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Sensation and Perception

Localización espacial

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JoVE Science Education Sensation and Perception

Spatial Cueing

6.3: Perspectives on Sensation and Perception

6.11: The Inverted-face Effect

14,826 Views

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07:51 min

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April 30, 2023

Overview

Fuente: Laboratorio de Jonathan Flombaum, Johns Hopkins University

Atención se refiere a la limitada capacidad humana para seleccionar cierta información para procesar a expensas de otros estímulos en el ambiente. Atención funciona en todas las modalidades sensoriales: visión, audición, tacto, incluso sabor y olor. Más a menudo se estudia en el dominio visual aunque. Una manera común de estudiar la atención visual es un paradigma de señalización espacial. Este paradigma permite a los investigadores a medir las consecuencias de la atención visual en algunos lugares y no otros. Este paradigma fue desarrollado por el psicólogo Michael Posner en los años 70 y principios de los 80 en una serie de documentos en el que comparaba a atención a un foco, iluminando selectivamente una parte de una escena. ^1.2 este video muestra los procedimientos estándar para un experimento de localización espacial investigar la atención visual.

Procedure

1. equipo

El experimento requiere un ordenador y un software de aplicación de experimento como el E-Prime, o un entorno de programación como MATLAB o PsychoPy.

2. estímulo y diseño de experimento

El experimento consiste en breves ensayos en los que los participantes deben detectar e informar sobre un objetivo visual breve. Cada ensayo consta de tres marcos. La figura 1 muestra los marcos.

Figura 1. Secuencia de eventos en el paradigma de señalización espacial utilizado para medir las consecuencias de la atención visual. Cada ensayo comienza del mismo modo, como se muestra en cuadro, con una fijación central transversal y dos cajas verdes a cada lado. En capítulo dos, se sustituye la fijación cruzada por una flecha, que apunta a una de las dos cajas (50% del tiempo cada uno). Finalmente, en el marco de tres una carta es mostrada, ya sea una L o una T en una de las dos cajas. En el ejemplo mostrado, la letra es una L. En el ejemplo del panel de la derecha, la letra aparece en el cuadro que señala la flecha, produciendo un juicio congruente. En el panel de la izquierda, aparece la letra enfrente de la flecha, produciendo un juicio incongruente. La medida de interés es el tiempo que tarda un participante para que una respuesta correcta (el tiempo de reacción), en particular, la diferencia promedio entre ensayos congruentes e incongruentes.

En el marco de uno, hay dos cajas verdes, 1,0 pulg. x 1,0 pulg. a ambos lados de la pantalla, centrada verticalmente. Además, hay una fijación rojo cruz hizo de las líneas largas de 0,5 pulgadas, situadas exactamente en el centro de la pantalla. Las cajas verdes deben ser aproximadamente 1,5 pulgadas de los bordes de la pantalla.
En el segundo cuadro, la fijación cruzada se sustituye por una referencia, una flecha que señala en uno de los dos cuadros verdes. Que la flecha roja y fácil de ver, como se muestra en la figura 1.
En el capítulo tres, una ‘ t ‘ o ‘L’ se agrega a una de las dos cajas, y la flecha del marco dos es reemplazada por la reaparición de la fijación cruzada.
1. La tarea del participante es indicar si la letra en la caja es una ‘L’ o una ‘ t ‘ con las teclas adecuadas. Cada letra aparece 50% del tiempo.
2. En el 80% de los ensayos, la letra aparece en el cuadro la flecha señala en el capítulo dos. Son los llamados ensayos congruentes. En el 20% restante de los ensayos, la letra aparece enfrente de la dirección de la flecha. Son los llamados ensayos incongruentes.
3. En general, las letras aparecerán igualmente a menudo en la derecha o la izquierda.
La secuencia del experimento, tal como se describe, para incluir las proporciones correctas de ensayos congruentes e incongruentes en un orden aleatorio. Total 400 ensayos (320 80 y congruente incongruente).
Marco uno debe permanecer presente en cada ensayo para 100 ms, marco 2 de 100 ms, y marco tres debe permanecer presente hasta que se registra una respuesta.
Por último, asegúrese de programar el experimento para recolectar los datos pertinentes. El archivo de salida debe tener un encabezado como se muestra en la figura 2, tabla con cada fila incluyendo los datos de un ensayo: el número de juicio, la posición de la carta que apareció (izquierda o derecha), la carta específica que apareció (L o T), si el juicio era congruente o incongruente (llamado la condición), la pulsación de tecla por el participante y lo importante, el tiempo de reacción, el tiempo que tardó para que el participante hacer un keypress, medido desde el comienzo de la carta. (Este número debe ser grabado en ms y espera que entre 50 y 500).

