Name: measuring visual attention lapses
Uploaded: 2023-04-30T06:46:22.000Z
Duration: 8 min 52 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.

The Attentional Blink

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>ניסוי זה מסתמך על הליך ניסיוני כללי הנקרא מצגת חזותית סדרתית מהירה, RSVP בקיצור.<ol>
<li>היסודות של RSVP כוללים ניסויים ניסיוניים שבהם סדרה של תמונות מוצגת במהירות, אחת אחרי השנייה. תמונות נשארות בדרך כלל בתצוגה במשך פחות מ- 200 אלפיות השנייה, לפני שהן מוחלפות בתמונה אחרת, מה שמקשה על עיבוד נרחב של התמונות.</li>
	</ol>
</li>
	<li>התחל על-ידי יצירת תוכנית RSVP בסיסית. הגדר אותו כדי להציג זרמים של אותיות קטנות שחורות גדולות (גופן Helvetica) במרכז התצוגה, כל אחד מהם נמשך רק 50 ms. האותיות צריכות לתפוס בערך 2.5 ב אנכית ו 1.5 ב. אופקית. איור 1 סכמטי רצף RSVP.</li>
</ol><img alt="Figure 1" src="/files/ftp_upload/10211/10211fig1.jpg"> איור 1: היסודות של מצגת חזותית טורית מהירה (RSVP). סדרה של תמונות מוצגת ברצף מהיר, במקרה זה, אותיות קטנות כל שנותרו רק 50 אלפיות השנייה לפני שהוחלף באות הבאה.
<ol start="3"><li>עכשיו, כדי להפוך את זה לתוכנית מצמוץ תשומת לב, לעשות כדלקמן:<ol>
<li>הפוך ניסויים כי הם 30 תמונות ארוכות-כלומר. יוצגו 30 תווים, כל אחד עבור 50 ms, מה שהופך כל ניסיון 1.5 s סה"כ.</li>
		<li>28 מהתווים בכל ניסיון הם אותיות קטנות כפי שתואר זה עתה, אך שניים הם מספרים.</li>
		<li>בכל ניסוי, בחר באופן אקראי את שני המספרים בין 1 ל- 9 כדי להציג, אך גם ודא ששני המספרים במשפט תמיד שונים.</li>
		<li>בחר באופן אקראי את המקום שבו מופיע המספר הראשון בגבול הפריטה- 8 שהוצג והפריטה- 20 שהוצג. במילים אחרות, בכל ניסוי, מקם מספר אחד איפשהו בין המיקום 8ו -20th RSVP.</li>
		<li>המספר השני מופיע בכל מקום בין מיד לאחר המיקום הראשון לשש לאחר מכן. מכיוון שמיקום המספר השני מוגדר ביחס לראשון, אלה נקראים עמדות השהיה. המספר השני יכול להיות בעמדת פיגור הנע בין 1 ל -6. למעשה, במהלך הניסוי כולו יהיה מספר שווה של כל אחת ממיקמות הפיגור בין 1 ל -6. איור 2 משתה את הרעיון של מיקום השהיה.</li>
		<li>תכנת את הניסוי כך שיכלול 180 ניסויים בסך הכל, 30 כל אחד עבור כל תנוחת השהיה, 1-6.</li>
		<li>בסוף כל משפט, המסך צריך לקרוא "ראשית? שנית?", כפי שמוצג באיור 2, כדי לגרום לצופה לדווח על המספרים שראו במהלך המשפט.</li>
		<li>לבסוף, הגדר את התוכנית כדי להפיק גיליון אלקטרוני של פלט המדווח על כל הנתונים הרלוונטיים. כל שורה בקובץ תואמת לתוכן של גירסת ניסיון אחת, ועליה לכלול את המידע הבא, כפי שמוצג באיור 3: מספר הניסיון, מיקום המספר הראשון בזרם RSVP, מיקום ההשהיה של המספר השני, הזהות האמיתית של המספר הראשון, הזהות האמיתית של המספר השני, ואת הקשת המקשים שנעשתה על-ידי המשתתף כדי לזהות את המספר הראשון, ואותו הדבר עבור השני.</li>
	</ol>
</li>
</ol><img alt="Figure 2" src="/files/ftp_upload/10211/10211fig2.jpg"> איור 2: שיטות למצמוץ קשב. אחרי מסך מוכן מופיע זרם RSVP המורכב בעיקר מאותיות, 30 תמונות בסך הכל. בין האותיות מוטבעים שני מספרים. המספר הראשון מופיע בכל מקום ביןמיקומי ה-8 וה-20 בזרם. המיקום של המספר השני נקרא השהיה ומוגדר ביחס להופעת המספר הראשון כך שלאחר הראשון מיד נקרא השהיה 1, הפיגור הבא במיקום 2 וכן הלאה. הניסוי מורכב מ-30 ניסויים בכל אחד מהפגמים 1-6.
