Fuente: Laboratorio de Jonathan Flombaum, Johns Hopkins University
Visión humana depende de las neuronas sensibles a la luz que se disponen en la parte posterior del ojo en un tejido llamado la retina. Las neuronas, llamadas los bastones y conos por sus formas, no se distribuyen uniformemente en la retina. En cambio, hay una región en el centro de la retina llamada mácula donde conos están densamente poblados, y especialmente en una región central de la mácula llamada la fóvea. Fuera de la fóvea hay prácticamente no hay conos, y densidad de la barra disminuye considerablemente con una mayor distancia de la fóvea. Figura 1 esquematiza este arreglo. Este tipo de arreglo se replica también en la corteza visual: muchas más células representan el estímulo en la fóvea respecto a la periferia.
Figura 1. Representación esquemática del ojo humano y la distribución de las células del receptor sensible a la luz en la retina de. La pupila es la abertura en la parte frontal del ojo que permite entrar la luz. La luz se enfoca entonces en la retina, un tejido de los nervios en la parte posterior del ojo que está hecho de varillas y conos, células sensibles a la luz. En el centro de la retina es la mácula, y en el centro de la mácula está la fóvea. El gráfico esquematiza la densidad de receptores de la barra y el cono en la retina en función de su posición. Conos, que son responsables de la visión de color, se encuentran casi exclusivamente en la fóvea. Cañas, que soporte ver en condiciones de poca luz, son igualmente agrupados más cerca de la fóvea, con rápidamente cayendo densidades fuera de la mácula.
El resultado: vemos muy bien en la parte de espacio que nuestros ojos se encuentran directamente, la parte del espacio estimula la fóvea; pero realmente no vemos muy bien en la periferia. Nos no realmente notarlo, porque nuestros ojos moverse constantemente, construyendo una representación del espacio a partir de muchas fijaciones individuales.
Una manera de estudiar las propiedades de la visión periférica es un fenómeno conocido como hacinamiento. 1 apretadura se refiere a una incapacidad para reconocer objetos en desorden, y experimentamos hacinamiento especialmente fuertemente cuando los objetos se muestran en la periferia. Figura 2a es un ejemplo en el que podrá experimentar apiñamiento: mirar la Cruz en el centro y ver si puede informar sobre la carta que está en el centro del paquete de la derecha. Es probablemente muy difícil. Ahora en la figura 2b trato informe la carta de la izquierda. ¡Mucho más fácil! En esta figura la letra no está llena de gente y no hay ningún desorden alrededor de él, por lo que es más fácil de reconocer.
Figura 2a. Estímulo lleno de gente. Para fijar la Cruz en el centro y ver si puede reconocer la letra en medio de la unidad de la izquierda. Debe ser difícil, porque las letras están en la periferia y la letra central está lleno de gente por las letras alrededor de él.
Figura 2b. Estímulo con poca gente. Este estímulo es idéntica a la Figura 2a, excepto que la letra G es poco frecuentadas no lo rodean otras letras. Aun cuando la fijación de la Cruz, la letra debe ser fácil de reconocer, aunque sea igual en la periferia como la G en la Figura 2a.
Este video muestra cómo diseñar e implementar un experimento crowding con letras como estímulos.
1. estímulos y diseño
Figura 3. Secuencia juicio. La secuencia de eventos en un solo ensayo del experimento es el siguiente: el participante fija la Cruz central y presiona la barra espaciadora para iniciar el juicio. Después de 500 ms, el estímulo de prueba aparece a la derecha o izquierda de la fijación, incluyendo tres letras. El participante debe evitar hacer movimientos de los ojos, pero debe tratar de identificar la letra en el centro del grupo. Las letras desaparecen después de 500 ms, momento en el que el participante se le pide al entrar una respuestas reportando la carta que vio en medio del grupo.
