارب غير المتناسقة. </li>
		<li>بشكل عام ، ستظهر الحروف بشكل متساو في كثير من الأحيان على اليمين أو اليسار. </li>
	</ol>
	</li>
	<li>تسلسل التجربة ، تماما كما هو موضح ، لتشمل النسب الصحيحة للتجارب المتطابقة وغير المتطابقة بترتيب عشوائي. تشمل 400 تجربة إجمالا (320 متطابقة و80 تجربة غير متناسقة). </li>
	<li>وينبغي أن يظل الرتل الأول موجودا في كل تجربة لمدة 100 مللي ثانية، والإطار 2 لمدة 100 مللي ثانية، وينبغي أن يظل الرتل الثالث موجودا حتى تسجل الاستجابة. </li>
	<li>أخيرا ، تأكد من برمجة التجربة لجمع البيانات ذات الصلة. يجب أن يحتوي ملف الإخراج على رأس مثل العنوان الموضح في الجدول في الشكل 2 ، مع كل صف يتضمن البيانات من تجربة واحدة: رقم التجربة ، وموضع الحرف الذي ظهر (يسار أو يمين) ، والحرف المحدد الذي ظهر (L أو T) ، وما إذا كانت التجربة متطابقة أو غير متطابقة (تسمى الشرط) ، الضغط على المفتاح الذي قام به المشارك ، والأهم من ذلك ، وقت رد الفعل - الوقت الذي يستغرقه المشارك لإجراء الضغط على المفتاح ، يقاس منذ بداية الرسالة. (يجب تسجيل هذا الرقم بالمللي ثانية ، ومن المتوقع أن يتراوح بين 50 و 500). </li>
</ol>
<img alt="Figure 2" src="/files/ftp_upload/10210/10210fig2.jpg"> 
الشكل 2. نموذج جدول لتنظيم إخراج البيانات في تجربة تلميح مكاني. المقياس الأساسي للفائدة هو وقت رد الفعل في كل تجربة. بالإضافة إلى ذلك ، يجب تسجيل الحالة من أجل مقارنة وقت التفاعل في التجارب المتطابقة وغير المتطابقة ، ونوع الحرف والاستجابة المقدمة ضروريان لتقييم دقة الاستجابة. من الجيد أيضا تسجيل موقف الرسالة لضمان ظهور المحاكمات بالنسب الصحيحة. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/10210/10210fig2large.jpg" target="_blank">الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم. </a>
3. تشغيل التجربة
<ol>
	<li>لإجراء التجربة ، قم بتجنيد 10 إلى 20 مشاركا. </li>
	<li>عندما يصل أحد المشاركين إلى المختبر ، اشرح أن التجربة التي سيقوم بها مصممة للتحقيق في طبيعة الانتباه البصري ، واطلب منه إكمال اتفاقية الموافقة المستنيرة. </li>
	<li>اجلس المشارك أمام كمبيوتر الاختبار الخاص بك، بحيث يكون ظهر كرسيه على بعد 60 سم من الشاشة. </li>
	<li>اشرح لهم التعليمات بالتفصيل:
	<ol>
		<li> "كل تجربة من هذه التجربة ستكون متشابهة إلى حد ما. سترى صليب تثبيت أحمر في بداية كل تجربة. من المهم أن تبقي عينيك مثبتتين على هذا الوضع في جميع الأوقات. بعد 100 مللي ثانية ، سيتم استبدال صليب التثبيت بسهم أحمر يشير إلى أحد الصندوقين الأخضرين اللذين سيكونان أيضا في الشاشة. أخيرا ، بعد 100 مللي ثانية ، سيختفي السهم وسيظهر حرف في أحد الصندوقين. سيكون دائما L أو T ، ومهمتك هي الإبلاغ عن المفتاح الذي يستخدم المفتاح المناسب. نريدك أن تقوم بالضغط على المفتاح في أسرع وقت ممكن ، دون التضحية بالدقة ، لذلك من الجيد إبقاء إصبعك السبابة الأيمن على المفتاح L وإصبعك السبابة الأيسر على المفتاح T في جميع الأوقات. بعد تقديم الرد، سيكون هناك تأخير لمدة نصف ثانية قبل بدء الإصدار التجريبي التالي. لاحظ أن السهم الأحمر لن يشير دائما إلى المكان الذي سيظهر فيه الحرف في النهاية. ستقوم بإجراء 400 تجربة للتجربة ، والتي يجب أن تستغرق حوالي 5 إلى 10 دقائق فقط. ستكون هناك استراحة قصيرة لمدة دقيقتين عندما تكون في منتصف الطريق. هل لديك أي أسئلة؟"</li>
	</ol>
	</li>
	<li>بمجرد الإجابة على أي أسئلة ، ابدأ البرنامج ، وراقب المشارك لبعض التجارب للتأكد من فهمهم للتعليمات. ثم يمكنك مغادرة غرفة الاختبار حتى تكتمل التجربة. </li>
</ol>
4. تحليل النتائج
<ol>
	<li>يجب أن يقوم برنامجك تلقائيا بملء الخلايا في جدول النتائج لكل مشارك مع تقدم التجربة. وبالتالي في نهاية التجربة ، سيكون لديك جدول به 400 صف يمثل 400 تجربة لكل مشارك. </li>
	<li>أولا ، تأكد من دقة الردود المقدمة. للقيام بذلك، أضف عمودا إلى الجدول يسمى الدقة. يوضح الشكل 3 جدول بيانات معبأ.
	<ol>
		<li>لتحديد ما إذا كانت الإجابة المقدمة صحيحة ، قارن الردود المقدمة بالهويات الفعلية للحروف المعروضة. تذكر أن الجدول يتضمن عمودا لكل من هذه.
		<ol>
			<li>Excel (أو برامج أخرى) قادرة على تحديد ما إذا كانت الاستجابات صحيحة تلقائيا عن طريق إدخال الصيغة التالية في العمود الجديد المسمى الدقة: 
			= إذا ("نوع الرسالة" = "الاستجابة المعطية" ، 1،0)هذا يعني أنه إذا كان الحرف الموجود في عمود نوع الحرف هو نفسه الحرف الموجود في عمود الاستجابة المعطاة ، فسيكون هناك 1 في عمود الدقة. خلاف ذلك ، سيكون هناك 0 ، مما يشير إلى استجابة غير صحيحة. </li>
			<li>احسب متوسط دقة كل مشارك عن طريق حساب متوسط القيم في عمود الدقة الجديد معا. إذا كانت نسبة الردود الصحيحة للمشارك أقل من 0.8 ، فلا تقم بتحليل نتائج المشارك بشكل أكبر. يشير هذا إلى أن المشارك إما أساء فهم التعليمات ، أو لم يضع الأولوية للأداء بدقة. </li>
		</ol>
		</li>
		<li>الآن يمكن حساب مقياس الفائدة. متوسط وقت رد الفعل معا للمشارك في جميع التجارب المتطابقة ، وبشكل منفصل ، في جميع التجارب غير المتطابقة. ثم احسب متوسطا متطابقا وغير متناسق لجميع المشاركين المجمعين معا. </li>
	</ol>
	</li>
</ol>
<img alt="Figure 3" src="/files/ftp_upload/10210/10210fig3.jpg"> 
الشكل 3. جدول بيانات مملوء بنتائج 25 تجربة تلميح مكاني. تمت إضافة العمود الأخير ، المسمى "الدقة" ، بعد اكتمال التجربة ، وتم استخدام صيغة لأتمتة فحص الدقة. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/10210/10210fig3large.jpg" target="_blank">الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم. </a>

