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. Ausrüstung
<ol>
	<li>Das Experiment erfordert einen Computer und Experiment-Umsetzung-Software wie z. B. E-Prime oder eine Programmierumgebung wie MATLAB oder PsychoPy.</li>
</ol>
2. Anregung und Experiment Design
<ol>
	<li>Das Experiment beinhaltet kurze Studien, in denen Teilnehmer müssen erkennen und melden eine kurze visuelle Ziel. Jede Prüfung besteht aus drei Frames. Abbildung 1 zeigt die Frames.</li>
</ol>
<img alt="Figure 1" src="/files/ftp_upload/10210/10210fig1.jpg"> 
Abbildung 1: Abfolge von Ereignissen in das spatial-Cueing-Paradigma verwendet, um die Folgen der visuellen Aufmerksamkeit messen. Jede Verhandlung beginnt ebenso wie im Rahmen einer, mit einer zentralen Fixierung Kreuz und zwei grünen Kästchen auf beiden Seiten angezeigt. In Frame 2 wird die Fixierung Kreuz durch ein Pfeil auf eines der beiden Felder (50 % der Zeit jedes) ersetzt. Zu guter Letzt in Frame drei ein Brief ist entweder gezeigt ein L oder ein T-in einem der beiden Boxen. In dem gezeigten Beispiel ist der Buchstabe l ein. Im rechten Fensterbereich Beispiel erscheint der Buchstabe in der Box, auf die der Pfeil zeigt produzieren eine kongruente Testversion. Im Panel auf der linken Seite erscheint der Buchstabe gegenüber den Pfeil, produzieren eine inkongruente Studie. Die Maßnahme von Interesse ist die benötigte Zeit einen Teilnehmer zu einer richtigen Antwort (Reaktionszeit), insbesondere die durchschnittliche Differenz zwischen kongruente und inkongruente Studien.
<ol start="2">
	<li>Im Rahmen eines gibt es zwei grüne Kästen, 1,0 Zoll x 1,0 Zoll auf beiden Seiten des Displays, vertikal zentriert. Darüber hinaus gibt es eine rote Fixierung Kreuz gemacht von 0,5 Zoll lange Schlangen, befindet sich genau in der Mitte des Displays. Die grünen Felder sollte etwa 1,5 Zoll weg von den Rändern des Displays.</li>
	<li>In den zweiten Rahmen wird die Fixierung Kreuz durch ein Stichwort, einen Pfeil ersetzt, der auf eines der beiden grünen Kästchen zeigt. Machen Sie den Pfeil rot und leicht zu sehen, wie in Abbildung 1dargestellt.</li>
	<li>In frame drei, ein ' t ' oder 'L' ist eines der beiden Felder hinzugefügt, und der Pfeil aus zwei Rahmen wird durch das Wiederauftauchen der Fixierung Kreuz ersetzt.<ol>
		<li>Aufgabe des Teilnehmers ist anzugeben, ob die Buchstaben in die Box ein 'L' oder ein ' t ist ' mit den entsprechenden Tasten. Jeder Buchstabe erscheint 50 % der Zeit.</li>
		<li>In 80 % der Versuche erscheint der Buchstabe in der Box, auf die der Pfeil im Rahmen zwei verweist. Diese sind kongruente Studien genannt. In den verbleibenden 20 % der Versuche erscheint der Buchstabe in die entgegengesetzte Richtung des Pfeils. Diese nennt man inkongruente Studien.</li>
		<li>Insgesamt erscheinen die Buchstaben gleich oft auf rechts oder links.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Sequenz das Experiment, so wie beschrieben um die richtigen Proportionen kongruente und inkongruente Studien in zufälliger Reihenfolge enthalten. Insgesamt 400 Studien umfassen (320 kongruent und 80 inkongruente).</li>
	<li>Rahmen einer sollte in jeder Prüfung für 100 ms, 2 Rahmen für 100 ms vorhanden bleiben und Frame drei bleiben vorhanden, bis eine Antwort aufgezeichnet wird.</li>
	<li>Zu guter Letzt achten Sie darauf, programmieren Sie das Experiment, relevante Daten zu sammeln. Die Ausgabedatei muss einen Header wie gezeigt in der Tabelle in Abbildung 2, wobei jede Zeile einschließlich der Daten aus einer Studie: die Prüfungsnummer, die Position des Buchstabens, die (links oder rechts), die bestimmten Buchstaben erschienen, die (L oder T), erschien die Studie war kongruent oder inkongruent (genannt des Zustands), der Tastendruck gemacht durch den Teilnehmer , und vor allem der Reaktionszeit-die Zeit, für die Teilnehmer zu einem Tastendruck, gemessen ab dem Beginn des Schreibens. (Diese Zahl sollte in ms aufgezeichnet, und voraussichtlich zwischen 50 und 500).</li>
</ol>
<img alt="Figure 2" src="/files/ftp_upload/10210/10210fig2.jpg"> 
Abbildung 2: Beispieltabelle für die Organisation der Datenausgabe in einem räumlichen Cueing-Experiment. Die primäre Maßnahme von Interesse ist die Reaktionszeit auf jede Prüfung. Darüber hinaus die Bedingung muss aufgezeichnet werden, um die Reaktionszeit in kongruente und inkongruente Studien zu vergleichen, und Schrifttyp und Antwort gegeben sind notwendig, um die Genauigkeit der Antwort bewerten. Es ist auch eine gute Idee, Brief Stellung um sicherzustellen, dass die Prüfungen in den richtigen Proportionen erscheinen aufnehmen. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/10210/10210fig2large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