Figura 2. Muestra una tabla para organizar datos de salida en un experimento de localización espacial. La medida primaria de interés es el tiempo de reacción en cada ensayo. Además, la condición debe ser grabado con el fin de comparar el tiempo de reacción en ensayos congruentes e incongruentes, y la respuesta dada y el tipo de letra son necesarios para evaluar la exactitud de la respuesta. También es una buena idea para registrar la posición de la carta para asegurar que los ensayos aparecen en las proporciones correctas. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

3. ejecución del experimento

Para ejecutar el experimento, reclutar a los participantes de 10 a 20.
Cuando un participante llega en el laboratorio, explica que el experimento que hará está diseñado para investigar la naturaleza de la atención visual y les pedimos que complete un acuerdo de consentimiento informado.
Asiento del participante frente a su computadora de prueba, con el respaldo de su silla 60 cm de distancia del monitor.
Explicar las instrucciones en detalle:
1. “Cada juicio de este experimento será más o menos lo mismo. Usted verá una fijación rojo cruz al principio de cada ensayo. Es importante que usted mantenga sus ojos fijados en esa posición en todo momento. Después de 100 ms, se reemplazará la fijación cruzada por una flecha roja apuntando a uno de los dos cuadros verdes que también estará en la pantalla. Finalmente, después de 100 ms, la flecha desaparecerá y aparecerá una letra en una de las dos cajas. Siempre será una L o una T, y su trabajo es informar que uno que está utilizando la tecla adecuada. Queremos hacer un keypress lo antes posible, sin sacrificar la exactitud, así que es una buena idea para mantener su dedo índice derecho sobre la tecla L y su dedo índice izquierdo sobre la tecla T en todo momento. Después de una respuesta, habrá un retardo de medio segundo antes de que comience el próximo ensayo. Tenga en cuenta que la flecha roja no apuntará siempre al lugar donde finalmente aparecerá la letra. Que va a hacer 400 ensayos del experimento, que debe tomar unos 5 a 10 minutos. Habrá un descanso de dos minutos cuando estás a la mitad. ¿Tienes alguna pregunta?”
Al responder preguntas, iniciar el programa y observar el participante para unos pocos ensayos para asegurarse de que comprendieron las instrucciones. A continuación, puede dejar el cuarto de prueba hasta que se termine el experimento.

4. analizar los resultados

Su programa debe llenar automáticamente las celdas de su tabla de resultados para cada participante conforme avanza la experiencia. Así al final del experimento, tienes una tabla con filas de 400 que representan 400 ensayos para cada participante.
En primer lugar, verifique que las respuestas siempre son exactas. Para ello, agregar una columna a la tabla llamada precisión. Figura 3 se muestra una tabla de datos de población.
1. Para determinar si la respuesta era correcta, comparar las respuestas dadas con las identidades reales de las letras que se muestra. Hay que recordar que la tabla incluye una columna para cada uno de ellos.
  1. Excel (u otro software) es capaz de determinar automáticamente si las respuestas son correctas por ingresar la siguiente fórmula en la nueva columna llamada exactitud:
    = Si (“Carta tipo” = “Respuesta dada”, 1, 0) esto significa que si el carácter en la columna tipo de letra es igual a uno en la columna de respuesta dado, habrá un 1 en la columna de precisión. De lo contrario, será un 0, que indica una respuesta incorrecta.
  2. Promediando los valores de la nueva columna de precisión para calcular exactitud promedio para cada participante. Si la proporción de respuestas correctas para un participante es menor de 0,8, no analizar resultados del participante; Esto sugiere que el participante entendido mal las instrucciones, o no colocar el prioridad de realizar con precisión.
2. Ahora la medida de interés puede ser computada. Promedio juntos el tiempo de reacción para un participante en todos los ensayos congruentes y por separado, en todos los ensayos incongruentes. Para todos los participantes agrupados para calcular un promedio congruente e incongruente.

Figura 3. Una tabla de datos con resultados de 25 estudios de localización espacial. La columna final, marcado con ‘Exactitud’, añadió después de que el experimento fue terminado, y una fórmula se utiliza para automatizar un control de precisión. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Nuestra capacidad para seleccionar cierta información en un entorno para procesar, mientras ignora otros estímulos, se denomina atención.

Atención visual puede ser abierta, donde los ojos se dirigen conscientemente hacia un objeto, como una luna llena creciente — o encubierta, en la que una persona da cuenta de algo que no está mirando directamente.