منذ تقديمها في أواخر السبعينيات ، تم استخدام مهمة الإشارات المكانية على نطاق واسع من قبل الباحثين ، على سبيل المثال ، من أجل تحديد أنواع المحفزات التي قد تتسبب تلقائيا في تحول الانتباه. على سبيل المثال ، حقق الباحثون فيما إذا كانت الومضات الساطعة والأصوات العالية تتسبب تلقائيا في تحول الانتباه. في هذه التجارب ، تسبق أحيانا الأحرف التي يجب تحديدها أضواء وأصوات غير متوقعة. يمكن للباحثين بعد ذلك مقارنة سرعات الكشف عندما يسبق وميض ساطع ، على سبيل المثال ، حرفا في نفس الموضع أو في موضع مختلف. تشير التكلفة المرتبطة بالفلاش في ...

الإشارة المكانية

المصدر: مختبر جوناثان فلومباوم - جامعة جونز هوبكنز 
يشير الانتباه إلى القدرة البشرية المحدودة على اختيار بعض المعلومات للمعالجة على حساب المحفزات الأخرى في البيئة. يعمل الانتباه في جميع الطرائق الحسية: الرؤية والسمع واللمس وحتى التذوق والشم. غالبا ما تتم دراستها في المجال المرئي. هناك طريقة شائعة لدراسة الانتباه البصري وهي استخدام نموذج التلميح المكاني. يسمح هذا النموذج للباحثين بقياس عواقب تركيز الانتباه البصري في بعض المواقع وليس في غيرها. تم تطوير هذا النموذج من قبل عالم النفس مايكل بوسنر في أواخر السبعينيات وأوائل الثمانينيات في سلسلة من الأوراق التي شبه فيها الانتباه بالأضواء ، وإلقاء الضوء بشكل انتقائي على جزء من المشهد. 1,2 يوضح هذا الفيديو الإجراءات القياسية لتجربة التلميح المكاني للتحقيق في الانتباه البصري.

يوضح الشكل 4 متوسط وقت رد الفعل لمجموعة من المشاركين ، ويقارن التجارب المتطابقة وغير المتطابقة. كان المشاركون ، في المتوسط ، أسرع بحوالي 200 مللي ثانية في الاستجابة في التجارب المتطابقة. يوضح هذا المزايا المرتبطة بالموقع الذي يحضر فيه المرء والتكاليف للمواقع الأخرى. أعطى السهم للمشاركين 80٪ معلومات موثوقة حول مكان ظهور الحرف في كل تجربة ، لذلك وجه المشاركون الانتباه البصري إلى المواضع التي يشير إليها السهم. عندما ظهرت الرسالة بعد ذلك في هذا الموضع ، وهو ما فعلته في معظم الأوقات ، يمكن للمشاركين معالجتها...

Source: Laboratory of Jonathan Flombaum&#8212;Johns Hopkins University
Attention refers to the limited human ability to select some information for ...

