Name: measuring visual attention with cues
Uploaded: 2023-04-30T06:46:17.000Z
Duration: 7 min 51 s
Channel: JoVE

K12 Standards

new-york-state-science-learning-standards

New York State Science Learning Standards

High School

Physical Science

HS. Waves and Electromagnetic Radiation

HS-PS4-5.

Spatial Cueing

1. ציוד
<ol><li>הניסוי דורש תוכנת יישום מחשב וניסוי כגון E-Prime, או סביבת תכנות כגון MATLAB או PsychoPy.</li>
</ol>2. גירוי ועיצוב ניסויים
<ol><li>הניסוי כרוך בניסויים קצרים שבהם המשתתפים חייבים לזהות ולדווח על מטרה חזותית קצרה. כל ניסיון כולל שלוש פריימים. איור 1 מתאר את המסגרות.</li>
</ol><img alt="Figure 1" src="/files/ftp_upload/10210/10210fig1.jpg"> איור 1. רצף של אירועים בפרדיגמת הרמז המרחבי המשמשת למדידת ההשלכות של תשומת לב חזותית. כל משפט מתחיל באותו אופן, כפי שמוצג במסגרת הראשונה, עם צלב קיבעון מרכזי ושתי קופסאות ירוקות משני הצדדים. במסגרת 2, צלב הקיבעון מוחלף בחץ, ומצביע על אחת משתי התיבות (50% מהזמן כל אחת). לבסוף, במסגרת שלוש מוצגת אות - L או T-in אחת משתי התיבות. בדוגמה המוצגת, האות היא L. בדוגמה החלונית הימנית, האות מופיעה בתיבה שהחץ מצביע על, ומפיקה גירסת ניסיון מתאימה. בחלונית משמאל, האות מופיעה מול החץ, ומפיקה ניסוי לא עקבי. מדד העניין הוא הזמן שלוקח למשתתף לבצע תגובה נכונה (זמן התגובה), בפרט, ההבדל הממוצע בין ניסויים עקביים לבין ניסויים לא עקביים.
<ol start="2"><li>במסגרת הראשונה, יש שתי תיבות ירוקות, 1.0 אינץ' x 1.0 אינץ' משני צדי הצג, ממורכזות אנכית. בנוסף, יש צלב קיבעון אדום עשוי 0.5 אינץ '. תורים ארוכים, הממוקם בדיוק במרכז התצוגה. הקופסאות הירוקות צריכות להיות במרחק של כ-1.5 אינץ' משולי התצוגה.</li>
	<li>במסגרת השנייה, צלב הקיבעון מוחלף בסימן, חץ המצביע על אחת משתי התיבות הירוקות. הפוך את החץ לאדום וקל לצפייה, כפי שמוצג באיור 1.</li>
	<li>במסגרת שלוש, 'T' או 'L' מתווסף לאחת משתי התיבות, והחץ ממסגרת 2 מוחלף בופיע מחדש של צלב הקיבעון.<ol>
<li>המשימה של המשתתף היא לציין אם האות בתיבה היא 'L' או 'T' באמצעות המקשים המתאימים. כל אות תופיע 50% מהזמן.</li>
		<li>ב- 80% מהניסויים, האות מופיעה בתיבה שהחץ מצביע על במסגרת 2. אלה נקראים ניסויים מתכנסים. ב-20% הנותרים של הניסויים, האות מופיעה מול כיוון החץ. אלה נקראים ניסויים לא עקביים.</li>
		<li>בסך הכל, האותיות יופיעו לעתים קרובות באותה מידה מימין או משמאל.</li>
	</ol>
</li>
	<li>רצף הניסוי, בדיוק כפי שתואר, כדי לכלול את הפרופורציות הנכונות של ניסויים עקביים ולא עקביים בסדר אקראי. כלול 400 ניסויים בסך הכל (320 מקרים ו-80 לא עקביים).</li>
	<li>מסגרת אחת צריכה להישאר נוכחת בכל ניסוי עבור 100 ms, מסגרת 2 עבור 100 ms, ומסגרת שלוש צריך להישאר נוכח עד תגובה נרשמת.</li>
	<li>לבסוף, הקפד לתכנת את הניסוי כדי לאסוף נתונים רלוונטיים. לקובץ הפלט צריכה להיות כותרת כזו המוצגת בטבלה באיור 2, כאשר כל שורה כוללת את הנתונים מניסוי אחד: מספר הניסיון, מיקום האות שהופיעה (משמאל או מימין), האות הספציפית שהופיעה (L או T), בין אם המשפט היה עקבי או לא עקבי (נקרא התנאי), הלחץ העיקרי שנעשה על ידי המשתתף, וחשוב מכך, זמן התגובה - הזמן שלקח למשתתף לעשות לחץ מפתח, נמדד מראשית המכתב. (מספר זה צריך להיות נרשם ב- ms, וצפוי לנוע בין 50 ל 500).</li>
