在受控实验室条件下呈现真实物体的方法
June 21st, 2019
我们描述了在严格控制的实验条件下呈现真实世界对象和相同物体的匹配图像的方法。这些方法在决策任务的上下文中描述,但相同的实际方法可以扩展到其他认知领域,如感知、注意力和记忆。
在这里，我们描述了将现实世界引入实验室的方法。如何在严格控制的查看条件下准备和呈现真实对象并匹配相同项目的二维图像。目前人类视觉知识来自依赖计算机化二维图像形式的刺激的研究。
然而，目前还不清楚物体的图像是否触发与真实物体相似的基本认知和神经过程。虽然在实验环境中处理实际对象带来了许多实际挑战，但这种方法将产生对自然主义视觉基础机制的重要新见解。在这里，我们比较决策环境中的实际对象和图像视觉。
然而，一般的方法可以扩展，以研究其他认知过程，如感知，记忆，或注意力。首先为转盘创建一个直径为两米的圆形木基，并具有一个带 20 个插槽的圆形中央核心。创建 20 个分隔线，将每个分隔线滑入转盘的中心核心，形成 20 个单元格。
将型芯放在旋转油缸顶部，便于旋转。在转盘和参与者之间创建一个垂直分区，使其距离转盘 26 厘米，为分区后面放置 LCD 计算机监视器。在分区中构造光圈，并确保光圈的宽度可调，以便在最后设置中，参与者一次只能在转盘上看到一个项目。
接下来，在转盘和分区之间放置一个滑动平台和参与者监视器，以便显示格式条件之间快速转换。为实验者监视器使用小桌子或架子。将键盘托盘连接到鼠标的转盘底座，直接位于分区的光圈下方。
然后，在转盘和墙壁两侧之间连接一个窗帘，以防止参与者在实验过程中查看刺激物和实验者。转盘组装完毕后，获得60种受欢迎的零食。打开每个食物的包装，将包装和部分食物放在盘子里。
接下来，在转盘上放置一盘食物，并准备在转盘上拍摄刺激，使二D图像中的刺激的背景与真正的食物对应物相匹配。为此，请将相机放在距离转盘边缘 50 厘米的三脚架上。真实对象和匹配的图像必须在参与者的远距离内。
最后，在保持测试室的照明源常数的同时，使用相机以恒定的 f-stop 和快门速度拍摄转盘上的真实食物。尽可能将整体亮度、着色图案和镜面高光与显示格式相匹配。首先使用实验软件创建脚本，该脚本将随机交联真实和图像试验。
在实验开始之前，请列出要放在转盘上的实际项目以及按什么顺序放置的脚本列表。然后，按正确的顺序将真实项目放在转盘上。将监视器放在光圈中，并确保所有其他项目和实验者从参与者的视野中屏蔽。
接下来，让学员坐在距离转盘约 50 厘米处，并在测试室播放白噪声。给参与者戴上遮挡眼镜，并确保它们处于封闭的不透明状态。查看实验器监视器，了解即将进行的试验将处于什么状态。
在真实物体试验中，通过滑动平台将参与者监视器从观看孔圈中收回，以便学员在转盘上可以看到真实物体。通过按下按钮发出计算机命令，以触发眼镜的打开和关闭，使真正的食物在转盘上可见三秒钟。合上眼镜后，将参与者监视器放回光圈前面，然后按一键打开眼镜，让参与者做出响应。
让眼镜在参与者进入其响应后自动关闭。然后，检查实验器监视器，为下一次试验准备刺激，然后按一键推进到下一次试验。对于二-D 图像试验，请将 LCD 监视器放在查看光圈内。
将显示器留在查看孔圈中，然后按一键打开眼镜，让参与者做出响应。确保下一个刺激方案已准备就绪，然后按一键推进到下一次试验。最后，在测试完成后，感谢学员参与研究，并询问他们是否对研究有任何疑问。
结果显示，货币出价与食品偏好评级之间有着密切的正向关系，而对食品的出价更高，而食品的出价更受到人们的强烈支持。重要的是，显示格式有一个重要的主要效果，即对真实食品的出价大于匹配的食物图像的出价。同样，投标与实际热量密度之间有着显著的正关系，对热量密度较高的食品的投标也较高。
有效显示格式与热量密度之间没有显著的相互作用。必须尽可能密切地匹配真实对象和图像的外观，以及每次试验期间事件的时间。未来的研究可以通过在单目观察条件下呈现真实物体来评估立体的影响，或者通过操纵刺激的可伸缩性来检验效果的机制。
例如，使用类似的方法，我们显示真实对象比匹配的二维或三维图像更吸引注意力，但仅在实际对象触手可及时。
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概览
本文描述了在受控实验环境中呈现现实世界的物体及其匹配图像的方法。重点是决策任务，对理解感知、注意力和记忆有所启示。
关键研究组成部分
科学领域
- 神经科学
- 认知心理学
- 实验方法
背景
- 传统研究常使用计算机化的二维图像。
- 图像与真实物体触发的认知和神经过程尚未完全理解。
- 在实验环境中使用真实物体带来实际挑战。
- 通过这种方法可以获得对自然视觉机制的洞察。
研究目的
- 比较真实物体和图像对决策的影响。
- 探索自然视觉所涉及的潜在认知过程。
- 通过现实世界的刺激增强对人类视觉的理解。
使用的方法
- 为实验室环境准备真实物体。
- 在受控条件下展示匹配的二维图像。
- 实施决策任务以评估认知反应。
- 比较对真实物体和图像的反应。
主要结果
- 真实物体可能引发与图像不同的认知反应。
- 从现实世界的刺激可以得到决策过程的洞察。
- 研究强调了认知研究中背景的重要性。
- 研究结果表明对各种认知领域可能有影响。
结论
- 现实世界的物体提供了对认知机制的宝贵洞察。
- 未来研究应考虑在实验设计中使用真实物体。
- 这种方法可以增强对感知、注意力和记忆的理解。
常见问题
Executive Industry Relevance
Understanding how real-world stimuli influence decision-making provides critical insights for target validation in neuroscience and behavioral pharmacology. This method enables mechanistic de-risking by isolating perceptual variables that affect cognitive processing, supporting predictive confidence in early discovery. By comparing responses to tangible objects versus images, researchers can assess translational relevance of sensory inputs in disease-relevant systems.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Interrogates whether neural pathways engaged by real objects differ from those activated by images, clarifying target engagement mechanisms.
- Operational Value: Enables biological de-risking through controlled comparison of stimulus formats in decision-making paradigms.
- Predictive Value: Supports portfolio triage by identifying whether target modulation yields consistent effects across ecologically valid and artificial stimuli.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Prepares validated biological systems for downstream workflows by establishing baseline responses to real versus imaged stimuli.
