الازدحام
المصدر: مختبر جوناثان فلومباوم - جامعة جونز هوبكنز
تعتمد الرؤية البشرية على الخلايا العصبية الحساسة للضوء التي يتم ترتيبها في الجزء الخلفي من العين عل…
1. المحفزات والتصميم
- ستشمل التجارب جميع الحروف الساكنة الإنجليزية ، المكتوبة باللون الأسود وتظهر بخط Helvetica 36 pt.
- ستبدأ كل تجربة من التجربة بصليب تثبيت يتم تقديمه في وسط الشاشة لمدة 500 مللي ثانية ، متبوعا بمحفزات مقدمة على يمين أو يسار الصليب لمدة 500 مللي ثانية ، وأخيرا تليها شاشة استجابة. الشكل 3 يخطط التسلسل التجريبي.
الشكل 3 . تسلسل المحاكمة. تسلسل الأحداث في تجربة واحدة للتجربة هو كما يلي: يقوم المشارك بتثبيت الصليب المركزي والضغط على مفتاح المسافة لبدء التجربة. بعد 500 مللي ثانية ، يظهر حافز الاختبار إما على يمين أو يسار التثبيت ، بما في ذلك ثلاثة أحرف. يجب على المشارك تجنب القيام بحركات العين ، ولكن يجب أن يحاول تحديد الحرف في وسط المجموعة. تختفي الحروف بعد 500 مللي ثانية ، وعند هذه النقطة يطلب من المشارك إدخال ردود تبلغ عن الرسالة التي رأوها في منتصف المجموعة.
الشكل 4. متغيرات للتلاعب. هناك متغيران حاسمان يمكن التلاعب بهما في تجربة الازدحام. الأول يسمى الانحراف ، في إشارة إلى المسافة بين صليب التثبيت والمحفز المستهدف ، في هذه الحالة ، الحرف الموجود في وسط مجموعة من ثلاثة. المتغير الثاني يسمى التباعد بين التحفيز ، والذي يشير إلى المسافة بين الحرف المستهدف وكل من جيرانه. في التجربة ، عادة ما يتم التلاعب بهذين المتغيرين معا ، بواسطة متغير مشتق ثالث يسمى التباعد النسبي ، والذي يعرف بأنه نسبة التباعد النسبي إلى الانحراف المركزي.
- ستأتي المحفزات المقدمة في كل تجربة دائما في مجموعات من ثلاثة. سيتم التلاعب بمتغيرين في التجربة: (1) المسافة بين صليب التثبيت والتحفيز في منتصف مجموعة المحفزات ، وهو مقياس يسمى الانحراف المركزي. (2) المسافة بين الحافز الأوسط في المجموعة وكل من الاثنين الآخرين ، وهو مقياس يسمى التباعد بين التحفيز. يوضح الشكل 4 نموذجا تجريبيا ويحدد هذين المتغيرين.
- عند التحضير للتجربة ، سيتم التحكم في هذين المتغيرين بواسطة متغير ثالث مشتق من نسبتهما. سنسمي ذلك المباعدة النسبية ونعرفها على أنها المباعدة بين المحفزات مقسومة على الانحراف المركزي. نظرا لأنها نسبة محددة على متغيرين بنفس الوحدات ، لاحظ أن التباعد النسبي لا يحتوي على وحدات.
- الآن ، لتسلسل التجربة ، قم ببرمجة مجموعة من 200 تجربة.
- تنتمي كل تجربة إلى واحد من أربعة شروط تباعد نسبي ، بقيم 0.25 و 0.4 و 0.5 و 0.75. في وحدات البكسل ، فيما يلي القيم التي سنستخدمها للتباعد بين التحفيز والانحراف في كل حالة ، على التوالي: (100 ، 400) ؛ (50, 125); (75, 150); (600, 800). لكن لاحظ أنه يمكن استخدام أي قيم طالما أنها تنتج النسب المطلوبة.
- قم بخلط عدد متساو من التجارب من الشروط الأربعة. في كل تجربة ، اختر بشكل عشوائي الحروف الساكنة الثلاثة لعرضها ، مع تقييد عدم تكرار أي حرف في تجربة واحدة.