يشار إلى قدرتنا على اختيار معلومات معينة في بيئة لمعالجتها ، مع تجاهل المحفزات الأخرى ، باسم الانتباه. يمكن أن يكون الاهتمام البصري إما علنيا - حيث يتم توجيه العيون بوعي نحو شيء ما ، مثل اكتمال القمر الصاعد - أو سريا ، حيث يلاحظ الشخص شيئا لا ينظر إليه مباشرة. على سبيل المثال ، قد يحدق الفرد في لافتة تشير إلى الجانب الأيسر من مفترق طرق في الطريق. ومع ذلك ، سيظلون يميزون بومة قريبة في هذا المسار ، لأن هذا هو الاتجاه الذي يشاركون إليه. يشار إلى هذا المفهوم باسم الإشارات المكانية - حيث يتم تحويل الانتباه السري بواسطة إشارة معينة. استنادا إلى العمل السابق لعالم النفس مايكل بوسنر ، يوضح هذا الفيديو كيفية تنفيذ مهمة تلميح مكاني محوسبة ، بما في ذلك كيفية تفسير البيانات التي تبحث في مقياس للانتباه البصري السري - أوقات رد الفعل عبر التجارب المتطابقة وغير المتناسقة. في هذه التجربة ، يجب على المشاركين اكتشاف الأهداف المرئية الموجزة التي تعرض التركيز والتحولات اللاحقة في الانتباه والإبلاغ عنها. خلال كل تجربة ، يطلب من المشاركين مراقبة ثلاثة إطارات تحدث بالترتيب: في الإطار 1 ، صليب تثبيت أحمر ، مصنوع من ?-in. خطوط طويلة ، تقع في وسط الشاشة. صندوقان أخضران ، كل منهما 1 × 1 بوصة ، متمركزان عموديا ، 1.5 بوصة. بعيدا عن حواف الشاشة. بعد 100 مللي ثانية ، يظهر الإطار الثاني لنفس المدة ، ولكن هذه المرة ، يتم استبدال صليب التثبيت بإشارة - سهم أحمر يشير إلى أحد الصندوقين الأخضر. في الإطار الثالث ، يتم استبدال سهم الإشارة في نفس الوقت بصليب التثبيت. في نصف التجارب ، يضاف الحرف "T" إلى أحد الصندوقين ، بينما يحتوي النصف الآخر على الحرف "L". كلاهما موزع بالتساوي. يطلب من المشاركين تحديد الحرف المعروض. بعد كل استجابة ، يحدث فاصل زمني قصير مدته 500 مللي ثانية بين المحاكمات ، ويتم تكرار التسلسل لما مجموعه 400 تجربة. هنا ، الحيلة هي أنها إما متطابقة ، حيث يظهر الحرف في المربع الذي يشير إليه السهم بنسبة 80٪ من الوقت ، أو غير متناسق ، حيث يظهر عكس اتجاه السهم ل 20٪ من التجارب. المتغير التابع هو الوقت الذي يستغرقه المشارك لتقديم استجابة صحيحة عبر أنواع التجارب ، والذي يتم تحقيقه ببساطة عن طريق اختيار الحرف الموضح في المربع ، بغض النظر عن الجانب. من المتوقع أن يكون المشاركون ، في المتوسط ، أسرع في الاستجابة أثناء التجارب المتطابقة مقارنة بالتجارب غير المتطابقة ، مما يظهرون المزايا المرتبطة بالإشارة إلى الموقع المكاني للمكان الذي يجب على المرء أن يركز فيه انتباهه. استعدادا للتجربة ، افتح البرنامج وتحقق من أن نموذج التلميح المكاني يعمل بشكل صحيح. بعد تجنيد المشاركين ، أحضر كل واحد منهم إلى المختبر واشرح أن المهمة مصممة للتحقيق في طبيعة الانتباه البصري. قبل المتابعة ، اطلب منهم إكمال نموذج الموافقة المستنيرة. للبدء ، اجلس المشارك أمام كمبيوتر الاختبار ، مع ظهر كرسيه على بعد 60 سم من الشاشة. اشرح تعليمات المهمة وأجب عن أي أسئلة. عندما يكون المشارك جاهزا ، اسمح له ببدء البرنامج بالضغط على مفتاح