</ol><img alt="Figure 2" src="/files/ftp_upload/10210/10210fig2.jpg"> איור 2. טבלה לדוגמה לארגון פלט נתונים בניסוי רמז מרחבי. המדד העיקרי לעניין הוא זמן התגובה בכל משפט. בנוסף, יש לרשום את התנאי על מנת להשוות את זמן התגובה בניסויים עקביים ולא עקביים, וסוג המכתב והתגובה שניתנו נחוצים על מנת להעריך את דיוק התגובה. מומלץ גם להקליט מיקום מכתב כדי להבטיח שהניסויים יופיעו בפרופורציות הנכונות. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/10210/10210fig2large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
3. הפעלת הניסוי
<ol><li>כדי להריץ את הניסוי, לגייס 10 עד 20 משתתפים.</li>
	<li>כאשר משתתף מגיע למעבדה, להסביר כי הניסוי שהם יעשו נועד לחקור את אופי תשומת הלב החזותית, ולבקש מהם להשלים הסכם הסכמה מדעת.</li>
	<li>הושיבו את המשתתף מול מחשב הבדיקה, כאשר גב הכיסא שלו נמצא במרחק של 60 ס"מ מהצג.</li>
	<li>הסבר להם את ההוראות בפירוט:<ol>
<li>"כל ניסוי בניסוי הזה יהיה פחות או יותר אותו הדבר. אתה תראה צלב קיבעון אדום בתחילת כל משפט. חשוב שתשמור על העיניים מקובעות בתנוחה זו בכל עת. לאחר 100 אלפיות השנייה, צלב הקיבעון יוחלף בחץ אדום המצביע על אחת משתי הקופסאות הירוקות שיהיו גם בתצוגה. לבסוף, לאחר 100 אלפיות השנייה, החץ ייעלם ומכתב יופיע באחת משתי התיבות. זה תמיד יהיה L או T, והתפקיד שלך הוא לדווח איזה מהם הוא משתמש במפתח המתאים. אנו רוצים שתבצע לחץ מקשים במהירות האפשרית, מבלי להקריב את הדיוק, לכן מומלץ לשמור את האצבע הימנית על מקש L ואת האצבע המורה השמאלית על מקש T בכל עת. לאחר שתבצע תגובה, יהיה עיכוב של חצי שנייה לפני תחילת המשפט הבא. שים לב שהחץ האדום לא תמיד יצביע על המקום שבו האות תופיע בסופו של דבר. אתה תעשה 400 ניסויים של הניסוי, אשר צריך לקחת רק על 5 עד 10 דקות. תהיה הפסקה קצרה של שתי דקות כאשר אתה באמצע הדרך. יש לך שאלות?"</li>
	</ol>
</li>
	<li>לאחר שתענה על שאלות כלשהן, הפעל את התוכנית וצפה במשתתף במשך מספר ניסויים כדי לוודא שהוא מבין את ההוראות. אז אתה יכול לעזוב את חדר הבדיקות עד שהניסוי יושלם.</li>
</ol>4. ניתוח התוצאות
<ol><li>התוכנית שלך צריכה לאכלס באופן אוטומטי את התאים בטבלת התוצאות עבור כל משתתף עם התקדמות הניסוי. לכן בסוף הניסוי, תהיה לך טבלה עם 400 שורות המייצגות 400 ניסויים עבור כל משתתף.</li>
	<li>ראשית, ודא שהתגובות שסופקו מדויקות. כדי לעשות זאת, הוסף עמודה לטבלה הנקראת דיוק. איור 3 מציג טבלת נתונים מאוכלסת.<ol>
<li>כדי לקבוע אם התגובה שניתנה הייתה נכונה, השווה את התגובות שניתנו לזהותן בפועל של האותיות המוצגות. זכור שהטבלה כוללת עמודה עבור כל אחת מהאפשרויות הללו.<ol>
<li>Excel (או תוכנה אחרת) יכול לקבוע באופן אוטומטי אם התגובות נכונות על-ידי הזנת הנוסחה הבאה בעמודה החדשה הנקראת דיוק: =if("סוג מכתב"= "תגובה נתונה",1,0)משמעות הדבר היא שאם התו בעמודה סוג מכתב זהה לתו בעמודה תגובה נתונה, יהיה 1 בעמודת הדיוק. אחרת, יהיה 0, המציין תגובה שגויה.</li>
			<li>חשב דיוק ממוצע עבור כל משתתף על-ידי חישוב ממוצע של הערכים בעמודה 'דיוק' החדשה. אם שיעור התגובות הנכונות למשתתף קטן מ- 0.8, אל תנתח עוד יותר את תוצאות המשתתף; הדבר מצביע על כך שהמשתתף לא הבין את ההוראות, או שלא שם עדיפות על ביצוע מדויק.</li>
		</ol>
</li>
		<li>עכשיו ניתן לחשב את מידת העניין. ממוצע יחד את זמן התגובה עבור משתתף בכל הניסויים התכתבות, ובנפרד, בכל הניסויים הלא עקביים. לאחר מכן חישבו ממוצע עקבי ולא עקבי עבור כל המשתתפים המקובצים יחד.</li>
	</ol>
</li>
</ol><img alt="Figure 3" src="/files/ftp_upload/10210/10210fig3.jpg"> איור 3. טבלת נתונים המאוכלסת בתוצאות מ- 25 ניסויי רמז מרחבי. העמודה האחרונה, שכותרתה "דיוק", נוספה לאחר השלמת הניסוי, ונוסחה שימשה לאוטומטית של בדיקת דיוק. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/10210/10210fig3large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>