- قم أيضا ببرمجة التجربة لإظهار المحفزات على يمين التثبيت في نصف التجارب ، وعلى يسار التثبيت في النصف الآخر.
- تأكد من برمجة التجربة للإبلاغ عن المخرجات ذات الصلة ، بالحد الأدنى لكل تجربة: رقم التجربة ، والأحرف الثلاثة المعروضة ، والتباعد النسبي ، والرد الذي قدمه المشارك ، وما إذا كانت هذه الاستجابة صحيحة أم خاطئة.
2. تشغيل التجربة
- لإجراء التجربة ، قم بتجنيد المشاركين.
- عندما يصل أحد المشاركين إلى المختبر ، تأكد من حصوله على موافقته المستنيرة الكاملة. ثم اجلس المشارك على بعد 60 سم من شاشة الكمبيوتر.
- في هذه التجربة ، من المهم أيضا الحصول على راحة الذقن.
- اطلب من المشارك وضع ذقنه في مسند الذقن ومقاومة الحركة أثناء التجارب. دعهم يعرفون أن التجربة ذاتية الخطى ، وأنهم أحرار في التنقل أو الراحة بين التجارب كما يحلو لهم.
- اشرح التعليمات للمشارك على النحو التالي:
- "في هذه التجربة ، نحن مهتمون بالتحقيق في مدى سهولة التعرف على الأشياء المعروضة في المحيط البصري. في كل تجربة ، أود منك التركيز على الصليب في وسط الشاشة ، وبذل قصارى جهدك لعدم تحريك عينيك. عندما تضغط على مفتاح المسافة لبدء الإصدار التجريبي ، بعد 500 مللي ثانية ، ستظهر ثلاثة أحرف على الشاشة إما إلى يسار أو يمين التثبيت. ستبقى على الشاشة لمدة 500 مللي ثانية فقط ، وقد يكون من الصعب رؤيتها قليلا. مهمتك هي أن تبذل قصارى جهدك للتعرف على الحرف الموجود في منتصف العبوة ، أي الحرف المقدم بين الاثنين الآخرين. تذكر ، حاول ألا تحرك عينيك ، حتى عندما تظهر الحروف. بعد اختفائها ، أدخل الحرف الذي رأيته في المنتصف باستخدام لوحة المفاتيح. إذا لم تكن متأكدا ، فقط خمن."
- ابق في الغرفة مع المشارك أثناء إكمال بعض التجارب. ثم اتركها لإكمال التجربة.
- تحليل البيانات في هذه التجربة مباشر. ما عليك سوى حساب متوسط دقة التعرف على الحروف كدالة للتباعد النسبي. لذا ما عليك سوى حساب عدد التجارب التي تعرف فيها المشارك بدقة على الحرف المركزي في كل حالة تباعد ، واقسمها على 50 ، حيث كانت هناك 50 تجربة لكل حالة تباعد.
تسجيل الدخول أو للوصول إلى المحتوى الكامل. تعرّف على المزيد حول وصول مؤسستك إلى محتوى JoVE هنا
لا نرى دائما الأشياء في محيطنا بوضوح ، خاصة إذا كانت موجودة في محيط مجالنا البصري.
على مدار اليوم ، سيحرك الفرد عينيه للنظر مباشرة إلى عناصر مختلفة ومميزة - مثل عناصر اللوحة في المتحف.
عندما يحدث هذا ، يتم وضع الكائن الذي تتم دراسته عن كثب - مثل تفاحة - في منتصف مجال رؤية المراقب ، ونتيجة لذلك يتم رؤيته بوضوح.
في المقابل ، يوجد عنصر بعيد عن جانب التفاحة - في هذه الحالة ، - في محيط المجال البصري ، وينظر إليه على أنه غامض.
يمكن أن يتفاقم هذا الضبابية في الواقع في ظاهرة تسمى الازدحام البصري. هنا ، إذا كان الكائن المحيطي محاطا ب "فوضى" - مثل المزيد من الأنياب التي قرر فنان مارق رسمها - فسيكون من غير الممكن التعرف عليه.
في هذا الفيديو ، نستكشف كيفية التحقيق في الازدحام باستخدام نهج قائم على الحروف. نحن لا نشرح فقط كيفية تصميم المحفزات وجمع وتفسير بيانات الرؤية المحيطية ، ولكننا نلاحظ أيضا كيف يدرس الباحثون المفهوم في سياقات أخرى - مثل كيفية تأثيره على سلامة القيادة.
