Spatial-Cueing-Paradigma
Quelle: Labor von Jonathan Flombaum, Johns Hopkins University
Achtung bezieht sich auf die begrenzte menschliche Fähigkeit, einige Informationen zur V…
1. Ausrüstung
- Das Experiment erfordert einen Computer und Experiment-Umsetzung-Software wie z. B. E-Prime oder eine Programmierumgebung wie MATLAB oder PsychoPy.
2. Anregung und Experiment Design
- 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.
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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- Insgesamt erscheinen die Buchstaben gleich oft auf rechts oder links.
- 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).
- 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.
- 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).
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. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
3. Durchführung des Experiments
- Um das Experiment auszuführen, 10 bis 20 Teilnehmer zu rekrutieren.
- 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.
- Sitz des Teilnehmers vor dem Test Computer mit ihrer Stuhllehne 60 cm vom Monitor entfernt.
- Erklären Sie die Anweisungen, um sie im Detail:
- "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?"
- 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.
4. Analyse der Ergebnisse
- 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.
- 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.
- 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.
- 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. - 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.
- 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:
- 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.
- 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.
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. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
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!
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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.