מאז הוצג בסוף שנות השבעים, המשימה s cueing מרחבי כבר בשימוש נרחב על ידי חוקרים, למשל, על מנת לזהות את סוגי הגירויים שעלולים באופן אוטומטי לגרום תשומת לב לשינוי. לדוגמה, חוקרים חקרו אם הבזקים בהירים וצלילים חזקים גורמים באופן אוטומטי לתשומת לב להשתנות. בניסויים אלה האותיות שיש לזהות לעתים מקדימות אורות וצלילים בלתי צפויים. לאחר מכן חוקרים יכולים להשוות מהירויות זיהוי כאשר הבזק בהיר, למשל, מקדים אות באותו מיקום או במצב אחר. עלות הקשורה להבזק במצב הפוך מרמזת על כך שההבזק משך את תשומת הלב באופן אוטומטי.
<p class="jove_co...

רמז מרחבי

מקור: המעבדה של ג'ונתן פלומבאום – אוניברסיטת ג'ונס הופקינס
תשומת לב מתייחסת ליכולת האנושית המוגבלת לבחור מידע כלשהו לעיבוד על חשבון גירויים אחרים בסביבה. תשומת הלב פועלת בכל ההופציות החושיות: ראייה, שמיעה, מגע, אפילו טעם וריח. זה נחקר לרוב בתחום החזותי אף. דרך נפוצה ללמוד תשומת לב חזותית היא עם פרדיגמת רמז מרחבית. פרדיגמה זו מאפשרת לחוקרים למדוד את ההשלכות של מיקוד תשומת הלב החזותית במקומות מסוימים ולא באחרים. פרדיגמה זו פותחה על ידי הפסיכולוג מייקל פוזנר בסוף שנות ה -70 ותחילת שנות ה -80 בסדרה של מאמרים שבהם הוא דימה את תשומת הלב לאור הזרקורים, מאיר באופן סלקטיבי חלק כלשהו של סצנה. 1,2 סרטון זה מדגים נהלים סטנדרטיים לניסוי רמז מרחבי כדי לחקור תשומת לב חזותית.

איור 4 מציג זמן תגובה ממוצע עבור קבוצת משתתפים, המשווה בין ניסויים עקביים ולא עקביים. המשתתפים היו, בממוצע, על 200 ms מהר יותר להגיב בניסויים מתכנסים. פעולה זו מציגה את היתרונות המשויכים למיקום שבו הוא נוכח ואת העלויות למיקומים אחרים. החץ נתן למשתתפים 80% מידע אמין על המקום שבו האות תופיע בכל ניסוי, כך שהמשתתפים הפנו תשומת לב חזותית לעמדות שאליהן הצביע החץ. כאשר המכתב הופיע אז במצב זה, אשר עשה רוב הזמן, המשתתפים יכלו לעבד ולזהות אותו במהירות. עם זאת, כאשר המכתב נראה הפוך, המשתתפים היו צריכים להסיט את תשו...

Source: Laboratory of Jonathan Flombaum&#8212;Johns Hopkins University
Attention refers to the limited human ability to select some information for ...