المسافة. راقبهم خلال بضع تجارب للتأكد من أنهم إما يضغطون على المفتاح "L" أو "T" بمجرد ظهور الحرف على الشاشة. غادر غرفة الاختبار أثناء إكمال 400 تجربة. في منتصف التجربة ، قم بتوفير استراحة لمدة دقيقتين ، مما يجعل إجمالي وقت المهمة أقل من 10 دقائق. لبدء تحليل البيانات ، قم أولا باسترداد البيانات التي تم التقاطها والتي تمت برمجتها في البداية في ملف إخراج. لاحظ أنه يجب ملء بيانات العناصر التالية تلقائيا في الجدول: رقم المحاكمة ، وموضع الحرف ، ونوع الحرف ، والشرط ، والاستجابة الفعلية التي قدمها المشارك ، والأهم من ذلك ، وقت رد الفعل المقاس من بداية الحرف إلى الضغط على المفتاح. بعد ذلك، تحقق مما إذا كانت الردود المقدمة دقيقة عن طريق إضافة عمود يسمى "الدقة" إلى الجدول. لملء هذا العمود ، قم بإنشاء صيغة لمقارنة "نوع الحرف" مع "الاستجابة المعطاة" ، بحيث يمثل 1 استجابة صحيحة و 0 يشير إلى إجابة غير صحيحة. الآن ، تحقق من أن إجمالي قيم الدقة المتوسطة لكل مشارك أعلى من 0.8 للتأكد من أن المشاركين فهموا تعليمات المهمة. لتصور البيانات، قم برسم متوسط أوقات رد الفعل عبر المشاركين حسب نوع التجربة. لاحظ أنهم استجابوا أسرع بحوالي 200 مللي ثانية في التطابق مقارنة بالتجارب غير المتطابقة. يشير هذا الاختلاف إلى أن السهم أشار إلى المشاركين للحضور إلى موقع مكاني معين ، مما يسمح لهم بمعالجة الحرف وتحديده بسرعة أكبر عند ظهوره هناك. الآن بعد أن أصبحت على دراية بتصميم تجربة لفحص التلميح المكاني ، دعنا نفحص كيف استخدم الباحثون اختلافات النموذج للتحقيق في كيفية تغير القدرة على الانتباه في حالات إصابة الدماغ جنبا إلى جنب مع التغيرات في متطلبات المهمة. أشارت الدراسات التي تستخدم التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي إلى أن المناطق داخل الفص الجداري تشارك في القدرة على توجيه الانتباه إلى الموقع المكاني. في المرضى الذين يعانون من تلف بؤري بسبب السكتات الدماغية أو الأورام ، اكتشف بوسنر وزملاؤه أن أوقات رد الفعل كانت أطول أثناء التجارب غير المتطابقة مقارنة بالتجارب المتطابقة ، ولا سيما عند مقارنتها بالضوابط العصبية - تلك التي لديها آفات خارج المنطقة الجدارية - والتي تؤكد الأهمية الوظيفية لهذه المنطقة. أيضا ، كما تعلمت بالفعل ، يؤدي تضمين الإشارات في المهمة إلى أفكار استباقية حول مكان تركيز الانتباه ، على الرغم من أن هذه التوقعات قد لا يتم الوفاء بها. قام الباحثون بتكييف النموذج لتحديد أنواع المحفزات ، مثل الومضات الساطعة غير المتوقعة ، التي قد تتسبب تلقائيا في تحول الانتباه. يمكن أن تفيد هذه التعديلات الأفراد الذين قد يواجهون صعوبة في التركيز في ظل المتطلبات المقيدة ، مثل أولئك الذين يعانون من اضطراب نقص الانتباه وفرط النشاط. لقد شاهدت للتو مقدمة JoVE عن الإشارات المكانية. الآن يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية تصميم وإجراء نموذج الانتباه البصري السري بالإضافة إلى كيفية تحليل وتفسير متطلبات الانتباه عندما تكون الإشارات متوقعة وغير متطابقة. شكرا للمشاهدة!