Figura 4. Variables para la manipulación. Hay dos variables cruciales que pueden ser manipuladas en un experimento de crowding. La primera es llamada la excentricidad, refiriéndose a la distancia entre la fijación cruzada y el estímulo objetivo, en este caso, la letra en el centro de un grupo de tres. La segunda variable se llama el espacio entre estímulo, que se refiere a la distancia entre la letra de blanco y cada uno de sus vecinos. En un experimento, estas dos variables suelen ser manipulados de juntos, por un tercero derivado variable llamada la separación relativa, definida como la relación entre el espaciado relativo a la excentricidad.
2. ejecución del experimento
No siempre vemos los objetos en nuestro entorno claramente, sobre todo si se encuentran en la periferia de nuestro campo visual.
Durante todo el día, un individuo moverá sus ojos a buscar directamente en artículos diferentes, distintos, como elementos de una pintura en un museo.
Cuando esto ocurre, el objeto que está estudiando muy de cerca, como una manzana, se coloca en el centro del campo visual del observador y como resultado se ve claramente.
En contraste, un elemento muy lejos al lado de la manzana — en este caso, un perro, se encuentra en la periferia del campo visual y es percibida como borrosa.
Tal nebulosidad puede empeorar en un fenómeno llamado amontonamiento visual. Aquí, si el objeto periférico está rodeado de “desorden”, como los caninos más que un pícaro artista decide pintar, será irreconocible.
En este video exploramos cómo investigar apretadura utilizando un enfoque basado en la carta. No sólo explicar cómo diseñar estímulos y recoger e interpretar datos de visión periférica, pero también observamos cómo los investigadores están estudiando el concepto en otros contextos, como cómo afecta la seguridad de conducción.
En este experimento, se piden a los participantes a identificar las letras que se entregan a su campo de visión periférico.
Esto se logra por contar previamente con ellos centran en una pequeña fijación Cruz presentó en medio de un monitor de la computadora, después de que aparecen los estímulos de la carta.
Durante esta fase, una fila de tres equidistantes, capitalizado inglés consonantes — como JXW — aparecen a un lado de la Cruz y así se ven sólo con visión periférica. Las vocales quedan específicamente excluidas, como podrían formar palabras cortas que pueden interferir con la recolección de datos.
Aunque todos estos personajes están en el mismo tamaño y tipo de fuente, se manipulan dos variables claves en estos estímulos, excentricidad y el espaciamiento entre estímulo — para comprender mejor los factores que afectan la apretadura.
La primera, excentricidad, es la distancia en píxeles entre la letra central de la intersección de las líneas de la Cruz, que se refiere a que en la periferia del campo visual se entregan estímulos; cuanto mayor sea la excentricidad, el periférico más la presentación de las letras.
En contraste, el espacio entre estímulo se define como la distancia, también en píxeles, entre la consonante central y cada una de las letras que lo empalman. Esta medida evalúa cuán cerca el Flanker deben ser para el personaje central, para proporcionar el desorden necesario para la apretadura visual.
Los números elegidos para estas dos distancias en cualquier estímulo dado realmente son controlados por una tercera variable que se define como la relación de espaciamiento entre estímulo a excentricidad — llamado el espaciamiento relativo.
Cuatro diferentes valores: 0.25, 0.4, 0.5 y 0.75, se prueban para determinar específicamente si espaciado inter-estímulo debe ser un cierto tamaño, en relación con la excentricidad, a tener un efecto crowding en visión periférica.
Por ejemplo, si un trío de carta tiene un valor relativo espaciamiento de 0.75, esto significa que la distancia inter-estímulo es tres cuartas partes el tamaño de la excentricidad. Así, las consonantes laterales sería situadas relativamente lejos de la protagonista.
Después de que el estímulo desaparece, se muestra una pantalla de respuesta, que solicita a los participantes a escribir en lo que perciben como la carta central.
Doscientos tales ensayos se llevan a cabo, en la cual estímulos con valores diferentes de espaciamiento relativo son igualmente, pero al azar — presentado.
