Wie Erstellen und Verwenden von Binocular Rivalry

Jedes unserer Augen sieht normalerweise ein leicht anderes Bild, und das Gehirn kombiniert diese beiden Bilder zu einer einzigen kohärenten Darstellung. Wenn den Augen jedoch Bilder präsentiert werden, die sich ausreichend voneinander unterscheiden, entsteht ein Muster von Wahrnehmungsänderungen, bei denen ein Bild die Wahrnehmung dominiert, während das andere unterdrückt wird. Die Dominanz wechselt in der Regel alle paar Sekunden zwischen den beiden Bildern.

Dieses Wahrnehmungsphänomen ist als binokulare Rivalität bekannt. Um einen binokularen Rivalitätsreiz zu erzeugen, wird jedem Auge ein anderes Bild an der gleichen wahrgenommenen Stelle präsentiert. Dieses Video beschreibt mehrere kostengünstige und unkomplizierte Möglichkeiten, binokulare Rivalität zu erstellen und zu verwenden.

Hallo, ich bin David Carmel. Ich bin Postdoc am Department of Psychology der New York University. Hallo, ich bin Mike Arca und ich bin Doktorand am Department of Psychology der Princeton University.

In diesem Video beschreiben wir einige billige und unkomplizierte Möglichkeiten, binokulare Rivalität zu erzeugen und zu verwenden. Die binokulare Rivalität wird als nützlich für die Untersuchung der Wahrnehmungsselektion und des Bewusstseins sowohl in menschlichen als auch in tierischen Modellen angesehen, da unveränderliche Eingaben in jedes Auge zu Veränderungen im visuellen Bewusstsein führen. Es gibt mehrere Möglichkeiten, eine binokulare Rivalität zu erzeugen, aber Neulinge auf diesem Gebiet sind sich oft nicht sicher, welche Methode am besten zu ihren spezifischen Bedürfnissen passt.

Unser Ziel ist es hier, die Vor- und Nachteile der gängigsten Methoden zu beschreiben. Also lasst uns loslegen. Binokularer Rivalität kann dadurch hervorgerufen werden, dass jedem Auge ein unvereinbares anderes Bild an entsprechenden Netzhautstellen präsentiert wird, anstatt eines einzigen kombinierten Bildes, was Beobachter normalerweise sehen, ist ein Muster von Wahrnehmungswechseln, bei dem das Bild jedes Auges die bewusste Wahrnehmung für einen bestimmten Zeitraum dominiert, während das andere Bild unterdrückt wird.

Perioden der Dominanz und Unterdrückung kehren sich periodisch um und es gibt nur kurze Zeiträume gemischter Wahrnehmung. Binokularer Rivalismus kann verwendet werden, um mehrere wichtige Fragen zu untersuchen, z. B. auf welchen Stufen innerhalb der visuellen Verarbeitungshierarchie korrelieren neuronale Ereignisse mit bewusster Erfahrung? Wie löst das Gehirn den Wettbewerb zwischen Reizen auf und wählt aus, welchen es ins Bewusstsein bringt?

Welche Aspekte eines Bildes, das aus dem Bewusstsein verdrängt wird, können dennoch verarbeitet werden und wie kann sich eine solche Verarbeitung auf das Verhalten auswirken? Es gibt mehrere einfache Methoden, um ein binokulares Rivalitätsdisplay zu erstellen. In diesem Video werden die beliebtesten Methoden vorgestellt, einschließlich der Vor- und Nachteile der einzelnen Methoden.

Bevor wir uns mit den Methoden befassen, müssen wir uns mit der Frage der Aufrechterhaltung stabiler Jungfrauen während binokularer Rivalitätsexperimente befassen. Bevor wir auf spezifische Methoden zur Schaffung von Rivalität eingehen, ist es wichtig, das Problem der stabilen Jungfrauen zu erwähnen, das bei allen beschriebenen Methoden eine wichtige Überlegung ist. Normalerweise drehen sich unsere Augen oder machen jungfräuliche Bewegungen so, dass das gleiche fixierte Bild auf jede Fovea fällt.