Education

JoVE Science Education

Psychology

علم النفس

Sensation and Perception

الإحساس والإدراك

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 elsewhere. The method helps show the effects of directing visual attention to some places and not others.

The spatial cueing approach was developed by psychologist Michael Posner in the late 1970s and early 1980s. In his papers, he described attention as a spotlight that selectively lights up part of a scene. The procedure shown here demonstrates the standard steps used in a spatial cueing experiment to study visual attention.

Measuring Visual Attention with Cues

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

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 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.

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 spatial cueing paradigm is used to study visual attention, following the cueing method developed by Michael Posner.

Measuring Visual Attention with Cues | JoVE K12

Life Science

Structure and Function

HS-LS1-2.

Jonathan Flombaum

Overview

Stimulus and Experimental Design

Running the Experiment

Representative Results

Applications

Summary

Travelling Waves

A wave is a disturbance that propagates from its source, repeating itself periodically, and is typically associated with simple harmonic motion. ...

Wave Parameters

The simplest mechanical waves are associated with simple harmonic motion and repeat themselves for several cycles. These simple harmonic waves can be ...

Equations of Wave Motion

Mathematically, the motion of a wave can be studied using a wavefunction. Consider a string oscillating up and down in simple harmonic motion, having a ...

Graphing the Wave Function

Consider the wave equation for a sinusoidal wave moving in the positive x-direction. The wave equation is a function of both position and time. From the ...

/files/media/science-education/science-education-thumbs/14721.jpg

Velocity and Acceleration of a Wave

A wave propagates through a medium with a constant speed, known as a wave velocity. It is different from the speed of the particles of the medium, which ...

Speed of a Transverse Wave

The speed of a wave depends on the characteristics of the medium. For example, in the case of a guitar, the strings vibrate to produce the sound. The ...