<img alt="Figure 3" src="/files/ftp_upload/10211/10211fig3.jpg"> איור 3: ארגון טבלת פלט נתונים לניסוי מצמוץ קשב. כל שורה תואמת לניסוי של הניסוי. הפרמטרים החשובים שיש לרשום הם מיקום המספר הראשון בזרם (ערך בין 8 ל- 20), ההשהיה עד המספר השני (ערך בין 1 ל- 6), זהות שני המספרים המוצגים והתגובות שניתנו על-ידי המשתתף בסוף הניסוי.
3. הפעלת הניסוי
<ol><li>לניסוי מלא, זה אידיאלי לבדוק בין 10-20 משתתפים, אבל התוצאה של ניסוי זה צריך להיות גלוי בנתונים של רוב המשתתפים בודדים.</li>
	<li>כדי לבדוק משתתף, להושיב אותם מול צג המחשב, כך האחורי של הכיסא שלהם הוא כ 60 ס"מ משם.</li>
	<li>הסבר להם את ההוראות באופן הבא:<ol>
<li>"הניסוי הזה נועד לחקור את מהירות תשומת הלב האנושית. כל משפט יהיה פחות או יותר אותו הדבר. תראה מסך עם המילה'מוכן?' על זה. המסך יישאר כך עד שתלחץ על מקש הרווח כדי ליזום גירסת ניסיון. לאחר תחילת המשפט, תראה סדרה של אותיות קטנות מופיעות במהירות במרכז המסך במהלך 1.5 שניות. שני מספרים יופיעו מוטבעים בין האותיות. הם יופיעו בתנוחות אקראיות, ולא בהכרח מיד אחד אחרי השני. המשימה שלך היא לשים לב לרצף האותיות ולנסות לזהות את שתי האותיות המופיעות. בסוף משפט, תתבקש להזין את המספרים שאתה חושב שהופיעו, ובסדר שאתה חושב שראית אותם, הראשון ראשון, ואחריו השני. יהיו 180 ניסויים בסך הכל, כך שהניסוי אמור להימשך רק 5-10 דקות. עם זאת, חשוב מאוד שתעשה כמיטב יכולתך. אם אתה לא בטוח לגבי זהותו של מספר בכל משפט, רק לנחש. יש שאלות?"</li>
	</ol>
</li>
	<li>לאחר מענה על כל שאלה, להתחיל את הניסוי עבור המשתתף, צופה כפי שהם משלימים כמה ניסויים במקרה שאלות נוספות להתעורר. לאחר מכן השאירו את המשתתף כדי להשלים את הניסוי.</li>
</ol>4. ניתוח תוצאות
<ol><li>הדבר הראשון שיש לעשות כדי לנתח את התוצאות הוא להוסיף שתי עמודות לגיליון הנתונים המאוכלס כעת, עמודה בשם דיוק 1 ואחת בשם דיוק 2, שנועדה לציין אם המשתתף זיהה נכון את המספר בכל מיקום באותו ניסוי. השווה את המספר בפועל שהופיע בכל גירסת ניסיון עם התגובה שניתנה, מילוי העמודה ב- 1 לתגובה נכונה ו- 0 עבור תגובה שגויה. איור 4 מראה כיצד הטבלה צריכה להסתכל על נקודה זו.</li>
</ol><img alt="Figure 4" src="/files/ftp_upload/10211/10211fig4.jpg"> איור 4: פלט נתונים מאוכלס לניסוי מצמוץ קשב. העמודות דיוק 1 ודיוק 2 מדווחות אם התגובה שהוזן על-ידי משתתף תאמה את הזהויות בפועל של המספר שהוצג במהלך כל ניסיון. 1 מציין תגובה נכונה, ו- 0 מציין תגובה שגויה.