في هذه التجربة ، يطلب من المشاركين تحديد الحروف التي يتم تسليمها إلى مجالهم البصري المحيطي.
يتم تحقيق ذلك من خلال جعلهم يركزون أولا على صليب تثبيت صغير يتم تقديمه في منتصف شاشة الكمبيوتر ، وبعد ذلك يظهر محفزات الأحرف.
خلال هذه المرحلة ، يظهر صف من ثلاثة حروف ساكنة إنجليزية متساوية التباعد - مثل JXW - على جانب واحد من الصليب ، وبالتالي لا ترى إلا من خلال الرؤية المحيطية. يتم استبعاد حروف العلة على وجه التحديد ، لأنها يمكن أن تشكل كلمات قصيرة قد تتداخل مع جمع البيانات.
على الرغم من أن كل هذه الأحرف بنفس حجم ونوع الخط ، إلا أن يتم التلاعب بمتغيرين رئيسيين في هذه المحفزات - الانحراف المركزي والتباعد بين التحفيز - لفهم العوامل التي تؤثر على الازدحام بشكل أفضل.
الأول ، الانحراف ، هو المسافة بالبكسل من الحرف المركزي إلى تقاطع الخطوط في الصليب ، والتي تتعلق بالمكان الذي يتم فيه تسليم محفزات المجال البصري في محيط المحيط. كلما ارتفع الانحراف ، كان عرض الحروف أكثر هامشية.
في المقابل ، يتم تعريف التباعد بين التحفيز على أنه المسافة - أيضا بالبكسل - بين الحرف الساكن المركزي وكل حرف من الأحرف المتاخمة له. يقيم هذا القياس مدى قرب الأجنحة من الحرف الأوسط ، لتوفير الفوضى اللازمة للازدحام البصري.
يتم التحكم في الأرقام المختارة لهاتين المسافتين في أي حافز معين في الواقع بواسطة متغير ثالث يعرف بأنه نسبة التباعد بين التحفيز إلى الانحراف المركزي - يسمى التباعد النسبي.
تم اختبار أربع قيم مختلفة - 0.25 و 0.4 و 0.5 و 0.75 - لتقييم ما إذا كان التباعد بين المحفزات يحتاج إلى حجم معين ، فيما يتعلق بالانحراف ، ليكون له تأثير مزدحم على الرؤية المحيطية.
على سبيل المثال ، إذا كان للحرف الثلاثي قيمة تباعد نسبية تبلغ 0.75 ، فهذا يعني أن المسافة بين التحفيز هي ثلاثة أرباع حجم الانحراف المركزي. لذلك ، ستكون الحروف الساكنة المرافقة بعيدة نسبيا عن الشخصية المركزية.
بعد اختفاء الحافز ، يتم عرض شاشة استجابة ، مما يدفع المشاركين إلى كتابة ما اعتبروه الحرف المركزي.
يتم إجراء مائتي تجربة من هذا القبيل ، حيث يتم تقديم المحفزات ذات قيم التباعد النسبي المختلفة بالتساوي - ولكن بشكل عشوائي.
هنا ، المتغير التابع هو النسبة المئوية للتجارب التي يتم فيها تحديد الحرف الأوسط بشكل صحيح.
بناء على العمل السابق ، من المتوقع أن يتمكن المشاركون فقط من التعرف بدقة على الشخصيات المركزية في المحفزات بتباعد نسبي يبلغ 0.5 أو أكثر.
الأهم من ذلك ، يشير هذا إلى أن التباعد بين التحفيز يجب أن يكون على الأقل نصف حجم الانحراف لمنع الازدحام ، وهو شرط يعرف باسم قاعدة بوما.
قم بتحية المشارك عند وصوله ، واطلب منه التوقيع على مواد الموافقة المستنيرة. ثم اجلس أمام شاشة الكمبيوتر بلوحة مفاتيح.
ضع ذقنهم في الجهاز الموجود على بعد حوالي 60 سم من الشاشة.
