Ein naturalistischer Aufbau zur Darstellung realer Menschen und Live-Aktionen in experimenteller Psychologie und kognitiven neurowissenschaftlichen Studien
4. August 2023
Diese Studie stellt einen naturalistischen Versuchsaufbau vor, der es den Forschern ermöglicht, Aktionsreize in Echtzeit zu präsentieren, Reaktionszeit- und Maus-Tracking-Daten zu erhalten, während die Teilnehmer nach jeder Reizanzeige reagieren, und die Akteure zwischen den Versuchsbedingungen mit einem einzigartigen System zu wechseln, das einen speziellen transparenten OLED-Bildschirm (Organic Light Emitting Diode) und Lichtmanipulation umfasst.
In dieser Studie haben wir einen neuartigen Aufbau zur Durchführung naturalistischer Laborexperimente eingeführt, bei denen die Teilnehmer physisch und sozial präsente Akteure verfolgen und mit ihnen interagieren. Unser Ziel ist es, die Mechanismen der Handlungswahrnehmung in realen Umgebungen zu verstehen. Eine große Herausforderung in der experimentellen Forschung besteht darin, ein naturalistisches Experiment zu entwerfen, ohne die Kontrolle über die Reize zum Zeitpunkt zu verlieren.
Es gibt zwar einige Hilfsmittel wie z.B. Shutterbrillen, aber sie bieten keine Möglichkeit, reale und digitale Reize auf denselben Medien zu präsentieren. Traditionell untersuchen die visuelle Wahrnehmung und die kognitive neurowissenschaftliche Forschung die Handlungswahrnehmung durch 2D-Darstellungen, z. B. Bilder oder Videos. Handlungen in der realen Welt werden jedoch von physisch anwesenden Akteuren ausgeführt, passieren hier und jetzt und sind handlungsfähig.
Daher wollen wir mit diesem Aufbau Studien durchführen, die eine hohe ökologische Validität aufweisen. Das Einzigartige an unserem Setup ist ein transparenter Bildschirm für alle Schauspieler, auf dem die Teilnehmer Live-Aktionen eines echten Schauspielers sehen. Während das Timing ihrer Präsentation genau gesteuert wird, kann der Bildschirm undurchsichtig werden und als 2D-Anzeige verwendet werden, wenn der Schauspieler unsichtbar sein muss.
Wir glauben, dass unser Aufbau Psychologen, Neurowissenschaftlern und Forschern sozialer Interaktion helfen wird, grundlegende und bisher unzugängliche kognitive und neuronale Mechanismen der Handlungswahrnehmung aufzudecken. Es wird auch dazu beitragen, die Lücke zwischen traditionellen Laborexperimenten, die ein hohes Maß an experimenteller Kontrolle aufweisen, und den Studien, die in völlig uneingeschränkten und natürlichen Umgebungen durchgeführt werden, zu überbrücken.
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Übersicht
Diese Studie stellt eine neuartige experimentelle Versuchsanordnung vor, die es Forschern ermöglicht, naturalistische Experimente durchzuführen, indem Teilnehmer mit physisch und sozial anwesenden Akteuren interagieren können. Die Plattform verfügt über einen transparenten organischen Leuchtdioden-(OLED-)Bildschirm zur Darstellung von Reizen in Echtzeit und ermöglicht so Untersuchungen zur Wahrnehmung von Handlungen in realistischen Umgebungen.
Wesentliche Studienkomponenten
Bereich der Wissenschaft
- Neurowissenschaften
- Kognitive Psychologie
- Forschung zur sozialen Interaktion
Hintergrund
- Traditionelle Studien zur Wahrnehmung von Handlungen verwenden häufig kontrollierte visuelle Reize, die an ökologischer Validität mangeln können.
- Natürliche Umgebungen mit lebenden Akteuren bieten authentischere Kontexte zur Untersuchung von Interaktionen.
- Das Ziel besteht darin, die Lücke zwischen kontrollierten Experimenten und realen Szenarien zu schließen.
Zweck der Studie
- Untersuchung der kognitiven und neuronalen Mechanismen, die der Wahrnehmung von Handlungen zugrunde liegen.
- Verbesserung der ökologischen Validität von Laborversuchen.
- Erleichterung eines besseren Verständnisses der Reaktionen auf von Akteuren ausgeführte Handlungen.
Verwendete Methoden
- Die Hauptplattform verwendet einen transparenten OLED-Bildschirm, um Reize darzubieten, und gewährleistet dabei eine präzise zeitliche Steuerung.
- Die Teilnehmer interagieren während der Experimentphasen mit echten Schauspielern.
- Verschiedene Skripte steuern den experimentellen Ablauf und die Interaktionen mit den Teilnehmern.
- Reaktionszeiten und Genauigkeit der Handlungsidentifizierung werden während der Antworten der Teilnehmer erfasst.
Hauptergebnisse
- Die Teilnehmer zeigten unterschiedliche Reaktionszeiten je nach Aktionsklasse, was auf unterschiedliche kognitive Verarbeitungsprozesse für jede Klasse hinweist.
- Bei Aktionen, die in einer Dimension wahrgenommen wurden, wurden höhere Reaktionszeiten gemessen als bei solchen in einer anderen Dimension, was auf Unterschiede in der kognitiven Belastung oder Erkennung hindeutet.