<ol start="2"><li>כעת חשב את דיוק התגובה הכולל עבור המשתתף עבור המספר הראשון. בצע פעולה זו על-ידי ממוצע המספרים בעמודה דיוק 1 של הגיליון האלקטרוני. זה צריך להיות גבוה מאוד, בין 0.90 ל -1.</li>
	<li>לבסוף חשב את דיוק התגובה הממוצע עבור כל אחד משש עמדות ההשהיה עבור המספר השני.</li>
</ol>

כמו משימות מעבדה רבות אחרות לחקר תשומת הלב, מצמוץ הקשב הפך לכלי נפוץ במחקרים על נזק מוחי, כמו גם במחקרים המשתמשים בטכניקות הדמיה מוחית כדי לחקור את אזורי המוח המעורבים בשליטה ותיאום תשומת לב.
פרדיגמת המצמוץ של תשומת הלב שימשה גם כדי לחקור את סוגי הדברים שעשויים ללכוד תשומת לב באופן אוטומטי, ואפילו כיצד חרדה ובעיות נפשיות אחרות עלולות לגרום לתשומת לב מוסטת. מחקרים אלה משתמשים באותה פרדיגמה שתוארה זה עתה, רק עם תמונות של תמונות מהעולם האמיתי במקום אותיות. המשימה של משתתף תהיה לזהות כל תמונה המסת...

מצמוץ תשומת הלב

מקור: המעבדה של ג'ונתן פלומבאום – אוניברסיטת ג'ונס הופקינס
על מנת שההכרה בגירוי מסוים תתקיים, תשומת לב חזותית צריכה להיות מופנית כלפי הגירוי האמור. לחלקים המוקדמים ביותר של מערכת הראייה, אובייקטים אינם אובייקטים, הם אוספים של קווי תכונות חזותיים, פינות, שינויים במרקם, בצבע ובאור. תשומת לב היא המשאב הנחוץ לעיבוד מאוחר יותר כדי לזהות מה חבילה נתונה של תכונות מסתכמת. זה הופך את תשומת הלב למוקד מרכזי של המחקר. אחת השאלות החשובות במיוחד נוגעת לאופן שבו אנשים מקיימים תשומת לב, כלומר, עד כמה הם יכולים לשמור ברציפות על מוקד תשומת לב מרגע לרגע. כיום ידוע שתשומת לב מתמשכת דורשת מאמץ רב. כאשר תשומת הלב צריכה להיות ממוקדת מהר מאוד על משהו כי הוא נע או משתנה מהר מאוד, המאמץ המעורב גורם לירידה רגעית בתשומת הלב ברגע שהוא מנותק. סוג זה של מעידה בתשומת לב נקרא מצמוץ תשומת לב. זה כמו המוח ממצמץ לרגע, כיבוי תשומת הלב למנוחה. גירויים המופיעים במהלך מצמוץ תשומת לב לא יתפסו. 
בשנת 1992, קבוצת חוקרים המציאה פרדיגמה כדי לחקור את מצמוץ הקשב, והפרדיגמה נודעה באותו שם. 1 זה מדגים כמה מהאתגרים לשמירה על תשומת לב ממוקדת. וידאו זה מדגים כיצד ליישם את פרדיגמת המצמוץ תשומת הלב על מנת ללמוד תשומת לב חזותית מתמשכת.