3. Durchführung des Experiments
<ol>
	<li>Um das Experiment auszuführen, 10 bis 20 Teilnehmer zu rekrutieren.</li>
	<li>Wenn ein Teilnehmer im Labor eingeht, erklären Sie, dass das Experiment tun sie entworfen, um die Art der visuellen Aufmerksamkeit zu untersuchen, und bitten sie um eine Einwilligung nach Vereinbarung abzuschließen.</li>
	<li>Sitz des Teilnehmers vor dem Test Computer mit ihrer Stuhllehne 60 cm vom Monitor entfernt.</li>
	<li>Erklären Sie die Anweisungen, um sie im Detail:<ol>
		<li>"Jeder Versuch dieses Experiments werden mehr oder weniger das gleiche. Sie sehen eine rote Fixierung zu Beginn jeder Prüfung zu überqueren. Es ist wichtig, dass Sie Ihre Augen an dieser Position fixiert, zu allen Zeiten halten. Nach 100 ms wird die Fixierung Kreuz mit einem roten Pfeil auf eines der zwei grünen Kästchen, die auch in der Anzeige werden ersetzt. Schließlich, nach 100 ms, der Pfeil verschwindet und erscheint ein Buchstabe in einer der beiden Boxen. Es werden immer ein L oder ein T, und Ihre Aufgabe ist zu berichten, welche man es den entsprechenden Schlüssel verwendet wird. Wir möchten Sie zu einem Tastendruck so schnell wie möglich, ohne Einbußen bei der Genauigkeit, so es eine gute Idee ist, Ihren rechten Zeigefinger auf die L-Taste zu halten und Ihren Zeigefinger auf den T-Schlüssel zu allen Zeiten. Nachdem Sie eine Antwort haben, werden eine halbe Sekunde Verzögerung bevor die nächste Verhandlung beginnt. Beachten Sie, dass der rote Pfeil nicht immer auf den Ort zeigt wo der Brief schließlich angezeigt wird. Führen Sie 400 Studien des Experiments, die nur etwa 5 bis 10 Minuten dauern sollte. Es wird eine kurze Pause von zwei Minuten, wenn Sie auf halbem Wege sind. Haben Sie noch Fragen?"</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Einmal alle Fragen beantworten, starten Sie das Programm und beobachten die Teilnehmer für ein paar Versuche, um sicherzustellen, dass sie die Anweisungen verstanden. Dann lassen Sie den Prüfraum, bis das Experiment abgeschlossen ist.</li>
</ol>
4. Analyse der Ergebnisse
<ol>
	<li>Ihr Programm sollte automatisch füllen die Zellen in der Tabelle Ihre Ergebnisse für jeden Teilnehmer im Laufe des Experiments. So haben Sie am Ende des Experiments, eine Tabelle mit 400 Zeilen repräsentieren 400 Studien für jeden Teilnehmer.</li>
	<li>Überprüfen Sie zunächst, dass die Antworten korrekt sind. Zu diesem Zweck hinzufügen einer Spalte der Tabelle mit dem Namen Genauigkeit. Abbildung 3 zeigt eine besiedelte Datentabelle.<ol>
		<li>Vergleichen Sie, um festzustellen, ob die Antwort richtig war, Antworten mit der tatsächlichen Identität der Buchstaben gezeigt. Daran erinnern Sie, dass die Tabelle eine Spalte für jede davon enthält.<ol>
			<li>Excel (oder andere Software) ist in der Lage, automatisch zu bestimmen, ob die Antworten richtig sind, durch Eingabe der folgenden Formel in der neuen Spalte mit dem Namen Genauigkeit: = Wenn ("Schrifttyp" = "Beantwortet", 1, 0) Dies bedeutet, dass wenn das Zeichen in der Spalte Typ der Brief das gleiche wie in der Spalte Antwort gegeben ist, es wird eine 1 in der Spalte Genauigkeit. Andernfalls wird eine 0, eine falsche Antwort gibt.</li>
			<li>Durchschnittliche Genauigkeit für jeden Teilnehmer durch Mittelung gemeinsam die Werte in der neuen Spalte Genauigkeit zu berechnen. Wenn der Anteil der richtigen Antworten für einen Teilnehmer weniger als 0,8 ist, nicht weiter analysieren Sie die Teilnehmer Ergebnisse; Dies deutet darauf hin, dass die Teilnehmer entweder die Anweisungen missverstanden, oder nicht Wert legen auf präzise Ausführung.</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Jetzt kann das Maß der Zinsen berechnet werden. Durchschnittliche zusammen die Reaktionszeit für einen Teilnehmer in der kongruenten Studien, und separat in der inkongruenten Studien. Dann berechnen Sie eine kongruente und inkongruente Durchschnitt für alle Teilnehmer zusammengefasst.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
<img alt="Figure 3" src="/files/ftp_upload/10210/10210fig3.jpg"> 
Abbildung 3. Eine Datentabelle, bevölkert mit Ergebnissen aus 25 räumliche Cueing-Studien. In der letzte Spalte beschriftet "Genauigkeit" wurde hinzugefügt, nachdem das Experiment beendet war, und eine Formel verwendet wurde, um eine Prüfung der Genauigkeit zu automatisieren. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/10210/10210fig3large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>