Aquí, la variable dependiente es el porcentaje de ensayos en los que la carta central es identificada correctamente.
Basado en el trabajo anterior, se espera que los participantes sólo será capaz de reconocer con precisión los personajes centrales en los estímulos con una separación relativa de 0.5 o mayor.
Lo importante, esto indica que espaciamiento entre estímulo tiene que ser por lo menos la mitad de excentricidad para evitar aglomeraciones, una estipulación conocida como regla de Bouma.
Saludar a los participantes cuando llegan y tienen materiales de consentimiento fundamentado previo de la muestra ellos. Entonces, sentarlos frente a un monitor de computadora con un teclado.
Lugar su barbilla en el aparato había colocado aproximadamente 60 cm de la pantalla.
Seguir explicar la tarea, haciendo hincapié en que el experimento es, y, para proceder, debe pulsar la barra espaciadora. También tenga en cuenta que si en cualquier caso el participante no está seguro de la identidad de la consonante central, debe proporcionar su mejor conjetura.
Luego, ver como el participante realiza varios ensayos de práctica. Para cada uno, asegúrese de que la fijación cruzada se presenta para 500 ms, seguidas por él y las letras, por la misma cantidad de tiempo. Compruebe también que el participante, cuando se le solicite, entre sus respuestas presionando una consonante en el teclado.
Una vez que entienden la tarea, salir de la sala, y permite a los participantes completar los 200 ensayos.
Para analizar los datos, para cada relación de espaciamiento relativo, calcular el porcentaje de ensayos en los que los participantes identificaron correctamente la consonante central.
Tenga en cuenta que, a medida que aumenta el espaciado relativo, precisión mejorada. Específicamente, cuando esta proporción fue de 0.5, los participantes demostraron un rendimiento del 75%, y este valor subió a aproximadamente 95% cuando el espaciado relativo fue de 0.75.
Sin embargo, con una proporción de 0.4, los participantes reconocieron solamente exactamente la consonante central en 20% de los ensayos, y en 0.25, este valor se redujo a 5%, una frecuencia que corresponde más o menos al azar, si la letra central fue conjeturada al azar
Colectivamente, estos resultados indican que hacinamiento sólo se produce si el espacio inter-estímulo es menos de la mitad de excentricidad, por ejemplo, 25% o 40% de esta distancia, como probado aquí, una observación que apoya la regla de Bouma.
Ahora que sabes cómo se puede utilizar la manipulación de la excentricidad y el espaciamiento del Inter-estímulo para el estudio de apiñamiento, echemos un vistazo a otras formas que se están estudiando aspectos de la visión periférica.
Hacinamiento también ha sido vieron en relación con la seguridad del automóvil, y si el número de objetos en un ambiente puede influir en lo que un conductor ve.
Dicho trabajo ha determinado ese hacinamiento, varios coches, conos de tráfico o señales en una zona, puede hacer que un controlador no efectivamente percibir un peatón.
Por ejemplo, una persona puede observar un objeto borroso en medio de los coches y creo que es una moto aparcada, hasta que el elemento dardos hacia fuera en la calle y resulta para ser un hombre corriendo para coger un tren.
Trabajo sobre los límites de la visión periférica está alentando a los investigadores a encontrar maneras para mejorar la seguridad peatonal y la conducción, como la creación de clara, cruces peatonales bien iluminados.
Por el contrario, los desarrolladores web también están aplicando lo que sabemos acerca de la visión periférica para crear publicidades efectivas.
Debido a los efectos de aglomeración en las letras, esas banderas están diseñados para no contiene mucho texto, ya que estas palabras no sean distinguibles cuando aparecen en el lado de un monitor, en la visión periférica de un usuario de internet.