- Operational Value: Addresses assay standardization and reproducibility through tightly controlled viewing conditions and matched luminance across formats.
- Scalability: Highlights platform reuse via interleaved trial designs that allow rapid transitions between real and image conditions.
Translational & Preclinical Research
- Translational Continuity: Describes how real-world stimulus presentation bridges discovery through preclinical validation by testing naturalistic vision mechanisms.
- Biomarker Alignment: Supports translational biomarker development when linked to decision-making outputs like willingness-to-pay or preference ratings.
- Risk-Adjusted Advancement: Informs go/no-go decisions by revealing whether target effects persist under ecologically valid conditions.
Pipeline & Workflow Integration
This method positions within the discovery continuum from hypothesis testing in early biology to assay readiness in screening, supporting lead identification through quantifiable behavioral outputs.
- Discovery Biology: Explains how the method supports hypothesis testing by isolating the independent variable of stimulus format (real vs. image) while controlling for visual appearance.
- Screening: Describes assay readiness through quantitative outputs such as bidding behavior and preference ratings that enable compound or condition comparison.
- Analytics: Highlights measurements like willingness-to-pay and caloric density correlations that help teams compare stimulus-driven responses across conditions.
- Translational Research: Connects the method to preclinical continuity by demonstrating how real-object stimuli can model naturalistic vision in disease-relevant systems.
- Enterprise Reuse: Frames the method as a reusable capability for studying perception, attention, or memory beyond food valuation, reducing redundant setup costs.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Predictive confidence in target validation through reduction of mechanistic ambiguity between artificial and natural stimuli.
- Operational Value: Standardization, reproducibility, and scalability achieved via rotating turntable, aperture masking, and interleaved trial scripting.
- Strategic Value: Better go/no-go decisions, capital efficiency, and reduced late-stage biological risk by validating targets under ecologically valid conditions.
- Portfolio Impact: Risk-adjusted prioritization and advancement decisions based on whether target effects generalize from images to real-world objects.
Implementation Considerations
- Required scientific expertise in experimental design, stimulus control, and behavioral testing paradigms.
- Instrumentation and analytical infrastructure needs including rotating turntable, adjustable aperture, occlusion glasses, and synchronized monitoring systems.
- Cross-team standardization requirements for stimulus preparation, luminance matching, and trial scripting across laboratories.
- Adaptation considerations across model systems such as varying object size, reachability, and sensory modality (e.g., monocular vs. binocular viewing).
- Practical limitations including setup complexity, stimulus degradation over time, and constraints on object size and weight due to turntable mechanics.