استمر في شرح المهمة ، مع التأكيد على أن التجربة ذاتية الخطى ، وللمضي قدما ، يجب الضغط على مفتاح المسافة. لاحظ أيضا أنه إذا كان المشارك في أي حال غير متأكد من هوية الحرف الساكن المركزي ، فيجب عليه تقديم أفضل تخمين له.
بعد ذلك ، شاهد المشارك يقوم بالعديد من التجارب التدريبية. لكل منها ، تأكد من تقديم صليب التثبيت لمدة 500 مللي ثانية ، متبوعا به والحروف ، لنفس القدر من الوقت. تحقق أيضا من أن المشارك ، عند مطالبته ، يدخل إجاباته بالضغط على زر ساكن على لوحة المفاتيح.
بمجرد فهم المهمة ، غادر الغرفة ، واسمح للمشارك بإكمال 200 تجربة.
لتحليل البيانات ، لكل نسبة تباعد نسبية ، احسب النسبة المئوية للتجارب التي حدد فيها المشاركون بشكل صحيح الحرف الساكن المركزي.
لاحظ أنه مع زيادة التباعد النسبي ، تحسنت الدقة. على وجه التحديد ، عندما كانت هذه النسبة 0.5 ، أظهر المشاركون أداء 75٪ ، وقفزت هذه القيمة إلى حوالي 95٪ عندما كان التباعد النسبي 0.75.
ومع ذلك ، مع نسبة 0.4 ، تعرف المشاركون بدقة فقط على الحرف الساكن المركزي في 20٪ من التجارب ، وعند 0.25 انخفضت هذه القيمة إلى 5٪ ، وهو تردد يتوافق تقريبا مع الصدفة ، إذا تم تخمين الحرف المركزي بشكل عشوائي
بشكل جماعي ، تشير هذه النتائج إلى أن الازدحام يحدث فقط إذا كان التباعد بين التحفيز أقل من نصف حجم الانحراف المركزي؟ إما 25٪ أو 40٪ من هذه المسافة ، كما تم اختبارها هنا - ملاحظة تدعم قاعدة بوما.
الآن بعد أن عرفت كيف يمكن استخدام التلاعب بالانحراف والتباعد بين المحفزات لدراسة الازدحام ، دعنا نلقي نظرة على الطرق الأخرى التي يتم بها استكشاف جوانب الرؤية المحيطية.
كما تم النظر في الازدحام فيما يتعلق بسلامة السيارات ، وما إذا كان عدد الأشياء في البيئة يمكن أن يؤثر على ما يراه السائق.
لقد حدد هذا العمل أن الازدحام - سواء كانت عدة سيارات أو مخاريط مرورية أو لافتات في منطقة ما - يمكن أن يتسبب في عدم إدراك السائق للمشاة بشكل فعال.
على سبيل المثال ، قد يلاحظ الشخص جسما ضبابيا وسط السيارات ، ويعتقد أنه دراجة متوقفة - حتى يندفع العنصر إلى الشارع ، ويتحول إلى رجل يركض للحاق بالقطار.
يشجع العمل على حدود الرؤية المحيطية الباحثين على التوصل إلى طرق لتحسين سلامة المشاة والقيادة ، مثل إنشاء ممرات مشاة واضحة ومضاءة جيدا.
في المقابل ، يطبق مطورو الويب أيضا ما نعرفه عن الرؤية الطرفية لإنشاء إعلانات منبثقة فعالة.
نظرا لتأثيرات الازدحام على الحروف ، تم تصميم هذه اللافتات بحيث لا تحتوي على الكثير من النص ، حيث لن تكون هذه الكلمات قابلة للتمييز عند ظهورها على جانب الشاشة - في الرؤية المحيطية لمستخدم الإنترنت.
بدلا من ذلك ، تحتوي هذه الإعلانات على عناصر مشرقة ومتحركة تجذب انتباه شخص ما ، وتجعله يحرك أعينهم ويركز على هذا العرض الترويجي. بعد ذلك ، نأمل أن ينقر الشخص عليه ويطلب كل ما يتم بيعه.
حتى الآن ، ركزنا على الازدحام في المشاركين العاديين. ومع ذلك ، يبحث الباحثون أيضا فيما إذا كانت هذه الظاهرة الإدراكية مرتبطة بالعيوب البصرية المرتبطة بأمراض معينة.