Por ejemplo, un individuo podría estar mirando un signo apuntando hacia el lado izquierdo de una bifurcación en el camino. Sin embargo, ellos todavía discernir un buho cercano más lejos por ese camino, porque esa es la dirección que se localiza a. Este concepto se conoce como localización espacial, donde se cambia de puesto atención encubierta por una señal particular.

Basado en el trabajo anterior por el psicólogo Michael Posner, este video muestra cómo ejecutar una tarea de localización espacial automatizada, incluyendo cómo interpretar datos investigando una medida de la atención visual encubierta, tiempos de reacción a través de ensayos congruentes e incongruentes.

En este experimento, los participantes deben detectar e informar breve objetivos visuales que muestran el enfoque y cambios posteriores en la atención.

Durante cada ensayo, los participantes se les pide observar tres cuadros que se presentan en orden: en el cuadro 1, una fijación roja cruz, de líneas largas de ½-pulg., se encuentra en el centro de la pantalla. Dos cajas verdes, cada 1 por 1 pulgada, se centran verticalmente, 1,5 pulgadas de los bordes de la pantalla.

Después de 100 ms, el segundo cuadro aparece por esta misma duración, pero esta vez, la fijación cruzada se sustituye por una referencia, una flecha roja que apunta hacia una de las dos cajas verdes.

En el tercer cuadro, la flecha de localización al mismo tiempo se sustituye por la fijación cruzada. En la mitad de los ensayos, la letra ‘ t ‘ se agrega a una de las dos cajas, mientras que la otra mitad contiene la letra ‘L’; ambos están igualmente distribuidos. Se piden a los participantes a identificar la letra que se muestra.

Después de cada respuesta, se produce un breve de ms de 500 inter-trial-intervalo y la secuencia se repite para un total de 400 ensayos.

Aquí, el truco es que son congruentes, donde aparece la letra en el cuadro que la flecha apunte al 80% del tiempo, o incongruentes, donde aparece enfrente de la dirección de la flecha 20% de los ensayos.

La variable dependiente es el tiempo que tarda un participante para hacer una respuesta correcta en los tipos de ensayo, que se logra simplemente seleccionando la letra que se muestra en el cuadro, sin importar el lado.

Se espera que los participantes, en promedio, para ser más rápido en responder durante ensayos congruentes en comparación con los incongruentes, mostrando así que las ventajas asociados a localización la ubicación espacial de donde uno debe centran su atención.

En preparación para el experimento, abra el programa y verificar que el paradigma de señalización espacial está funcionando correctamente.

Después de reclutar a los participantes, aportar cada uno en el laboratorio y explicar que la tarea está diseñada para investigar la naturaleza de la atención visual. Antes de continuar, les pedimos que complete un formulario de consentimiento informado.

Para empezar, el asiento del participante frente a la computadora de pruebas, con el respaldo de su silla 60 cm de distancia del monitor. Explicar las instrucciones de la tarea y responder a cualquier pregunta.

Cuando el participante esté preparado, deje que inicie el programa presionando la barra espaciadora. Observar durante unos ensayos para asegurar que ellos son o bien la tecla ‘L’ o ‘ t ‘ tan pronto como aparece la letra en la pantalla.

Deje el cuarto de prueba como terminen los 400 ensayos. A medio camino a través de la experiencia, proporcionar un descanso de 2 min, haciendo que el tiempo de trabajo total menos de 10 minutos.

Para comenzar el análisis de los datos, primero recupere los datos capturados que fueron inicialmente programados en un archivo de salida.

Tenga en cuenta que los datos de los siguientes elementos se deben rellena automáticamente en la tabla: el número del ensayo, la posición de la carta, el tipo de letra, la condición, la respuesta real dada por el participante y lo importante, el tiempo de reacción, medido desde el comienzo de la carta a la pulsación de tecla.

A continuación, compruebe las respuestas proporcionadas sean precisos añadiendo una columna llamada ‘Exactitud’ a la mesa. Para rellenar esta columna, crear una fórmula para comparar ‘El tipo de letra’ con la ‘respuesta dada’, tal que un 1 representa una respuesta correcta y 0 indica una respuesta incorrecta.

Ahora, compruebe que los valores de exactitud promedio total de cada participante están por encima de 0,8 para asegurar que los participantes entendieron las instrucciones de la tarea.

Para visualizar los datos, graficar los tiempos de reacción promedio a través de los participantes por tipo de ensayo. Tenga en cuenta que respondieron unos 200 ms más rápido en congruente respecto a los ensayos incongruentes.

Esta diferencia sugiere que la flecha con claves a los participantes a asistir a una localización espacial particular, permitiéndoles más rápidamente procesar e identificar la letra cuando apareció allí.