היכולת שלנו לבחור מידע מסוים בסביבה לעיבוד, תוך התעלמות מגירויים אחרים, מכונה תשומת לב. תשומת לב חזותית יכולה להיות גלויה - כאשר העיניים מכוונות באופן מודע לעבר אובייקט, כמו ירח מלא עולה, או סמויה, שבה אדם מבחין במשהו שהוא לא מסתכל עליו ישירות. לדוגמה, אדם עשוי לבהות בשלט המצביע לכיוון הצד השמאלי של מזלג בכביש. עם זאת, הם עדיין יבחינו בינשוף קרוב בהמשך השביל, מכיוון שזה הכיוון שאליו הם נרמזים ללכת. מושג זה מכונה רמז מרחבי, שבו תשומת הלב הסמויה מוסטת על ידי אות מסוים. בהתבסס על עבודה קודמת של הפסיכולוג מייקל פוזנר, סרטון זה מדגים כיצד לבצע משימת רמז מרחבית ממוחשבת, כולל כיצד לפרש נתונים החוקרים מדד של קשב חזותי סמוי?זמני תגובה על פני ניסויים תואמים ולא הולמים. בניסוי זה, המשתתפים חייבים לזהות ולדווח על מטרות חזותיות קצרות המציגות מיקוד ושינויים בתשומת הלב לאחר מכן. במהלך כל ניסוי, המשתתפים מתבקשים להתבונן בשלוש מסגרות המתרחשות לפי הסדר: במסגרת 1, צלב קיבוע אדום, עשוי ?-in. קווים ארוכים, ממוקם במרכז התצוגה. שתי קופסאות ירוקות, כל אחת בגודל 1 על 1 אינץ', ממורכזות אנכית, 1.5 אינץ'. הרחק מקצוות התצוגה. לאחר 100 אלפיות השנייה, המסגרת השנייה מופיעה למשך אותו זמן, אך הפעם, צלב הקיבוע מוחלף ברמז - חץ אדום המצביע לעבר אחת משתי הקופסאות הירוקות. במסגרת השלישית, חץ הרמז מוחלף בו זמנית בצלב הקיבוע. במחצית הניסיונות מתווספת האות 'T' לאחת משתי התיבות, ואילו החצי השני מכיל את האות 'L'; שניהם מפוזרים באופן שווה. המשתתפים מתבקשים לזהות את האות המוצגת. לאחר כל תגובה, מתרחש מרווח קצר של 500 אלפיות השנייה בין ניסויים, והרצף חוזר על עצמו בסך הכל 400 ניסיונות. כאן, הטריק הוא שהם או חופפים, כאשר האות מופיעה בתיבה שהחץ מצביע עליה 80% מהזמן, או לא תואמים, כאשר היא מופיעה הפוך לכיוון החץ ב-20% מהניסויים. המשתנה התלוי הוא הזמן שלוקח למשתתף להגיב נכון בין סוגי הניסוי, אשר מושג פשוט על ידי בחירת האות המוצגת בתיבה, ללא קשר לצד. המשתתפים צפויים, בממוצע, להיות מהירים יותר בתגובה במהלך ניסויים תואמים בהשוואה לניסויים לא תואמים, ובכך להראות את היתרונות הקשורים לרמז על המיקום המרחבי של המקום שבו יש למקד את תשומת הלב שלהם. כהכנה לניסוי, פתח את התוכנה וודא שפרדיגמת הרמזים המרחביים פועלת כהלכה. לאחר גיוס המשתתפים, הכניסו כל אחד מהם למעבדה והסבירו שהמשימה נועדה לחקור את טבעה של תשומת הלב החזותית. לפני שתמשיך, בקש מהם למלא טופס הסכמה מדעת. כדי להתחיל, הושיבו את המשתתף מול מחשב הבדיקה, כשגב הכיסא שלו מרוחק 60 ס"מ מהצג. הסבירו את הוראות המשימה וענו על כל שאלה. כאשר המשתתף מוכן, אפשר לו להפעיל את התוכנית על ידי לחיצה על מקש הרווח. התבונן בהם במשך כמה ניסיונות כדי לוודא שהם לוחצים על המקש 'L' או 'T' ברגע שהאות מופיעה על המסך. צא מחדר הבדיקות כשהם משלימים את 400 הניסויים. באמצע הניסוי, ספק הפסקה של 2 דקות, מה שהופך את זמן המשימה הכולל לפחות מ-10 דקות. כדי להתחיל בניתוח נתונים, אחזר תחילה את הנתונים שנלכדו שתוכנתו בתחילה לקובץ פלט. שימו לב שיש לאכלס באופן אוטומטי את הנתונים עבור הפריטים הבאים בטבלה: מספר הניסיון, מיקום האות, סוג האות, התנאי, התגובה בפועל שניתנה על ידי המשתתף, וחשוב מכך, זמן התגובה הנמדד מתחילת האות ועד ללחיצה על המקש. לאחר מכן, בדוק אם התגובות שניתנו מדויקות על ידי הוספת עמודה בשם 'דיוק' לטבלה. כדי לאכלס עמודה זו, צור נוסחה להשוואה בין 'סוג אות' ל'תגובה שניתנה', כך ש-1 מייצג תגובה נכונה ו-0 מציין תשובה שגויה. כעת, ודא שערכי הדיוק הממוצעים הכוללים עבור כל משתתף הם מעל 0.8 כדי להבטיח שהמשתתפים הבינו את הוראות המשימה. כדי להמחיש את הנתונים, גרף את זמני התגובה הממוצעים בין המשתתפים לפי סוג הניסוי. שימו לב שהם הגיבו כ-200 אלפיות השנייה מהר יותר בניסויים חופפים בהשוואה לניסויים לא תואמים. ההבדל הזה מצביע על כך שהחץ סימן למשתתפים לשים לב למיקום מרחבי מסוים, מה שאפשר להם לעבד ולזהות מהר יותר את האות כשהיא מופיעה שם. כעת, כשאתם מכירים את תכנון ניסוי לבחינת רמזים מרחביים, בואו נבחן כיצד חוקרים השתמשו בווריאציות של הפרדיגמה כדי לחקור כיצד יכולת הקשב משתנה במקרים של פגיעה מוחית יחד עם שינויים בדרישות המשימה. מחקרים שהשתמשו בהדמיית תהודה מגנטית תפקודית הצביעו על כך שאזורים בתוך האונה הקודקודית מעורבים ביכולת לכוון את תשומת הלב למיקום מרחבי. בחולים עם נזק מוקדי עקב שבץ או גידולים, פוזנר ועמיתיו גילו שזמני התגובה היו ארוכים יותר במהלך ניסויים לא תואמים בהשוואה לניסויים חופפים ובמיוחד, בהשוואה לבקרות נוירולוגיות - אלה עם נגעים מחוץ לאזור הקודקודי - המאשרים את המשמעות התפקודית של אזור זה. כמו כן, כפי שכבר למדתם, הכללת רמזים במשימה מובילה למחשבות צפויות היכן למקד את תשומת הלב, למרות שייתכן שהציפיות הללו לא יתממשו. חוקרים אימצו את הפרדיגמה כדי לזהות את סוגי הגירויים, כמו הבזקים בהירים בלתי צפויים, שעלולים לגרום באופן אוטומטי לשינוי תשומת הלב. שינויים כאלה יכולים להועיל לאנשים שעלולים להתקשות להתמקד תחת דרישות מוגבלות, כמו אלה עם הפרעת קשב וריכוז. זה עתה צפיתם בהקדמה של JoVE לרמזים מרחביים. עכשיו אתה צריך להבין היטב כיצד לעצב ולנהל פרדיגמת קשב חזותית סמויה, כמו גם כיצד לנתח ולפרש דרישות קשב כאשר הרמזים צפויים ואינם תואמים. תודה שצפית!