على سبيل المثال ، تضمنت بعض الأعمال تقديم ثلاثيات رسائل متقاربة للمرضى الذين تم تشخيص إصابتهم بحالة تنكسية عصبية مشابهة لمرض الزهايمر. الأهم من ذلك ، تم عرض هذه المحفزات في منتصف شاشة الكمبيوتر ، وبالتالي تم تسليمها إلى مركز المجال البصري.
ومن المثير للاهتمام أن عددا أقل من المرضى كانوا قادرين على تسمية الحرف المركزي ، مقارنة بالضوابط الصحية.
بشكل جماعي ، يقدم هذا العمل دليلا على توسع الازدحام - عادة ما يكون مشكلة فقط في المحيط - إلى الرؤية المركزية ، ويقدم تفسيرا محتملا لصعوبات القراءة التي يواجهها بعض المرضى التنكسيين العصبيين.
لقد شاهدت للتو فيديو JoVE حول الازدحام المحيطي. الآن ، يجب أن تفهم كيفية التعامل مع تباعد الحروف للتحقيق في هذه الظاهرة ، وجمع وتفسير بيانات الرؤية. بالإضافة إلى ذلك ، يجب أن تفهم كيفية تطبيق الازدحام على مناطق أخرى ، مثل تصميم الإعلانات المنبثقة.
شكرا للمشاهدة!
View the full transcript and gain access to JoVE Science Education videos
Q1: What is visual crowding and why does it occur in peripheral vision?
Visual crowding is an inability to recognize objects in clutter, especially in the periphery of your visual field. It occurs because the retina has fewer light-sensitive cells outside the fovea, and the visual cortex dedicates fewer neurons to peripheral stimulation. When flanking objects surround a target letter, they interfere with recognition, making the central character unrecognizable despite being clearly visible when isolated.
Q2: How do eccentricity and inter-stimulus spacing affect crowding in experiments?
Eccentricity measures the distance from the central letter to the fixation point, determining how peripheral the stimulus appears. Inter-stimulus spacing measures the distance between the central consonant and flanking letters. Together, these variables control relative spacing—the ratio of inter-stimulus spacing to eccentricity—which determines whether crowding occurs and how severely it impacts letter recognition accuracy.
Q3: What is Bouma's rule and what does it predict about crowding?
Bouma's rule states that inter-stimulus spacing must be at least half the size of eccentricity to prevent crowding. Research shows participants accurately identify central letters only when relative spacing equals 0.5 or greater. At ratios below 0.5, recognition drops dramatically, confirming that flanking letters must maintain sufficient distance relative to their peripheral location to remain distinguishable.
Q4: How is crowding being applied to improve driving safety?
Researchers have found that crowding affects driver perception of pedestrians. When multiple objects—cars, traffic cones, or signs—clutter the visual field, drivers may misidentify or fail to notice pedestrians in peripheral vision. This work has encouraged safety improvements like creating clear, well-lit crosswalks to reduce visual clutter and help drivers perceive pedestrians more effectively.
Q5: Why do web developers design pop-up ads with minimal text and moving elements?
Pop-up ads are designed with bright, moving elements rather than dense text because crowding makes text unrecognizable when it appears in peripheral vision. Moving elements attract eye fixation, causing viewers to look directly at the advertisement. This design strategy exploits how peripheral vision works, ensuring the ad captures attention and increases the likelihood users will click on it.
Q6: What does crowding in central vision suggest about neurodegenerative diseases?
Research with neurodegenerative disease patients shows crowding can expand from peripheral to central vision. When closely-spaced letter trios appear at the center of the visual field, fewer patients with conditions similar to Alzheimer's accurately identify the central letter compared to healthy controls. This expansion of crowding into central vision may explain reading difficulties some neurodegenerative patients experience.
Q7: How do researchers measure crowding effects in letter-based experiments?
Researchers present participants with three equally-spaced consonants in peripheral vision while they fixate on a central cross. After each stimulus disappears, participants type the central letter they perceived. The dependent variable is the percentage of trials with correct identification across different relative spacing values. This method reveals the threshold at which inter-stimulus spacing prevents crowding, supporting measuring just noticeable differences in visual perception.