Ahora que está familiarizado con el diseño de un experimento para estudiar la localización espacial, vamos a examinar cómo los investigadores han utilizado variaciones del paradigma para atencional cómo cambios de capacidad en los casos de lesión cerebral con alteraciones en las demandas de la tarea de investigar.

Estudios con resonancia magnética funcional indican que regiones dentro del lóbulo parietal están implicadas en la capacidad de orientar la atención a una ubicación espacial.

En pacientes con daño focal debido a accidentes cerebrovasculares o tumores, Posner y sus colegas descubrieron que tiempos de reacción eran más largos durante incongruentes comparado con ensayos congruentes y en particular, en comparación con controles neurológicos — aquellos con lesiones fuera del área parietal, que confirman la significación funcional de esta región.

También, como has aprendido ya, la inclusión de claves en la tarea conduce a pensamientos anticipatorios de donde centrar la atención, a pesar de que esas expectativas pueden no cumplirse.

Los investigadores han adaptado el paradigma para identificar los tipos de estímulos, como inesperados destellos brillantes, que automáticamente pueden causar atención a cambio. Dichas modificaciones podrían beneficiarse a personas que pueden tener problemas para centrarse en demandas limitadas, como ésos con desorden de hiperactividad de déficit de atención.

Sólo ha visto introducción de Zeus a localización espacial. Ahora debe tener una buena comprensión de cómo diseñar y llevar a cabo un paradigma de atención visual encubiertos así como analizar e interpretar las demandas atencionales cuando señales se espera que tanto unió mal.

¡Gracias por ver!

Results

La figura 4 muestra el tiempo de reacción promedio de un grupo de participantes, que compararon ensayos congruentes e incongruentes. Participantes fueron, en promedio, unos 200 ms más rápido responder a ensayos congruentes. Esto demuestra las ventajas asociadas con el lugar donde se asiste y los costes a otros lugares. La flecha dio a participantes 80% información confiable sobre donde aparecería la letra en cada ensayo, por lo que los participantes dirección atención visual a la posición señalada por la flecha. Cuando la carta apareció luego en esa posición, que hizo la mayor parte del tiempo, los participantes podrían procesar e identificarlo rápidamente. Cuando la carta apareció enfrente aunque, los participantes debían cambiar de puesto su atención en la pantalla para luego procesar e identificar la Carta presentada, un cambio de atención que parecía haber tomado unos 200 ms en promedio.

Figura 4. Resultados de tiempo de reacción de un experimento espacial localización. Los participantes generalmente respondieron más rápidamente en congruentes en comparación con los ensayos incongruentes. En ensayos congruentes, la flecha de referencia precisa al lugar donde finalmente apareció una carta. Pero en los ensayos incongruentes, señaló enfrente. La diferencia de tiempos de reacción sugiere que la flecha llevó a los participantes a asistir a la caja señalada por la flecha, permitiéndoles más rápidamente procesar e identificar la letra cuando apareció allí.

Applications and Summary

Desde que se introdujo a finales de 1970, la tarea de localización espacial se ha utilizado ampliamente por los investigadores, por ejemplo, con el fin de identificar los tipos de estímulos que automáticamente podrían causar atención a cambio. Por ejemplo, los investigadores han estudiado si destellos brillantes y sonidos fuertes causan automáticamente atención a cambio. En estos experimentos las letras que necesitan ser identificadas están precedidas a veces por los sonidos y luces inesperadas. Los investigadores entonces pueden comparar velocidades de detección cuando un flash brillante, por ejemplo, precede a una letra en la misma posición o en otra posición. Un costo asociado con un flash en una posición opuesta implica que el flash automáticamente captura la atención.

En la década de 1990 y después, la tarea se convirtió en un importante para el uso en conjunto con la proyección de imagen de resonancia magnética funcional para identificar los centros neurológicos involucrados en el control de la atención espacial. Por contraste la actividad cerebral en condiciones congruentes e incongruentes, los investigadores han descubierto que las regiones del lóbulo parietal están implicadas en el cambio atencional adicional que tiene lugar en los ensayos incongruentes comparado con los congruentes.

References

Posner, M. I. (1980). Orienting of attention. Quarterly journal of experimental psychology, 32(1), 3-25.
Posner, M. I., Snyder, C. R., & Davidson, B. J. (1980). Attention and the detection of signals. Journal of experimental psychology: General, 109(2), 160.

Transcript

Our ability to select certain information in an environment to process, while ignoring other stimuli, is referred to as attention.