Education

JoVE Science Education

Psychology

פסיכולוגיה

Sensation and Perception

תחושה ותפיסה

measuring visual attention with cues

Visual attention is the limited ability to focus on some information while ignoring other stimuli in the environment. It is studied in many senses, including vision, hearing, touch, taste, and smell. Researchers most often examine it in vision because it is easy to test with controlled displays.

A common method is the spatial cueing paradigm. In this task, a cue appears to guide attention toward one location, and researchers measure what happens when attention is focused there instead of elsewhere. The method helps show the effects of directing visual attention to some places and not others.

The spatial cueing approach was developed by psychologist Michael Posner in the late 1970s and early 1980s. In his papers, he described attention as a spotlight that selectively lights up part of a scene. The procedure shown here demonstrates the standard steps used in a spatial cueing experiment to study visual attention.

Measuring Visual Attention with Cues

color afterimages

Color Opponency and Afterimages

Color afterimages show how the brain uses opponent color signals to process vision. Human color vision can separate millions of hues, even though it depends on fairly simple hardware. A key part of that ability comes from an opponent system in the brain. In an opponent system, the presence of one kind of color signal is treated as evidence for the absence of another. The absence of one signal can also count as evidence for the other. For example, some brain cells respond when blue is present...

finding your blind spot and perceptual filling-in

finding-your-blind-spot-and-perceptual-filling-in

How the Brain Fills In the Blind Spot

The blind spot is a gap in vision created by the retina and optic nerve. The retina contains light-sensitive cells that detect light and send signals to the brain through the optic nerve, a bundle of neural fibers. In each retina, there is one area in the periphery where these outputs collect and the optic nerve exits. That spot has no photosensitivity, so light that lands there does not create a signal. This means humans have a blind spot, or a place in the visual field where incoming stimuli...

perspectives on sensation and perception

Sensory Illusions in Perception

Sensation and perception explain how the brain turns sensory signals into what we see, hear, feel, and taste. Sensation is the process of transducing signals from sensory organs, such as the eyes. Perception is how the brain interprets those messages. This field has a long history that reaches back to the 19th century. During that time, scientists made major progress in understanding the properties of light and how they connect to the visual system. Those findings helped shape modern ideas...

motion-induced blindness

Visual Awareness Through Motion Illusion

Visual awareness and motion-induced blindness show how the brain shapes what people see. In visual perception and sensation, what appears in the world is not a direct copy of physical reality. People may miss real objects, see things that are not there, or see them in a distorted way. Scientists use the word awareness to mean what people actually perceive. To study awareness, vision researchers often rely on illusions and misperceptions. These cases help reveal how the brain builds experience...