Da es in den späten 1970er Jahren eingeführt wurde, hat die spatial-Cueing-Aufgabe weit von Forschern, beispielsweise eingesetzt um die Arten von Reizen zu identifizieren, die automatisch auf Verschiebung verursachen könnten. Zum Beispiel haben Forscher untersuchten, ob helle Lichtblitze und laute Geräusche automatisch Aufmerksamkeit verursachen zu verlagern. In diesen Experimenten werden die Buchstaben, die identifiziert werden müssen manchmal unerwartete Lichter und Klänge voraus. Forscher können dann Erkennung Geschwi...

spatial-cueing-paradigma

Quelle: Labor von Jonathan Flombaum, Johns Hopkins University
Achtung bezieht sich auf die begrenzte menschliche Fähigkeit, einige Informationen zur Verarbeitung auf Kosten andere Reize in der Umgebung wählen. Aufmerksamkeit ist in allen Sinnesmodalitäten: Vision, hören, berühren, auch Geschmack und Geruch. Es ist aber in den meisten Fällen in den visuellen Bereich untersucht. Eine gängige Methode, visuellen Aufmerksamkeit zu studieren ist mit einem räumlichen Cueing-Paradigma. Dieses Paradigma erlaubt Forschern, die Folgen der visuellen Aufmerksamkeit in einigen Orten und andere nicht zu messen. Dieses Paradigma wurde von Psychologe Michael Posner in den späten 70er und frühen 80er Jahren in einer Reihe von Papieren, in denen er auf ein Spotlicht, verglich gezielt beleuchten einen Teil einer Szene, entwickelt. 1,2 dieses Video demonstriert Standardverfahren für eine räumliche Cueing-Experiment, visuellen Aufmerksamkeit zu untersuchen.

Abbildung 4 zeigt die durchschnittliche Reaktionszeit für eine Gruppe von Teilnehmern, kongruente und inkongruente Studien zu vergleichen. Teilnehmer waren im Durchschnitt etwa 200 ms schneller in kongruenten Studien zu reagieren. Dies zeigt die Vorteile der Ort, wo man besucht, und die Kosten auf andere Standorte zugeordnet. Der Pfeil erhielten die Teilnehmer 80 % zuverlässige Informationen, wo der Buchstabe in jeder Studie erscheinen würde, so Teilnehmer visuellen Aufmerksamkeit zu den Positionen, die ...