Erfolgreiche Jungfrauen hängen jedoch davon ab, dass jedes Auge die gleichen Dinge sieht. Wenn jedem Auge ein völlig anderes Bild präsentiert wird, werden Jungfrauen gestört, weil das Gehirn nicht über genügend Informationen verfügt, um den richtigen Winkel der Jungfrau zu bestimmen. Dies kann die binokulare Rivalität stören, da die beiden Bilder möglicherweise nicht auf die entsprechenden Netzhautstellen fallen.

Daher sollte das Display neben den unterschiedlichen Bildern Elemente enthalten, die für beide Augen identisch sind. Dies ermöglicht es den Augen, trotz der Differenz zwischen den konkurrierenden Elementen der Bilder einen stabilen Blick zu behalten. In der Regel enthalten die identischen Elemente zur Jungfrau Stabilisieren einen Fixierungspunkt in der Mitte der konkurrierenden Bilder und einen Rahmen um die Bilder.

Der Rahmen kann entweder einheitlich oder strukturiert sein und eine beliebige Form haben, solange er in beiden Augen identisch ist. Unkorrelierte horizontale Augenbewegungen sind wahrscheinlicher als vertikale. Daher kann anstelle eines Vollbildes eine texturierte Leiste auf beiden Seiten jedes Bildes verwendet werden.

Schließlich kann in einigen Studien ein Rahmen unerwünscht sein. Wenn das Experiment beispielsweise erfordert, dass Stimuli auf einem einheitlichen Hintergrund erscheinen, ist es in solchen Fällen möglich, NUNUs-Linien oder ein Bild zu verwenden, das weiter außerhalb des Stimulus erscheint, wie z. B. Dartscheiberinge. Schauen wir uns nun an, wie man binokulare Rivalität hervorruft.

Hier werden wir drei preiswerte und unkomplizierte Optionen überprüfen, darunter eine rot-blaue Brille, das Spiegelstereoskop und eine Prismenbrille mit chromatischer Brille, entweder rot, blau oder rotgrün ist eine beliebte Methode, die von vielen Forschern bevorzugt wird, weil sie am einfachsten und billigsten zu implementieren ist, alles, was man braucht, ist eine Zellophanbrille, die in vielen Spielzeuggeschäften erhältlich ist. Hier verwenden wir eine rot-blaue Brille, die so eingerichtet ist, dass wir ein Bild vorbereiten, das nur von der blauen Pistole des Monitors angezeigt wird, und ein anderes, das an der gleichen Stelle auf dem Bildschirm nur von der roten Pistole angezeigt wird. Jede der Linsen lässt nur eines der Bilder durch, so dass die beiden verschiedenen Bilder auf die entsprechenden Netzhautstellen in den beiden Augen fallen und beginnen, miteinander zu konkurrieren.

Die beiden Bilder sollten identische Informationen wie einen Rahmen oder einen Fixierungspunkt enthalten, um stabile Jungfrauen zu gewährleisten. Diese identischen Elemente sollten in einer Farbe vorliegen, die beide Linsen durchlassen, z. B. Schwarz oder Weiß. Beachten Sie, dass diese Technik nichts mit dem Farbsehen zu tun hat.

Die Farben werden einfach verwendet, um die beiden Bilder jeweils für ein Auge zu trennen. Dies sollte auch für Beobachter mit abnormalem Farbsehen funktionieren. Zu den Vorteilen der Verwendung einer rot-blauen Brille gehören, dass die Ausrüstung sehr günstig ist und die Reize sehr einfach vorzubereiten sind.

