الإشارة المكانية
المصدر: مختبر جوناثان فلومباوم - جامعة جونز هوبكنز
يشير الانتباه إلى القدرة البشرية المحدودة على اختيار بعض المعلومات للمعالجة على حساب المحفزات الأخر…
1. المعدات
- تتطلب التجربة جهاز كمبيوتر وبرنامج تنفيذ تجربة مثل E-Prime ، أو بيئة برمجة مثل MATLAB أو PsychoPy.
2. التحفيز وتصميم التجربة
- تتضمن التجربة تجارب قصيرة يجب على المشاركين فيها اكتشاف هدف بصري موجز والإبلاغ عنه. وتتألف كل تجربة من ثلاثة أطراف. الشكل 1 يصور الإطارات.
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.
- 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.
- 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.
- في الإطار الثالث ، تتم إضافة "T" أو "L" إلى أحد الصندوقين ، ويتم استبدال السهم من الإطار الثاني بإعادة ظهور صليب التثبيت.
- 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.
- 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.
- بشكل عام ، ستظهر الحروف بشكل متساو في كثير من الأحيان على اليمين أو اليسار.
- 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).
- 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.
- 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).
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. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
3. تشغيل التجربة
- لإجراء التجربة ، قم بتجنيد 10 إلى 20 مشاركا.
- عندما يصل أحد المشاركين إلى المختبر ، اشرح أن التجربة التي سيقوم بها مصممة للتحقيق في طبيعة الانتباه البصري ، واطلب منه إكمال اتفاقية الموافقة المستنيرة.
- اجلس المشارك أمام كمبيوتر الاختبار الخاص بك، بحيث يكون ظهر كرسيه على بعد 60 سم من الشاشة.
- اشرح لهم التعليمات بالتفصيل:
- "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؟"
- بمجرد الإجابة على أي أسئلة ، ابدأ البرنامج ، وراقب المشارك لبعض التجارب للتأكد من فهمهم للتعليمات. ثم يمكنك مغادرة غرفة الاختبار حتى تكتمل التجربة.
4. تحليل النتائج
- 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.
- أولا ، تأكد من دقة الردود المقدمة. للقيام بذلك، أضف عمودا إلى الجدول يسمى الدقة. يوضح الشكل 3 جدول بيانات معبأ.
- لتحديد ما إذا كانت الإجابة المقدمة صحيحة ، قارن الردود المقدمة بالهويات الفعلية للحروف المعروضة. تذكر أن الجدول يتضمن عمودا لكل من هذه.
- 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. - 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.
- Excel (أو برامج أخرى) قادرة على تحديد ما إذا كانت الاستجابات صحيحة تلقائيا عن طريق إدخال الصيغة التالية في العمود الجديد المسمى الدقة:
- 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.
- لتحديد ما إذا كانت الإجابة المقدمة صحيحة ، قارن الردود المقدمة بالهويات الفعلية للحروف المعروضة. تذكر أن الجدول يتضمن عمودا لكل من هذه.
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. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
تسجيل الدخول أو للوصول إلى المحتوى الكامل. تعرّف على المزيد حول وصول مؤسستك إلى محتوى JoVE هنا
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!
View the full transcript and gain access to JoVE Science Education videos
Q1: What is the difference between overt and covert visual attention?
Overt attention involves consciously directing your eyes toward an object, like focusing on a rising moon. Covert attention occurs when you notice something without looking directly at it, such as detecting an owl down a path while staring at a sign. Spatial cueing demonstrates how covert attention shifts based on directional signals without eye movement.
Q2: How does the spatial cueing paradigm measure visual attention?
The spatial cueing paradigm uses reaction times as the primary measure of visual attention. Participants view a cue arrow pointing to one of two boxes, then identify a letter appearing in either box. Faster reaction times on congruent trials—when the letter appears where the arrow points—indicate that the cue successfully directed attention to that spatial location.
Q3: Why do participants respond faster on congruent trials compared to incongruent trials?
The arrow cue directs participants to anticipate where the letter will appear. On congruent trials, the letter appears in the expected location, allowing faster processing and identification. On incongruent trials, the letter appears opposite the cue direction, requiring attention to shift, which delays response time by approximately 200 milliseconds.
Q4: What brain regions are involved in orienting spatial attention?
Functional magnetic resonance imaging studies indicate that the parietal lobe is critical for orienting attention to spatial locations. Research by Posner and colleagues found that patients with focal parietal damage showed prolonged reaction times during incongruent trials compared to neurological controls with lesions outside this region, confirming the parietal lobe's functional significance.
Q5: How is accuracy verified in a spatial cueing experiment?
Researchers add an accuracy column to the data table and create a formula comparing the letter type shown with the participant's response, coding correct answers as 1 and incorrect answers as 0. Average accuracy values must exceed 0.8 across all trials to confirm participants understood task instructions and maintained focus throughout the experiment.
Q6: What modifications to the spatial cueing paradigm help study attention disorders?
Researchers have adapted the paradigm to identify stimuli like unexpected bright flashes that automatically capture attention. These modifications reveal how individuals with conditions like Attention-Deficit-Hyperactivity Disorder respond to competing attentional demands, helping identify which stimuli may benefit those struggling to focus under constrained task conditions.
Q7: How does Michael Posner's spotlight metaphor explain visual attention?
Posner likened attention to a spotlight that selectively illuminates portions of a scene. This metaphor captures how attention focuses on specific spatial locations while excluding other information. The spatial cueing paradigm operationalizes this concept by measuring how directional cues guide the spotlight of attention, demonstrating selective information processing in vision.