Visual attention can either be overt—where the eyes are consciously aimed towards an object, like a rising full moon—or covert, in which a person notices something that they are not looking at directly.

For example, an individual might be staring at a sign pointing towards the left side of a fork in the road. However, they will still discern a nearby owl further down that path, because that’s the direction they are cued to go. This concept is referred to as spatial cueing—where covert attention is shifted by a particular signal.

Based on previous work by psychologist Michael Posner, this video demonstrates how to execute a computerized spatial cueing task, including how to interpret data investigating a measure of covert visual attention—reaction times across congruent and incongruent trials.

In this experiment, participants must detect and report brief visual targets that showcase focus and subsequent shifts in attention.

During every trial, participants are asked to observe three frames that occur in order: In frame 1, a red fixation cross, made of ½-in. long lines, is located in the center of the display. Two green boxes, each 1 by 1 in., are centered vertically, 1.5 in. away from the edges of the display.

After 100 ms, the second frame appears for this same duration, but this time, the fixation cross is replaced with a cue—a red arrow that points towards one of the two green boxes.

In the third frame, the cue arrow is simultaneously replaced with the fixation cross. In half of the trials, the letter ‘T’ is added to one of the two boxes, whereas the other half contains the letter ‘L’; both are equally distributed. Participants are asked to identify the letter shown.

Following every response, a brief 500-ms inter-trial-interval occurs, and the sequence is repeated for a total of 400 trials.

Here, the trick is that they are either congruent, where the letter appears in the box that the arrow is pointing to 80% of the time, or incongruent, where it appears opposite of the arrow’s direction for 20% of the trials.

The dependent variable is then the time it takes a participant to make a correct response across trial types, which is achieved by simply choosing the letter shown in the box, regardless of the side.

Participants are expected, on average, to be faster at responding during congruent trials compared to incongruent ones, thus showing the advantages associated with cueing the spatial location of where one should focus their attention.

In preparation for the experiment, open the software program and verify that the spatial cueing paradigm is working correctly.

After recruiting participants, bring each one into the lab and explain that the task is designed to investigate the nature of visual attention. Before proceeding, ask them to complete an informed consent form.

To begin, seat the participant in front of the testing computer, with the back of their chair 60 cm away from the monitor. Explain the task instructions and answer any questions.

When the participant is ready, allow them to start the program by pressing the spacebar. Observe them over a few trials to ensure that they are either pressing the key ‘L’ or ‘T’ as soon as the letter appears on the screen.

Leave the testing room as they complete the 400 trials. Halfway through the experiment, provide a 2-min break, making the total task time less than 10 min.

To begin data analysis, first retrieve the captured data that were initially programmed into an output file.

Note that data for the following items should automatically be populated into the table: the trial number, the letter position, the letter type, the condition, the actual response given by the participant, and importantly, the reaction time—measured from the onset of the letter to the keypress.

Next, check whether the responses provided are accurate by adding a column called ‘Accuracy’ to the table. To populate this column, create a formula to compare ‘Letter Type’ with the ‘Response Given’, such that a 1 represents a correct response and 0 indicates an incorrect answer.

Now, verify that the total averaged accuracy values for each participant are above 0.8 to ensure that participants understood the task instructions.

To visualize the data, graph the average reaction times across participants by trial type. Note that they responded about 200 ms faster in congruent compared to incongruent trials.

This difference suggests that the arrow cued participants to attend to a particular spatial location, allowing them to more quickly process and identify the letter when it appeared there.

Now that you are familiar with designing an experiment to examine spatial cueing, let’s examine how researchers have used variations of the paradigm to investigate how attentional ability changes in cases of brain injury along with alterations in task demands.

Studies using functional magnetic resonance imaging indicated that regions within the parietal lobe are involved in the ability to orient attention to a spatial location.

In patients with focal damage due to strokes or tumors, Posner and colleagues discovered that reaction times were longer during incongruent compared to congruent trials and notably, when compared to neurological controls—those with lesions outside of the parietal area—which confirm the functional significance of this region.

Also, as you’ve learned already, the inclusion of cues in the task leads to anticipatory thoughts of where to focus attention, even though those expectations might not be met.

Researchers have adapted the paradigm to identify the kinds of stimuli, like unexpected bright flashes, that may automatically cause attention to shift. Such modifications could benefit individuals that may have trouble focusing under constrained demands, like those with Attention-Deficit-Hyperactivity Disorder.

You’ve just watched JoVE’s introduction to spatial cueing. Now you should have a good understanding of how to design and conduct a covert visual attention paradigm as well as how to analyze and interpret attentional demands when cues are both expected and mismatched.

Thanks for watching!