Eine rot-blaue Brille kann problemlos mit allen bildgebenden Verfahren, einschließlich der MRT, verwendet werden. Und schließlich ist bei einer rot-blauen Brille keine Kopfstabilisierung oder individuelle Anpassung des Sehgeräts für jeden Betrachter erforderlich. Zu den Nachteilen gehört, dass jedes Bild nur Schattierungen einer einzigen Farbe enthalten kann, also keine chromatischen Reize.

Die Linsen sind nicht perfekt, so dass immer etwas durchscheint und jedes Auge etwas vom Bild des anderen Auges sieht. Dies führt zu einem Problem für die Behauptung, dass das unterdrückte Bild völlig unsichtbar war. Das Durchbluten kann durch die Verwendung von mehr als einem Filter reduziert werden.

Zum Beispiel funktioniert das Tragen von zwei Brillen übereinander und schließlich eine rot-blaue Brille nicht gut mit den meisten aktuellen Eyetrackern. Kommen wir nun zur Spiegel-Stereoskop-Methode. Spiegel können leicht so aufgestellt werden, dass sie jedem Auge des Betrachters ein anderes Bild liefern.

Bereiten Sie zunächst zwei verschiedene Bilder vor, die einige identische Elemente enthalten, und zeigen Sie sie nebeneinander auf einem Monitor an. Ein Spiegelstereoskop ist einfach zu konstruieren, so dass man nur vier Spiegel und Ständer benötigt, um sie in Position zu bringen. Zwei Spiegel, so dass sich jeder in der Nähe eines Auges und in einem Winkel von 45 Grad zur Blickrichtung dieses Auges befindet, verwenden eine Kinnstütze, um die Position des Kopfes des Betrachters zu stabilisieren.

Platzieren Sie einen weiteren Spiegel auf jeder Seite jedes der ersten beiden Spiegel in einem 45-Grad-Winkel, so dass jedes Bild auf eine entsprechende Stelle in jedem Auge fällt. Die unterschiedlichen Bilder sollten nun miteinander konkurrieren. In den meisten Fällen ist es zweckmäßig, eines von mehreren handelsüblichen Stereoskopen zu verwenden.

Die Augen jedes Beobachters sind ein wenig anders, so dass es bei der Platzierung eines Beobachters vor dem Display notwendig sein kann, die Winkel des Spiegels anzupassen, um stabile Jungfern zu erhalten. Bei der Verwendung eines Spiegelstereoskops ist es wichtig sicherzustellen, dass jedes Auge nur das Bild sehen kann, das es sehen soll, und dass dieses Bild nur an der Stelle gesehen wird, an der es mit dem anderen Bild konkurriert. In vielen Fällen hat jedes Auge auch eine Sichtlinie zum Bild des anderen Auges.

Um diese unerwünschte Blickrichtung zu blockieren, platzieren Sie eine Trennwand. Zum Beispiel ein Blatt Pappe, das sich von der Mittellinie des Stereoskops zwischen den Augen des Betrachters zur Mitte des Displays erstreckt, so dass es die Blicklinie zum Reiz des anderen Auges blockiert. Ein zusätzliches Problem, das auftreten kann, besteht darin, dass jedes Auge das Bild, das es sehen soll, zweimal sieht, einmal durch den Spiegel und noch einmal direkt.

Dies führt dazu, dass ein zusätzliches Bild von jedem Reiz neben dem Ort erscheint, an dem die Rivalität stattfindet. Um dies zu vermeiden, passen Sie das Verhältnis zwischen der Position des Bildes und der Entfernung des Betrachters vom Bildschirm an. Um diese Anpassungen vorzunehmen, bevor das Experiment beginnt, bereiten Sie ein Bild vor, das nur die Teile des Displays zeigt, die auf beiden Bildern identisch sind, und verwenden Sie, um das Stereoskop für jeden Beobachter einzurichten, bevor Sie den Rivalitätsreiz anzeigen.