/files/media/science-education/science-education-thumbs/14722.jpg

problem-solving-tuning-of-a-guitar-string

Problem-Solving: Tuning of a Guitar String

In the case of stringed instruments like the guitar, the elastic property that determines the speed of the sound produced is its linear mass density or ...

/files/media/science-education/science-education-thumbs/14744.jpg

Kinetic and Potential Energy of a Wave

All forms of waves carry energy; this is directly visualized in nature. For instance, the waves of earthquakes are so intense that they can shake huge ...

Energy and Power of a Wave

The total energy associated with a wavelength is the sum of the potential energy and the kinetic energy. The average rate of energy transfer associated ...

Interference and Superposition of Waves

When two waves of the same nature occur in the same region simultaneously, they result in interference. Interference of waves implies that the net effect ...

Reflection of Waves

When a wave travels from one medium to another, it gets reflected at the boundary of the second medium. A common example of this is when a person yells at ...

Propagation of Waves

When a wave propagates from one medium to another, part of it may get reflected in the first medium, and part of it may get transmitted to the second ...

Standing Waves

Sometimes waves do not seem to move; rather, they just vibrate in place. Unmoving waves can be seen on the surface of a glass of milk kept in a ...

/files/media/science-education/science-education-thumbs/12783.jpg

Modes of Standing Waves - I

A close look at earthquakes provides evidence for the conditions appropriate for resonance, standing waves, and constructive and destructive interference. ...

/files/media/science-education/science-education-thumbs/12784.jpg

Modes of Standing Waves: II

The starting point for expressing the modes of standing waves is understanding the boundary conditions that the waves must follow. The boundary conditions ...

/files/media/science-education/science-education-thumbs/14723.jpg

Sound Waves

Sound waves can be thought of as fluctuations in the pressure of a medium through which they propagate. Since the pressure also makes the medium&#39;s ...

Sound as Pressure Waves

Sound waves, which are longitudinal waves, can be modeled as the displacement amplitude varying as a function of the spatial and temporal coordinates. As ...

/files/media/science-education/science-education-thumbs/14724.jpg

Perception of Sound Waves

The human ear is not equally sensitive to all frequencies in the audible range. It may perceive sound waves with the same pressure but different ...

Speed of Sound in Solids and Liquids

Most solids and liquids are incompressible&#8212;their densities remain constant throughout. In the presence of an external force, the molecules tend to ...

Speed of Sound in Gases

The speed of sound in a gaseous medium depends on various factors. Since gases constitute molecules that are free to move, they are highly compressible. ...

Shock Waves

While deriving the Doppler formula for the observed frequency of a sound wave, it is assumed that the speed of sound in the medium is greater than the ...

Echo

The human ear cannot distinguish between two sources of sound if they happen to reach within a specific time interval, typically 0.1 seconds apart. More ...

/files/media/science-education/science-education-thumbs/14729.jpg

Use mathematical representations to support a claim regarding relationships among the period, frequency, wavelength, and speed of waves traveling and transferring energy (amplitude, frequency) in various media.

HS-PS4-1.

Using GIS to Investigate Urban Forestry

Source: Laboratories of Margaret Workman and Kimberly Frye - Depaul University
Urban forests broadly include urban parks, street trees, landscaped ...

Evaluate questions about the advantages of using a digital transmission and storage of information.

HS-PS4-2.

concept-of-resonance-and-its-characteristics

Concept of Resonance and its Characteristics

If a driven oscillator needs to resonate at a specific frequency, then very light damping is required. An example of light damping includes playing piano ...

/files/media/science-education/science-education-thumbs/12772.jpg

Sound Waves: Resonance

Resonance is produced depending on the boundary conditions imposed on a wave. Resonance can be produced in a string under tension with symmetrical ...

Sound Waves: Interference

Sound waves can be modeled either as longitudinal waves, wherein the molecules of the medium oscillate around an equilibrium position, or as pressure ...

Interference: Path Lengths

Consider two sources of sound, that may or may not be in phase, emitting waves at a single frequency, and consider the frequencies to be the same.
Two ...