דיוק תגובה ממוצע גרף עבור המספר הראשון, יחד עם דיוק התגובה עבור המספר השני כפונקציה של מיקום השהייה. איור 5 מציג דוגמה.
<img alt="Figure 5" src="/files/ftp_upload/10211/10211fig5.jpg"> איור 5: תוצאות ניסוי מצמוץ קשב. כפי שמוצג, המשתתפים מסוגלים בדרך כלל לדווח על המספר הראשון ברצף עם דיוק גבוה מאוד, כאן על 0.97. כאשר מספר שני מופיע מיד, הביצועים אינם טובים באותה מידה, אך עדיין...

Source: Laboratory of Jonathan Flombaum&#8212;Johns Hopkins University
In order for recognition of a certain stimulus to take place, visual attention ...

עיבוד מידע בסביבה המשתנה במהירות הוא תובעני, ותשומת לב חזותית נחוצה לזיהוי אובייקטים. לדוגמה, כדי לזהות כיצד קבוצת תכונות מורכבת מאובייקט, כמו הכדורגל הזה, נדרשת תשומת לב חזותית, ושמירה עליה דורשת מאמץ ניכר. במצבים דינמיים שבהם חפצים נעים במהירות, כמו כדורגל ושחקנים על המגרש במהלך משחק, מאמץ הקשב המעורב גורם להפסקה רגעית בתשומת הלב ברגע שהיא מתנתקת, כמו למשל כאשר הקוורטרבק מחפש רסיבר. מעידה זו מכונה מצמוץ קשב - כאילו המוח ממצמץ לרגע ומכבה את תשומת הלב למנוחה - שבה גירויים, כמו יריב, אינם נתפסים. בהתבסס על השיטות שפותחו על ידי ריימונד, שפירו וארנל ב-1992, סרטון זה מדגים כיצד ליישם את תופעת מצמוץ הקשב על ידי דיון בצעדים הנדרשים לעיצוב הגירויים וביצוע הפרדיגמה, כמו גם כיצד לנתח את הנתונים ולפרש את התוצאות המתארות את דיוק התגובות בניסויים עם רמות שונות של מעורבות קשב. בניסוי זה, סדרה של תמונות, כגון אותיות קטנות שחורות גדולות ומספרים בגופן Helvetica, מוצגות במשך 50 אלפיות השנייה בזו אחר זו - הליך ניסיוני הנקרא Rapid Serial Visual Presentation, בקיצור RSVP. כל ניסיון מתוכנת להציג 30 תווים בסך הכל, כאשר שתיים מהתמונות הן מספרים שונים בין 1 ל-9. הראשון ממוקם באופן אקראי איפשהו בין המיקום השמיני לעשרים של אישור הגעה, בעוד שהספרה השנייה מוכנסת באופן אקראי במקום מיד אחרי המספר הראשון, לשישה מקומות אחריו. מרווח זה נקרא מיקום השהיה, שיכול לנוע בין 1 ל-6. במהלך הניסוי נערכו 180 ניסויים, 30 בכל אחד מ-6 עמדות הפיגור. לאחר כל ניסוי, המשתתפים מתבקשים לדווח על המספרים, לפי סדר הופעתם, במהלך ה-RSVP. המשתנה התלוי נרשם כמספר התגובות הנכונות על פני מיקומי השהיה. ההיגיון מאחורי הפרדיגמה הוא שהמספר הראשון יתפוס את תשומת הלב של המשתתף, מה שיוביל לדיוק גבוה מאוד בשמות הראשונים. עם זאת, בהתאם למיקום הפיגור, הביצועים צפויים להשתנות בעת דיווח על המספר השני. אם הוא מופיע מיד לאחר הראשון, הביצועים עדיין צריכים להיות גבוהים מאוד, מושג שנקרא חיסכון בפיגור 1. הדיוק אמור