Die Vorteile der Verwendung von Spiegelstereoskopen bestehen darin, dass getrennte Bilder die Verwendung von chromatischen Reizen ermöglichen. Die Bilder sind völlig getrennt und können nicht ineinander übergehen. Die Vorbereitung von Reizen ist einfach und unkompliziert.

Zwei Bilder, die nebeneinander präsentiert werden, können miteinander konkurrieren. Und schließlich können Stereoskope in Kombination mit Eyetracking verwendet werden. Zu den Nachteilen gehört, dass Stereoskope nur die Darstellung von relativ kleinen Reizen ermöglichen, da nur die Hälfte des Gesichtsfeldes für die Darstellung jedes Bildes genutzt werden kann.

Stereoskope können nicht ohne weiteres in einem MRT-Scanner verwendet werden, da dies erfordern würde, dass alle Elemente des Stereoskops nicht magnetisch sind, und der Aufbau müsste auch die zusätzliche Neigung des Spiegels berücksichtigen, durch die Reize normalerweise im Scanner betrachtet werden. Und schließlich erfordern Stereoskope eine Kopfstabilisierung und eine individuelle Anpassung für jeden Beobachter. Sehen wir uns nun an, wie man eine Prismenbrille verwendet.

Die Prismenbrillenmethode ist eine Variation der Idee des Stereoskops mit einer Brille, bei der die Linsen Prismen anstelle von Spiegeln sind. Wie bei einem Spiegel werden Stereoskopbilder nebeneinander auf einem Monitor dargestellt. Prismenlinsen können bei jedem kommerziellen Optikanbieter zusammen mit Kunststoffrahmen erworben werden.

Jedes der Prismen beugt das Licht, so dass Objekte, die sich seitlich befinden, geradeaus zu sein scheinen. Zweitens: Solche in entgegengesetzte Richtungen ausgerichteten Prismen verhalten sich wie ein Spiegel. Stereoskop, würden sie die Illusion erzeugen, dass sich zwei Bilder, die eigentlich physisch nebeneinander liegen, im Raum überlappen?

Beachten Sie, dass Sie bei der Verwendung einer Prismenbrille immer noch eine Trennwand verwenden müssen, da jedes Auge das Bild des anderen Auges sehen kann. Der Abstand und die Größe des Displays müssen jedoch nicht angepasst werden, da jedes Bild nur eine Blickrichtung zu jedem Auge hat. Die Vor- und Nachteile einer Prismenbrille ähneln denen von Spiegelstereoskopen, mit einem großen Unterschied.

Es ist einfach, eine Prismenbrille in einem MRT-Scanner zu verwenden, da sie aus Kunststoff bestehen kann und kompakter ist als ein Spiegelstereoskop. Sehen wir uns nun an, wie man eine vollständige Unterdrückung der Bilder sicherstellen kann, um Forschungsfragen zur Verarbeitung des unterdrückten Bildes zu beantworten. Bei binokularen Rivalitätsexperimenten ist eine starke Form der Rivalität, die als kontinuierliche Blitzunterdrückung oder kurz CFS bekannt ist, am besten geeignet, um einen CFS-Stimulus zu erzeugen.

Präsentieren Sie einem Auge ein Bild mit relativ geringem Kontrast. Dies ist das unterdrückte Bild. Präsentieren Sie dem anderen Auge ein kontrastreiches, sich schnell veränderndes Bild.

Dies wird die dominante CFS-Maske sein, um maximal wirksam zu sein. Die CFS-Maske sollte sich mit einer Geschwindigkeit zwischen 10 und 20 Hertz ändern. CFS kann mit allen Rivalitätsmethoden, die weiter oben in diesem Video beschrieben wurden, induziert werden, wenn ein Spiegelstereoskop oder eine Prismenbrille verwendet wird.

CFS-Masken, die aus vielen kleinen, bunten Elementen bestehen, sind sehr effektiv. Eine CFS-Maske, die aus Graustufenelementen besteht, kann jedoch auch bei Verwendung einer rot-blauen Brille effektiv sein. Die CFS-Maske kann aus vielen Elementen bestehen, die alle die gleiche Farbe haben.