/files/media/science-education/science-education-thumbs/14727.jpg

The Wave Nature of Light

The nature of light has been a subject of inquiry since antiquity. In the seventeenth century, Isaac Newton performed experiments with lenses and prisms ...

The Electromagnetic Spectrum

The electromagnetic spectrum consists of all the types of electromagnetic radiation arranged according to their frequency and wavelength. Each of the ...

The Quantum-Mechanical Model of an Atom

Shortly after de Broglie published his ideas that the electron in a hydrogen atom could be better thought of as being a circular standing wave instead of ...

Quantum Numbers

It is said that the energy of an electron in an atom is quantized; that is, it can be equal only to certain specific values and can jump from one energy ...

Interference and Diffraction

Source: Yong P. Chen, PhD, Department of Physics &#38; Astronomy, College of Science, Purdue University, West Lafayette, IN
Interference and diffraction ...

Photoelectric Effect

Source: Yong P. Chen, PhD, Department of Physics &#38;&#38; Astronomy, College of Science, Purdue University, West Lafayette, IN
Photoelectric effect ...

Reflection and Refraction

Source: Derek Wilson,&#160;Asantha Cooray, PhD, Department of Physics &#38; Astronomy, School of Physical Sciences, University of California, Irvine, CA
...

Evaluate the claims, evidence, and reasoning behind the idea that electromagnetic radiation can be described either by a wave model or a particle model (quantum theory), and that for some situations one model is more useful than the other.

HS-PS4-3.

Electric Charge in a Magnetic Field

Source: Andrew Duffy, PhD, Department of Physics, Boston University, Boston, MA
This experiment duplicates J.J. Thomson's famous experiment at the end of ...

Electromagnetic Fields

Electric fields generated by static charges, often referred to as electrostatic fields, are characteristically different from electric fields created by ...

Electromagnetic Waves

James Clerk Maxwell formulated a single theory combining all the electric and magnetic effects scientists knew during that time, calling the phenomena his ...

Electromagnetic waves are categorized according to their wavelengths and frequencies, giving the electromagnetic spectrum. These waves are classified as ...

Plane Electromagnetic Waves I

The existence of combined electric and magnetic fields that propagate through space as electromagnetic (EM) waves is the most significant prediction of ...

Plane Electromagnetic Waves II

Consider a plane wavefront traveling in position x-direction with a constant speed. This wavefront can be utilized to obtain the relationship between ...

propagation-speed-of-electromagnetic-waves

Propagation Speed of Electromagnetic Waves

Electromagnetic waves are consistent with Ampere&#39;s law. Assuming there is no conduction current Ampere&#39;s law is given as:


Consider a plane ...

Electromagnetic Waves in Matter

Electromagnetic waves can travel in the vacuum as well as in matter. For example light, which is an electromagnetic wave, can travel through air, water, ...

Energy Carried By Electromagnetic Waves

Anyone who has used a microwave oven knows there is energy in electromagnetic waves. Sometimes, this energy is obvious, such as in the summer sun&#39;s ...

Intensity Of Electromagnetic Waves

The energy transport per unit area per unit time, or the Poynting vector, gives the energy flux of an electromagnetic wave at any specific time. For a ...

Momentum And Radiation Pressure

An object absorbing an electromagnetic wave would experience a force in the direction of propagation of the wave. This force occurs because ...

Cardiac Magnetic Resonance Imaging

Source: Frederick W. Damen and Craig J. Goergen, Weldon School of Biomedical Engineering, Purdue University, West Lafayette, Indiana
In this video, high ...

an-introduction-to-drosophila-melanogaster

An Introduction to Drosophila melanogaster

Drosophila melanogaster, also known as the fruit fly, is a powerful model organism widely used in biological research that has made significant ...

an-introduction-to-the-zebrafish-danio-rerio

An Introduction to the Zebrafish: Danio rerio

Zebrafish (Danio rerio) are small freshwater fish that are used as model organisms for biomedical research. The many strengths of these fish include their ...

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 ...

Evaluate the validity and reliability of claims in published materials of the effects that different frequencies of electromagnetic radiation have when absorbed by matter.

HS-PS4-4.

Measuring Visual Attention with Cues

Description

Transcript

More videos by Standards