Más bien, estos anuncios contienen elementos brillantes, movimiento que atraen la atención de alguien y hacer que mueva los ojos y fijar en esta promoción. Entonces — espero — la persona se haga clic en él y ordenar lo que se vende.
Hasta ahora, nos hemos centrado en la apretadura en participantes normales; sin embargo, los investigadores también están estudiando si este fenómeno perceptual está relacionado con defectos visuales asociados con ciertas enfermedades.
Por ejemplo, algunos trabajos ha supuesto la presentación de tríos de la carta de espaciamiento a pacientes diagnosticados con una condición neurodegenerative similar a la enfermedad de Alzheimer. Importante, estos estímulos se muestra en medio de un monitor de computadora y así entrega al centro del campo visual.
Curiosamente, menos pacientes fueron capaces de nombrar la carta central, en comparación con controles sanos.
Colectivamente, este trabajo proporciona la evidencia para la expansión de la aglomeración — normalmente sólo un problema en la periferia, en la visión central y ofrece una posible explicación para las dificultades de lectura algunos pacientes neurodegenerative experimentan.
Sólo ha visto video de Zeus en aglomeraciones periféricas. Por ahora, debe entender cómo manipular el espacio entre letras para investigar este fenómeno y recoger e interpretar datos de la visión. Además, debe comprender cómo apiñamiento se aplica a otras áreas, como el diseño de anuncios pop-up.
¡Gracias por ver!
Figura 5 gráficos de precisión en función del espaciamiento relativo. Como espaciamiento relativo consiguió más grande, funcionamiento mejorado por mucho. Lo que esto significa es que se beneficia cuando el espacio inter-estímulo es al menos la mitad tan grande como la excentricidad. De hecho, la idea de que espacio tiene que ser la mitad tan grande como excentricidad evitar aglomeraciones se conoce como regla de Bouma, después el científico que descubrió cómo la relación entre el espacio entre estímulo y excentricidad controles de apiñamiento. Cuando la relación es de 0,5, como se muestra en el gráfico, desempeño es generalmente alrededor 75% o mejor. Por debajo de 0.5, precisión es a menudo cerca de oportunidad. Tenga en cuenta que incluso con una separación relativa de 0.4, la actuación en este experimento fue menos del 25%, y con una relativa separación de 0.25, es cerca al azar. Hay 21 consonantes en inglés, adivinando así produciría la respuesta correcta casi el 5% del tiempo.
Figura 5. Resultados del experimento crowding. Precisión de reconocimiento fue muy pobre y a veces cerca de oportunidad en los ensayos con un espaciamiento relativo inferior a 0.5. Pero para ensayos con espaciamiento de 0,5 o mayor, reconocimiento era generalmente mejor que el 75% de precisión. 0.5 es generalmente el espaciamiento relativo crítico que evita aglomeraciones.
Variaciones
Ahora que conoces los conceptos básicos de ejecutar un experimento crowding, puede ejecutar un experimento para demostrar que el espaciamiento relativo es el determinante fundamental del apiñamiento. Aquí es cómo: elegir cuatro valores de excentricidad, digamos 50, 100, 200 y 250 px. Para cada uno, identificar los cuatro valores de espaciado inter-estímulo que te dará los valores de espaciado relativo del experimento anterior, es decir. 0.25, 0.4, 0.5 y 0.75. Ahora tienes cuatro maneras diferentes de producir los mismos valores del espaciamiento relativo pero con diferentes excentricidades. Es 16 condiciones en total. Un experimento con 50 ensayos de todas las condiciones de 16 y parcela los datos como se muestra en la figura 6. Usted debe encontrar que el espaciamiento relativo es el determinante crucial del rendimiento (a diferencia de excentricidad).
Figura 6. Resultados de un segundo experimento crowding diseñado para contrastar los efectos de excentricidad y espacio relativo en el rendimiento. El eje x muestra los cuatro valores de espaciamiento relativo utilizados, y los iconos de diferentes colores representan las diferentes excentricidades. Si la excentricidad fuera la restricción principal en el reconocimiento, los iconos con el mismo color tenderían a agrupar en términos de precisión de reconocimiento. Pero en su lugar, exactitud regirá por espaciamiento relativo.