Spatial-Cueing-Paradigma

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

Unsere Fähigkeit, bestimmte Informationen in einer Umgebung auszuwählen, um sie zu verarbeiten, während wir andere Reize ignorieren, wird als Aufmerksamkeit bezeichnet. Visuelle Aufmerksamkeit kann entweder offen sein, bei der die Augen bewusst auf ein Objekt gerichtet sind, wie z.B. ein aufgehender Vollmond, oder verdeckt, bei der eine Person etwas bemerkt, das sie nicht direkt betrachtet. Zum Beispiel könnte eine Person auf ein Schild starren, das auf die linke Seite einer Weggabelung zeigt. Sie werden jedoch immer noch eine Eule in der Nähe weiter unten auf diesem Weg erkennen, denn das ist die Richtung, in die sie gehen sollen. Dieses Konzept wird als räumliches Cueing bezeichnet, bei dem die verdeckte Aufmerksamkeit durch ein bestimmtes Signal verschoben wird. Basierend auf früheren Arbeiten des Psychologen Michael Posner zeigt dieses Video, wie eine computergestützte räumliche Cueing-Aufgabe ausgeführt wird, einschließlich der Interpretation von Daten, die ein Maß für verdeckte visuelle Aufmerksamkeitsreaktionszeiten in kongruenten und inkongruenten Studien untersuchen. In diesem Experiment müssen die Teilnehmer kurze visuelle Ziele erkennen und melden, die den Fokus und die anschließenden Aufmerksamkeitsverschiebungen zeigen. Bei jedem Versuch werden die Teilnehmer gebeten, drei Frames zu beobachten, die der Reihe nach auftreten: In Frame 1 ein rotes Fixationskreuz aus ?-in. lange Linien, befindet sich in der Mitte des Displays. Zwei grüne Kästchen mit einer Größe von jeweils 1 x 1 Zoll sind vertikal zentriert, 1,5 Zoll. von den Rändern des Displays entfernt. Nach 100 ms erscheint das zweite Bild für die gleiche Dauer, aber dieses Mal wird das Fixationskreuz durch einen roten Pfeil ersetzt, der auf eines der beiden grünen Felder zeigt. Im dritten Frame wird der Queue-Pfeil gleichzeitig durch das Fixationskreuz ersetzt. In der Hälfte der Versuche wird der Buchstabe "T" in eines der beiden Felder eingefügt, während die andere Hälfte den Buchstaben "L" enthält; Beide sind gleichmäßig verteilt. Die Teilnehmer werden gebeten, den gezeigten Buchstaben zu identifizieren. Nach jeder Reaktion tritt ein kurzes 500-ms-Intervall zwischen den Versuchen auf, und die Sequenz wird für insgesamt 400 Versuche wiederholt. Hier besteht der Trick darin, dass sie entweder kongruent sind, wobei der Buchstabe in 80 % der Fälle in dem Feld erscheint, auf das der Pfeil zeigt, oder inkongruent, wo er in 20 % der Versuche entgegengesetzt zur Pfeilrichtung erscheint. Die abhängige Variable ist dann die Zeit, die ein Teilnehmer benötigt, um eine korrekte Antwort über alle Versuchstypen hinweg zu geben, was erreicht wird, indem er einfach den im Feld angezeigten Buchstaben auswählt, unabhängig von der Seite. Es wird erwartet, dass die Teilnehmer während kongruenter Studien im Durchschnitt schneller reagieren als in inkongruenten, was die Vorteile zeigt, die mit der Angabe der räumlichen Position verbunden sind, auf die man seine Aufmerksamkeit richten sollte. Öffnen Sie zur Vorbereitung des Experiments das Softwareprogramm, und überprüfen Sie, ob das räumliche Cueing-Paradigma korrekt funktioniert. Nachdem Sie die Teilnehmer rekrutiert haben, bringen Sie jeden einzelnen ins Labor und erklären Sie, dass die Aufgabe dazu dient, die Natur der visuellen Aufmerksamkeit zu untersuchen. Bevor Sie fortfahren, bitten Sie sie, eine Einwilligungserklärung auszufüllen. Zu Beginn setzen Sie den Teilnehmer vor den Testcomputer, wobei die Rückenlehne seines Stuhls 60 cm vom Monitor entfernt ist. Erklären Sie die Aufgabenanweisungen und beantworten Sie alle Fragen. Wenn der Teilnehmer bereit ist, lassen Sie ihn das Programm starten, indem Sie die Leertaste drücken. Beobachten Sie sie über einige Versuche, um sicherzustellen, dass sie entweder die Taste "L" oder "T" drücken, sobald der Buchstabe auf dem Bildschirm erscheint. Verlassen Sie den Testraum, während sie die 400 Versuche abschließen. Geben Sie nach der Hälfte des Experiments eine Pause von 2 Minuten ein, sodass die Gesamtzeit der Aufgabe weniger als 10 Minuten beträgt. Um mit der Datenanalyse zu beginnen, rufen Sie zunächst die erfassten Daten ab, die ursprünglich in eine Ausgabedatei programmiert wurden. Beachten Sie, dass Daten für die folgenden Elemente automatisch in die Tabelle eingetragen werden sollten: die Testnummer, die Buchstabenposition, die Buchstabenart, die Bedingung, die tatsächliche Antwort des Teilnehmers