the rubber hand illusion

Body Mapping and the Rubber Hand Illusion

The Rubber Hand Illusion shows how the brain builds a map of the body in space. This body map helps people reach for objects, walk without hitting obstacles, and sit down without missing a chair. It depends on proprioception, which is the brain's sense of where the limbs are based on control and feedback signals. The brain does not rely on proprioception alone. It also uses vision, touch, and even sound to represent body parts in space. The classic illusion, first described by Botvinick and...

the ames room

How the Ames Room Warps Depth

The Ames Room is a visual illusion that changes how people judge depth and size. It is built to show how the brain uses assumptions to recover three-dimensional space from a two-dimensional image on the retina. The retina is the light-sensitive tissue inside the human eye. Light from objects in the world reflects onto the retina and creates patterns of stimulation. Objects that are side-by-side in the world usually create side-by-side stimulations on the retina. Distance is harder to recover,...

inattentional blindness

Visual Attention and Missed Objects

Visual attention helps determine which parts of the visual world the brain processes and how well it processes them. Because attention is limited, people cannot take in everything at once, even when an object is right in front of them. Researchers began showing this effect in the 1960s. Ulrich Neisser demonstrated that people can miss visible objects when their attention is distracted. Later, in the 1980s and 1990s, Arien Mack and Irvin Rock built on that work and developed a simple way to...

spatial cueing

Visual attention is the limited ability to focus on some information while ignoring other stimuli in the environment. It is studied in many senses, including vision, hearing, touch, taste, and smell. Researchers most often examine it in vision because it is easy to test with controlled displays. A common method is the spatial cueing paradigm. In this task, a cue appears to guide attention toward one location, and researchers measure what happens when attention is focused there instead of...

the attentional blink

Measuring Visual Attention Lapses

Visual attention is needed to recognize a stimulus. Early in vision, objects are not seen as whole objects. They are processed as features such as lines, corners, texture changes, color, and light. Attention helps later processing combine those features into something the brain can identify. This makes attention a major topic in vision research. A key question is how people sustain attention over time. Sustained attention means keeping focus from moment to moment. It takes effort, especially...

crowding

Peripheral Vision and Letter Crowding

Peripheral vision and letter crowding are shown in this high school science video. The lesson connects how the eye samples light with why objects are harder to recognize at the edge of vision. Human vision depends on light-sensitive neurons in the back of the eye called the retina. These neurons are rods and cones, named for their shapes. They are not spread evenly across the retina. The center region, called the macula, has a dense pack of cones. Cones are especially concentrated in the...

the inverted-face effect

Face Recognition and Upside-Down Faces

Face recognition is a specialized part of human perception. It often feels effortless, but it actually depends on complex and intensive processing. The brain uses dedicated networks to detect faces and tell them apart.

the mcgurk effect

How Lip Reading Shapes Speech Perception

Speech perception depends on both hearing and vision. In many face-to-face conversations, the mouth gives strong visual clues about what a person is saying. Those clues can help the brain sort out speech sounds that are hard to hear clearly. This reliance on visual input is one reason spoken language is easier to understand when the speaker’s face is visible and close up. The mouth can sometimes provide better information than the sound alone. When the brain combines what it sees with what it...

just-noticeable differences

Measuring Size Changes with JND

Psychophysics studies how physical changes become neural signals and mental ideas about magnitude. A key idea in this field is the just-noticeable difference, or JND. A JND is the smallest change people can perceive. Size is a clear way to study JND. Small changes in a child’s height may go unnoticed from day to day. After a longer absence, such as a return from sleep-away camp or a visit after many weeks, those same small changes can seem obvious because they have added up. Researchers...

the staircase procedure for finding a perceptual threshold

the-staircase-procedure-for-finding-a-perceptual-threshold

Measuring Auditory Thresholds with Staircase Testing

Psychophysics studies how the physical strength of a stimulus relates to what people actually perceive. It focuses on perceptual thresholds, which are the smallest amounts of stimulation a person can sense. Examples include the brightness needed to see a light, the pressure needed to feel touch, and the softness of a sound that can still be heard. The staircase procedure is an efficient method for finding a perceptual threshold. Here, the stimulus is adjusted step by step based on a person’s...

object substitution masking

Visual Masking with Object Substitution

Visual masking describes cases where one image is presented, but an observer does not perceive it because a second image appears. In vision science, this kind of interference helps researchers study how the brain selects and stores visual information. Object substitution masking is a surprising form of visual masking. It became an important topic in vision research after it was discovered relatively recently, around 1997, by Enns and Di Lollo. The effect has been studied because it shows that...

sensation and perception

This collection delves into a variety of procedures to study how the brain processes our complex sensory world and solves problems confronting conscious awareness and visual, tactile, and auditory perception. 

Explore how the spatial cueing paradigm is used to study visual attention, following the cueing method developed by Michael Posner.