Una de las razones que la aglomeración de comprensión es importante tiene que ver con la degeneración macular. La degeneración macular es una condición que afecta principalmente a adultos mayores, que implican la degeneración de la mácula, la parte densamente poblada de la retina que incluye la fóvea. La degeneración macular es la principal causa de ceguera en los Estados Unidos entre las personas mayores de 65 años. Deja las personas depende en gran medida en la visión periférica. Así, estudios sobre hacinamiento pueden ayudar a los científicos a entender las limitaciones y posibilidades de visión periférica, para mejorar y generalmente cómo diseñar el entorno para evitar aglomeraciones en situaciones importantes.
Entender cómo apretadura obras también juega un papel en cómo los ingenieros, diseñadores gráficos y desarrolladores web arreglan muchas de las pantallas que personas con sobre una base diaria. Por ejemplo, cuando un anuncio pop-up o banner aparezca en tu navegador, a menudo está diseñado para captar su atención, pero no ser 100% legible o puede ser resuelto debido a la apretadura personas detrás de las escenas quiero que mueva sus ojos y mire el anuncio después de que llama la atención.
We don’t always see objects in our surroundings clearly, especially if they are located in the periphery of our visual field.
Throughout the day, an individual will move their eyes to look directly at different, distinct items—like elements of a painting in a museum.
When this happens, the object being closely studied—like an apple—is positioned in the middle of the observer’s field of view, and as a result is seen clearly.
In contrast, an item far off to the side of the apple—in this instance, a dog—is located in the periphery of the visual field, and is perceived as fuzzy.
Such haziness can actually worsen in a phenomenon called visual crowding. Here, if the peripheral object is surrounded by “clutter”—like more canines a rogue artist decided to paint—it will be unrecognizable.
In this video, we explore how to investigate crowding using a letter-based approach. We not only explain how to design stimuli and collect and interpret peripheral vision data, but we also note how researchers are studying the concept in other contexts—like how it affects driving safety.
In this experiment, participants are asked to identify letters that are delivered to their peripheral visual field.
This is accomplished by first having them focus on a small fixation cross presented in the middle of a computer monitor, after which the letter stimuli appear.
During this phase, a row of three equally-spaced, capitalized English consonants—like JXW—are shown to one side of the cross, and thus are seen only with peripheral vision. Vowels are specifically excluded, as they could form short words that might interfere with data collection.
Although all of these characters are in the same size and type of font, two key variables are manipulated in these stimuli—eccentricity and inter-stimulus spacing—to better understand the factors that affect crowding.
The first, eccentricity, is the distance in pixels from the central letter to the intersection of the lines in the cross, which relates to where in the periphery of the visual field stimuli are delivered; the higher the eccentricity, the more peripheral the presentation of the letters.
In contrast, inter-stimulus spacing is defined as the distance—also in pixels—between the central consonant and each of the letters that abut it. This measurement assesses how close the flankers need to be to the middle character, to provide the clutter necessary for visual crowding.
The numbers chosen for these two distances in any given stimulus are actually controlled by a third variable defined as the ratio of inter-stimulus spacing to eccentricity—called the relative spacing.
Four different values—0.25, 0.4, 0.5, and 0.75—are tested to specifically assess whether inter-stimulus spacing needs to be a certain size, in relation to eccentricity, to have a crowding effect on peripheral vision.
For example, if a letter trio has a relative spacing value of 0.75, this means that the inter-stimulus distance is three-fourths the size of the eccentricity. So, the flanking consonants would be located relatively far away from the central character.
After the stimulus disappears, a response screen is shown, which prompts participants to type in what they perceived as the central letter.