Schlussfolgerungen
- Diese Studie stellt einen bedeutenden Fortschritt bei der Durchführung natürlicher Experimente mit Kontrolle über die Reizpräsentation dar.
- Die Ergebnisse haben Auswirkungen auf das Verständnis der Handlungsperzeption und betreffen mehrere wissenschaftliche Disziplinen.
Häufig gestellte Fragen
Ausschlaggebende Bedeutung für die Industrie
Natürliche experimentelle Aufbauten, die die Echtzeitbeobachtung lebendiger menschlicher Handlungen ermöglichen, schließen eine entscheidende Lücke in der translationalen Neurowissenschaft und Verhaltensforschung. Dieser Ansatz erhöht das Vorhersagevertrauen bei der frühen Zielvalidierung, indem ökologisch valide Reaktionen erfasst werden, und unterstützt eine robustere mechanistische Ent-Risikobewertung. Die Integration solcher Systeme in Entdeckungspipelines kann die Zuverlässigkeit verhaltensbezogener Endpunkte verbessern und Portfolioentscheidungen in der Forschung zu neuropsychiatrischen und kognitiven Störungen fundieren.
Strategische Anwendungen in der Biopharma-Forschung und -Entwicklung
Frühe Entdeckung und Zielvalidierung
- Ermöglicht die Untersuchung von Mechanismen der Handlungswahrnehmung unter realen Bedingungen zur funktionellen Zielstrukturenvalidierung.
- Unterstützt die biologische Risikominimierung, indem kognitive und neuronale Reaktionen auf lebendige, handhabbare Reize aufgedeckt werden.
- Erhöht die Vorhersagesicherheit bei der Verhaltensphänotypisierung, die für die Wirkstoffforschung im zentralen Nervensystem relevant ist.
Screening und Assay-Entwicklung
- Erleichtert die Erstellung validierter Verhaltensparadigmen für nachgeschaltete Screening-Workflows.
- Ermöglicht die Standardisierung der Reizpräsentation und der Erfassung von Reaktionen in komplexen sozialen Kontexten.
- Liefert quantitative Ausgabedaten wie Reaktionszeiten und Genauigkeit für eine zuverlässige Substanzbewertung.
Translationale und präklinische Forschung
- Stellt die experimentellen Bedingungen auf krankheitsrelevante soziale und kognitive Prozesse ab, um die translationale Biomarker-Entwicklung zu unterstützen.
- Ermöglicht einen nahtlosen Übergang von der Entdeckung bis zur präklinischen Validierung, indem reale Verhaltensendpunkte modelliert werden.
- Verringert das translationsbedingte Risiko, indem eine Brücke zwischen Laborbedingungen und ökologischer Validität geschlagen wird.
Pipeline- und Workflow-Integration
Dieser naturalistische Versuchsaufbau positioniert sich an der Schnittstelle zwischen früher Entdeckung und präklinischer Verhaltensvalidierung und ermöglicht hypothesengetriebene Untersuchungen der Handlungswahrnehmung und sozialen Kognition.
- Entdeckungsbereich Biologie: Unterstützt Hypothesentests und die Klärung von Wegen bei der Wahrnehmung von Handlungen und sozialen Interaktionen.
- Screening: Liefert reproduzierbare, quantitative Verhaltensauslesungen für die Bereitschaft von Assays.
- Analytik: Stellt Metriken zur Reaktionszeit, Genauigkeit und Bewegungsbahnen für robuste statistische Vergleiche zwischen Bedingungen bereit.
- Translationale Forschung: Verbessert die Übereinstimmung mit realweltlichen Verhaltensphänotypen, die für zentrale Nervensystem- und neuropsychiatrische Indikationen relevant sind.
- Unternehmensweite Wiederverwendung: Bietet eine wiederverwendbare Plattform für vielfältige Programme der Verhaltens- und Kognitionsforschung.
Operative und unternehmerische Auswirkungen
- Wissenschaftlicher Wert: Erhöht die Vorhersagesicherheit und verringert mechanistische Mehrdeutigkeiten bei der Validierung behavioraler Zielstrukturen.
- Operationaler Wert: Standardisiert komplexe Verhaltensassays mit präziser Stimuluskontrolle und Reproduzierbarkeit.
- Strategischer Wert: Ermöglicht fundiertere Go/No-Go-Entscheidungen und eine effizientere Kapitalnutzung, indem die translative Treue verbessert wird.
- Portfolio-Wirkung: Unterstützt die risikoadjustierte Priorisierung von Wirkstoffen für zentrale Nervensystemerkrankungen und kognitive Störungen.
Durchführungsüberlegungen
- Erfordert Fachkenntnisse in Verhaltensneurowissenschaften und experimenteller Psychologie.
- Benötigt spezialisierte Instrumentierung, einschließlich transparenter OLED-Bildschirme und synchronisierter Steuerungssoftware.
- Erfordert die Standardisierung von Protokollen und Datenerfassung über Teamgrenzen hinweg.
- Die Anpassung an verschiedene Verhaltensparadigmen und Modellsysteme kann eine Optimierung der Protokolle erfordern.
- Die ökologische Validität muss im Einklang mit der experimentellen Kontrolle gehalten werden, wie sie durch die Möglichkeiten des Aufbaus unterstützt wird.