Measuring Visual Attention with Cues | JoVE K12

Life Science

Structure and Function

HS-LS1-2.

Jonathan Flombaum

Overview

Stimulus and Experimental Design

Running the Experiment

Representative Results

Applications

Summary

Travelling Waves

A wave is a disturbance that propagates from its source, repeating itself periodically, and is typically associated with simple harmonic motion. ...

Wave Parameters

The simplest mechanical waves are associated with simple harmonic motion and repeat themselves for several cycles. These simple harmonic waves can be ...

Equations of Wave Motion

Mathematically, the motion of a wave can be studied using a wavefunction. Consider a string oscillating up and down in simple harmonic motion, having a ...

Graphing the Wave Function

Consider the wave equation for a sinusoidal wave moving in the positive x-direction. The wave equation is a function of both position and time. From the ...

/files/media/science-education/science-education-thumbs/14721.jpg

Velocity and Acceleration of a Wave

A wave propagates through a medium with a constant speed, known as a wave velocity. It is different from the speed of the particles of the medium, which ...

Speed of a Transverse Wave

The speed of a wave depends on the characteristics of the medium. For example, in the case of a guitar, the strings vibrate to produce the sound. The ...

/files/media/science-education/science-education-thumbs/14722.jpg

problem-solving-tuning-of-a-guitar-string

Problem-Solving: Tuning of a Guitar String

In the case of stringed instruments like the guitar, the elastic property that determines the speed of the sound produced is its linear mass density or ...

/files/media/science-education/science-education-thumbs/14744.jpg

Kinetic and Potential Energy of a Wave

All forms of waves carry energy; this is directly visualized in nature. For instance, the waves of earthquakes are so intense that they can shake huge ...

Energy and Power of a Wave

The total energy associated with a wavelength is the sum of the potential energy and the kinetic energy. The average rate of energy transfer associated ...

Interference and Superposition of Waves

When two waves of the same nature occur in the same region simultaneously, they result in interference. Interference of waves implies that the net effect ...

Reflection of Waves

When a wave travels from one medium to another, it gets reflected at the boundary of the second medium. A common example of this is when a person yells at ...

Propagation of Waves

When a wave propagates from one medium to another, part of it may get reflected in the first medium, and part of it may get transmitted to the second ...

Standing Waves

Sometimes waves do not seem to move; rather, they just vibrate in place. Unmoving waves can be seen on the surface of a glass of milk kept in a ...

/files/media/science-education/science-education-thumbs/12783.jpg

Modes of Standing Waves - I

A close look at earthquakes provides evidence for the conditions appropriate for resonance, standing waves, and constructive and destructive interference. ...

/files/media/science-education/science-education-thumbs/12784.jpg

Modes of Standing Waves: II

The starting point for expressing the modes of standing waves is understanding the boundary conditions that the waves must follow. The boundary conditions ...

/files/media/science-education/science-education-thumbs/14723.jpg

Sound Waves

Sound waves can be thought of as fluctuations in the pressure of a medium through which they propagate. Since the pressure also makes the medium&#39;s ...

Sound as Pressure Waves

Sound waves, which are longitudinal waves, can be modeled as the displacement amplitude varying as a function of the spatial and temporal coordinates. As ...

/files/media/science-education/science-education-thumbs/14724.jpg

Perception of Sound Waves

The human ear is not equally sensitive to all frequencies in the audible range. It may perceive sound waves with the same pressure but different ...

Speed of Sound in Solids and Liquids

Most solids and liquids are incompressible&#8212;their densities remain constant throughout. In the presence of an external force, the molecules tend to ...

Speed of Sound in Gases

The speed of sound in a gaseous medium depends on various factors. Since gases constitute molecules that are free to move, they are highly compressible. ...

Shock Waves

While deriving the Doppler formula for the observed frequency of a sound wave, it is assumed that the speed of sound in the medium is greater than the ...

Echo

The human ear cannot distinguish between two sources of sound if they happen to reach within a specific time interval, typically 0.1 seconds apart. More ...

/files/media/science-education/science-education-thumbs/14729.jpg

Use mathematical representations to support a claim regarding relationships among the period, frequency, wavelength, and speed of waves traveling and transferring energy (amplitude, frequency) in various media.

HS-PS4-1.

Using GIS to Investigate Urban Forestry

Source: Laboratories of Margaret Workman and Kimberly Frye - Depaul University
Urban forests broadly include urban parks, street trees, landscaped ...

Evaluate questions about the advantages of using a digital transmission and storage of information.

HS-PS4-2.

concept-of-resonance-and-its-characteristics

Concept of Resonance and its Characteristics

If a driven oscillator needs to resonate at a specific frequency, then very light damping is required. An example of light damping includes playing piano ...