Two hundred such trials are performed, in which stimuli with different relative spacing values are equally—but randomly—presented.
Here, the dependent variable is the percentage of trials in which the middle letter is correctly identified.
Based on previous work, it is expected that participants will only be able to accurately recognize the central characters in stimuli with a relative spacing of 0.5 or greater.
Importantly, this indicates that inter-stimulus spacing needs to be at least half the size of eccentricity to prevent crowding, a stipulation known as Bouma’s rule.
Greet the participant when they arrive, and have them sign informed consent materials. Then, seat them in front of a computer monitor with a keyboard.
Place their chin in the apparatus positioned approximately 60 cm from the screen.
Continue to explain the task, emphasizing that the experiment is self-paced, and—to proceed—the spacebar must be pressed. Also note that if in any instance the participant is unsure of the identity of the central consonant, they should provide their best guess.
Then, watch as the participant performs several practice trials. For each, ensure that the fixation cross is presented for 500 ms, followed by it and the letters, for the same amount of time. Also check that the participant, when prompted, enters their responses by pressing a consonant button on the keyboard.
Once they understand the task, leave the room, and allow the participant to complete the 200 trials.
To analyze the data, for each relative spacing ratio, compute the percentage of trials in which participants correctly identified the central consonant.
Notice that, as relative spacing increased, accuracy improved. Specifically, when this ratio was 0.5, participants demonstrated a performance of 75%, and this value jumped to approximately 95% when the relative spacing was 0.75.
However, with a ratio of 0.4, participants only accurately recognized the central consonant in 20% of trials, and at 0.25 this value dropped to 5%—a frequency that roughly corresponds to chance, if the central letter was guessed randomly
Collectively, these results indicate that crowding only occurs if the inter-stimulus spacing is less than half the size of eccentricity—for example, either 25% or 40% of this distance, as tested here—an observation supporting Bouma’s rule.
Now that you know how the manipulation of eccentricity and inter-stimulus spacing can be used to study crowding, let’s take a look at other ways aspects of peripheral vision are being explored.
Crowding has also been looked at in relation to automobile safety, and whether the number of objects in an environment can influence what a driver sees.
Such work has determined that crowding—either several cars, traffic cones, or signs in an area—can cause a driver to not effectively perceive a pedestrian.
For example, a person may observe a blurry object amidst cars, and think it is a parked bike—until the item darts out into the street, and turns out to be a man running to catch a train.
Work on the limits of peripheral vision is encouraging researchers to come up with ways to improve pedestrian and driving safety, like creating clear, well-lit crosswalks.
In contrast, web developers are also applying what we know about peripheral vision to create effective pop-up ads.
Due to the effects of crowding on letters, such banners are designed to not contain a lot of text, since these words won’t be distinguishable when they appear on the side of a monitor—in an internet user’s peripheral vision.
Rather, these advertisements contain bright, moving elements that attract someone’s attention, and cause them to move their eyes and fixate on this promotion. Then—hopefully—the person will click on it and order whatever is being sold.
Up until now, we’ve focused on crowding in normal participants; however, researchers are also looking at whether this perceptual phenomenon is related to visual defects associated with certain diseases.
For example, some work has involved the presentation of closely-spaced letter trios to patients diagnosed with a neurodegenerative condition similar to Alzheimer’s. Importantly, these stimuli were shown in the middle of a computer monitor, and thus delivered to the center of the visual field.
Interestingly, fewer patients were able to name the central letter, compared to healthy controls.
Collectively, this work provides evidence for the expansion of crowding—normally only a problem in the periphery—into central vision, and offers a possible explanation for the reading difficulties some neurodegenerative patients experience.
You’ve just watched JoVE’s video on peripheral crowding. By now, you should understand how to manipulate letter spacing to investigate this phenomenon, and collect and interpret vision data. In addition, you should grasp how crowding is being applied to other areas, such as the design of pop-up ads.
Thanks for watching!
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