Wenn Sie sich dieses Video durch eine rot-blaue Brille ansehen, werden Sie wahrscheinlich aufgrund der Videokomprimierung, die es durchlaufen hat, um die Chancen auf eine vollständige Unterdrückung zu maximieren, viel Durchbluten bekommen. Passen Sie den Kontrast des unterdrückten Bildes an, bevor das Experiment beginnt. Der Wechsel zwischen dominantem und unterdrücktem Bild erfolgt in der Regel allmählich und kann eher langsam sein, was bedeutet, dass ein großer Teil der Betrachtungszeit von gemischten Phasen eingenommen wird.

Die spezifische Form der gemischten Phasen variiert zwischen den Beobachtern und für verschiedene Stimuli. Hier sind zwei gängige Formen von Mischphasen dargestellt. Erstens kann eine gemischte Phase in stückweiser Rivalität darin bestehen, dass das unterdrückte Bild durch eine zunehmende Anzahl dominanter Flecken über den Stimulus hinweg allmählich dominant wird.

Zweitens kann eine gemischte Phase auch durch eine Welle der Dominanz auftreten, die über das Bild hinwegfegt. Um eine solche Welle auszulösen, führen Sie ein Kontrastinkrement in einen bestimmten Teil des unterdrückten Bildes ein. Binokularer Rivalitätswechsel treten in zufälligen, unabhängigen Dauerintervallen auf.

Das bedeutet, dass die Dauer des letzten Dominanzintervalls nicht vorhersagt, wie lange das nächste Intervall sein wird. Wenn die Dominanzdauern in Bins mit gleicher Breite unterteilt werden. Ein Histogramm, das zeigt, wie viele dominante Dauern jeder Länge aufgetreten sind, ist tendenziell WellFit durch eine schiefe Verteilung, die als Gamma-Funktion bezeichnet wird.

Die Auswirkungen experimenteller Manipulationen auf Dauer und Rivalität manifestieren sich in der Regel in Form der am besten geeigneten Gammafunktion in jeder Bedingung. Es werden viele verschiedene Dominanzdauern auftreten, aber die Wahrscheinlichkeit dafür kann durch die Manipulationsfaktoren wie die beiden Bilder verändert werden. Low-Level-Features wirken sich auf die relative Dauer ihrer Dominanz- und Unterdrückungsperiode aus.

Wenn sich die beiden Bilder beispielsweise unterscheiden, hat das Bild mit höherem Kontrast im Gegensatz dazu eine längere Dominanzdauer, was zu einer am besten angepassten Gammaverteilung mit einem größeren Median führt. Darüber hinaus können verschiedene Beobachter unterschiedliche Gamma-Verteilungen für denselben Stimulussatz liefern. Es ist möglich, die Parameter der Gamma-Funktion als abhängige Variablen in einem Experiment zu verwenden, aber die Beziehung zwischen diesen Parametern und der Form der Verteilung ist nicht ohne weiteres transparent.

Daher kann ein leichter zugängliches zentrales Tendenzmaß nützlich sein. Da die Gammaverteilung jedoch stark verzerrt sein kann, ist die mediane Dauer und nicht der Mittelwert häufiger repräsentativ für die Ergebnisse. Die Verwendung des Medians einer nicht-Gaußschen Verteilung bedeutet auch, dass die relevanten statistischen Tests nicht-parametrisch sein sollten, es sei denn, es gibt eine große Anzahl von Datenpunkten.

In diesem Video haben wir die Natur der binokularen Rivalität beschrieben, verschiedene Methoden, um sie zu erzeugen, und welche Überlegungen bei der Verwendung berücksichtigt werden müssen. Wir hoffen, dass Sie unsere Einführung hilfreich finden, um dieses faszinierende Phänomen zu nutzen.