und vor allem die Reaktionszeit, gemessen vom Beginn des Buchstabens bis zum Tastendruck. Überprüfen Sie als Nächstes, ob die bereitgestellten Antworten korrekt sind, indem Sie der Tabelle eine Spalte mit dem Namen "Genauigkeit" hinzufügen. Um diese Spalte auszufüllen, erstellen Sie eine Formel, um den "Buchstabentyp" mit der "gegebenen Antwort" zu vergleichen, sodass eine 1 für eine richtige Antwort und 0 für eine falsche Antwort steht. Stellen Sie nun sicher, dass die gemittelten Gesamtgenauigkeitswerte für jeden Teilnehmer über 0,8 liegen, um sicherzustellen, dass die Teilnehmer die Aufgabenanweisungen verstanden haben. Um die Daten zu visualisieren, stellen Sie die durchschnittlichen Reaktionszeiten der Teilnehmer nach Versuchstyp grafisch dar. Beachten Sie, dass sie in kongruenten Studien etwa 200 ms schneller reagierten als in inkongruenten Studien. Dieser Unterschied deutet darauf hin, dass der Pfeil die Teilnehmer dazu veranlasste, sich auf einen bestimmten räumlichen Ort zu konzentrieren, was es ihnen ermöglichte, den Buchstaben, wenn er dort erschien, schneller zu verarbeiten und zu identifizieren. Nachdem Sie nun mit der Planung eines Experiments zur Untersuchung des räumlichen Hinweises vertraut sind, wollen wir uns ansehen, wie Forscher Variationen des Paradigmas verwendet haben, um zu untersuchen, wie sich die Aufmerksamkeitsfähigkeit bei Hirnverletzungen zusammen mit Veränderungen der Aufgabenanforderungen ändert. Untersuchungen mit funktioneller Magnetresonanztomographie zeigten, dass Regionen innerhalb des Parietallappens an der Fähigkeit beteiligt sind, die Aufmerksamkeit auf einen räumlichen Ort zu richten. Bei Patienten mit fokalen Schäden aufgrund von Schlaganfällen oder Tumoren entdeckten Posner und Kollegen, dass die Reaktionszeiten in inkongruenten Studien länger waren als in kongruenten Studien und insbesondere im Vergleich zu neurologischen Kontrollen mit Läsionen außerhalb des parietalen Bereichs, die die funktionelle Bedeutung dieser Region bestätigen. Wie Sie bereits gelernt haben, führt die Einbeziehung von Hinweisen in die Aufgabe zu vorausschauenden Gedanken darüber, worauf Sie Ihre Aufmerksamkeit richten sollten, auch wenn diese Erwartungen möglicherweise nicht erfüllt werden. Forscher haben das Paradigma angepasst, um die Arten von Reizen zu identifizieren, wie z. B. unerwartete helle Blitze, die automatisch eine Verschiebung der Aufmerksamkeit bewirken können. Solche Modifikationen könnten Personen zugute kommen, die Schwierigkeiten haben, sich unter eingeschränkten Anforderungen zu konzentrieren, wie z. B. Menschen mit Aufmerksamkeitsdefizit-Hyperaktivitätsstörung. Sie haben gerade die Einführung von JoVE in das räumliche Cueing gesehen. Jetzt sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie man ein verdecktes visuelles Aufmerksamkeitsparadigma entwirft und durchführt und wie man Aufmerksamkeitsanforderungen analysiert und interpretiert, wenn Signale sowohl erwartet als auch nicht übereinstimmen. Danke fürs Zuschauen!

Education

Lehre

JoVE Science Education

Psychology

Psychologie

Sensation and Perception

Empfindung und Wahrnehmung

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

Diese Sammlung befasst sich mit einer Vielzahl von Verfahren, mit denen man untersucht, wie das Gehirn unsere komplexe sensorische Welt verarbeitet und Probleme löst, die das Bewusstsein und die visuelle, taktile und auditive Wahrnehmung betreffen.

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 ...

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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 ...

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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 ...

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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. ...

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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 ...

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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 ...

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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 ...

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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
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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 ...

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

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