/files/media/science-education/science-education-thumbs/12772.jpg

Sound Waves: Resonance

Resonance is produced depending on the boundary conditions imposed on a wave. Resonance can be produced in a string under tension with symmetrical ...

Sound Waves: Interference

Sound waves can be modeled either as longitudinal waves, wherein the molecules of the medium oscillate around an equilibrium position, or as pressure ...

Interference: Path Lengths

Consider two sources of sound, that may or may not be in phase, emitting waves at a single frequency, and consider the frequencies to be the same.
Two ...

/files/media/science-education/science-education-thumbs/14727.jpg

The Wave Nature of Light

The nature of light has been a subject of inquiry since antiquity. In the seventeenth century, Isaac Newton performed experiments with lenses and prisms ...

The Electromagnetic Spectrum

The electromagnetic spectrum consists of all the types of electromagnetic radiation arranged according to their frequency and wavelength. Each of the ...

The Quantum-Mechanical Model of an Atom

Shortly after de Broglie published his ideas that the electron in a hydrogen atom could be better thought of as being a circular standing wave instead of ...

Quantum Numbers

It is said that the energy of an electron in an atom is quantized; that is, it can be equal only to certain specific values and can jump from one energy ...

Interference and Diffraction

Source: Yong P. Chen, PhD, Department of Physics &#38; Astronomy, College of Science, Purdue University, West Lafayette, IN
Interference and diffraction ...

Photoelectric Effect

Source: Yong P. Chen, PhD, Department of Physics &#38;&#38; Astronomy, College of Science, Purdue University, West Lafayette, IN
Photoelectric effect ...

Reflection and Refraction

Source: Derek Wilson,&#160;Asantha Cooray, PhD, Department of Physics &#38; Astronomy, School of Physical Sciences, University of California, Irvine, CA
...

Evaluate the claims, evidence, and reasoning behind the idea that electromagnetic radiation can be described either by a wave model or a particle model (quantum theory), and that for some situations one model is more useful than the other.

HS-PS4-3.

Electric Charge in a Magnetic Field

Source: Andrew Duffy, PhD, Department of Physics, Boston University, Boston, MA
This experiment duplicates J.J. Thomson's famous experiment at the end of ...

Electromagnetic Fields

Electric fields generated by static charges, often referred to as electrostatic fields, are characteristically different from electric fields created by ...

Electromagnetic Waves

James Clerk Maxwell formulated a single theory combining all the electric and magnetic effects scientists knew during that time, calling the phenomena his ...

Electromagnetic waves are categorized according to their wavelengths and frequencies, giving the electromagnetic spectrum. These waves are classified as ...

Plane Electromagnetic Waves I

The existence of combined electric and magnetic fields that propagate through space as electromagnetic (EM) waves is the most significant prediction of ...

Plane Electromagnetic Waves II

Consider a plane wavefront traveling in position x-direction with a constant speed. This wavefront can be utilized to obtain the relationship between ...

propagation-speed-of-electromagnetic-waves

Propagation Speed of Electromagnetic Waves

Electromagnetic waves are consistent with Ampere&#39;s law. Assuming there is no conduction current Ampere&#39;s law is given as:


Consider a plane ...

Electromagnetic Waves in Matter

Electromagnetic waves can travel in the vacuum as well as in matter. For example light, which is an electromagnetic wave, can travel through air, water, ...

Energy Carried By Electromagnetic Waves

Anyone who has used a microwave oven knows there is energy in electromagnetic waves. Sometimes, this energy is obvious, such as in the summer sun&#39;s ...

Intensity Of Electromagnetic Waves

The energy transport per unit area per unit time, or the Poynting vector, gives the energy flux of an electromagnetic wave at any specific time. For a ...

Momentum And Radiation Pressure

An object absorbing an electromagnetic wave would experience a force in the direction of propagation of the wave. This force occurs because ...

Cardiac Magnetic Resonance Imaging

Source: Frederick W. Damen and Craig J. Goergen, Weldon School of Biomedical Engineering, Purdue University, West Lafayette, Indiana
In this video, high ...

an-introduction-to-drosophila-melanogaster

An Introduction to Drosophila melanogaster

Drosophila melanogaster, also known as the fruit fly, is a powerful model organism widely used in biological research that has made significant ...

an-introduction-to-the-zebrafish-danio-rerio

An Introduction to the Zebrafish: Danio rerio

Zebrafish (Danio rerio) are small freshwater fish that are used as model organisms for biomedical research. The many strengths of these fish include their ...

An Overview of Genetics and Disease

Many human diseases are associated with mutations or variations in genetic sequences. Some of these genetic variants are heritable, passed down from ...

Evaluate the validity and reliability of claims in published materials of the effects that different frequencies of electromagnetic radiation have when absorbed by matter.

HS-PS4-4.

Measuring Visual Attention with Cues

Description

Transcript

More videos by Standards