להיות מושפע בצורה הדרמטית ביותר כאשר המספר השני נמצא במיקומי ההשהיה השנייה והשלישית - בגלל תופעת מצמוץ הקשב - והדיוק יושפע פחות במיקומי ההשהיה המאוחרים יותר, אלה המתרחשים לאחר חלון מצמוץ הקשב הקצר. לפני הניסוי, הגדר את התוכנית ליצירת גיליון אלקטרוני פלט המדווח על כל הנתונים הרלוונטיים לניתוח עוקב, כולל מספר הניסוי, מיקום הספרה הראשונה בזרם ה-RSVP וההשהיה, הזהות האמיתית של המספר הראשון והשני והתגובות שניתנו. כדי להתחיל, ברכו את המשתתפים במעבדה והדריכו אותם לחדר הניסוי. בקשו מהם לשבת בנוחות מול המחשב, עם משענת הכיסא שלהם במרחק של כ-60 ס"מ. כעת, הסבירו את הוראות המשימה: המסך יציג את המילה "מוכן?" עד ללחיצה על מקש הרווח, ולאחר מכן תופיע סדרה של אותיות ומספרים באופן מיידי ומהיר. כוונו את המשתתף לציין אילו מספרים הוא ראה על ידי לחיצה על המקשים המתאימים באותו סדר שבו הוא ראה אותם. הזכירו להם שאם הם לא בטוחים אילו מספרים הם ראו, פשוט לנחש. לאחר שענית על כל שאלה, עזוב את החדר ואפשר להם להשלים את 30 הניסויים בכל עמדות השהיה, בסך הכל 180. כשהם מסיימים, הודו להם על השתתפותם בניסוי. כדי להתחיל בניתוח נתונים, פתח את הגיליון האלקטרוני עם פלט הנתונים מהניסוי. הוסף שתי עמודות, בשם 'דיוק 1' ו'דיוק 2', כדי לציין אם המשתתף זיהה נכון את המספר בכל מיקום. עבור כל ניסוי, בעמודה שכותרתה 'דיוק 1', ציין אם הם זיהו נכון את המספר הראשון על ידי הצבת 1 או באופן שגוי על ידי הקצאת 0. שכפל זאת עבור העמודה שכותרתה 'דיוק 2'. הגרף הבא הוא הדיוק הממוצע בכל הניסויים עבור הראשון, יחד עם הממוצעים עבור המספרים השניים המדווחים? דיוק 2'?לפי עמדות השהיה. שמת לב שהתגובה למספר הראשון?" דיוק 1 היה גבוה מאוד, מה שמדגים שלמרות שהמספר מופיע בקצרה מאוד, במיקום בלתי צפוי ומוטמע בין אותיות, תשומת לב ממוקדת יכולה לתמוך בעיבוד וזיהוי מפורטים. כצפוי, כאשר המספר השני מיד לאחר הראשון, הדיוק נשאר גבוה עקב חיסכון בפיגור 1. לפיכך, תשומת הלב הממוקדת המופעלת על ידי המספר הראשון נשארת מעורבת, ומאפשרת ללכוד את המספר השני. עם זאת, עבור מיקומי פיגור 2 ו-3, ערכי הדיוק הממוצעים ירדו באופן דרמטי, מה שמשקף את התופעה של מצמוץ קשב. כלומר, לאחר עיבוד המספר הראשון, תשומת הלב מתנתקת באופן זמני, ובכך מפחיתה את העיבוד והזיהוי. עם זאת, מצמוץ הקשב לא נמשך זמן רב, כפי שמוצג על ידי הביצועים המשופרים במיקומי פיגור 4, 5 ו-6. כעת, כשאתם מכירים את התופעה, בואו נסתכל על האופן שבו הפרדיגמה משמשת כדי לחקור את המגבלות הבסיסיות של קשב חזותי ביתר פירוט, כולל סוגי הדברים שעשויים ללכוד אותה באופן אוטומטי, ואפילו כיצד חרדה ובעיות נפשיות אחרות עשויות להסיט אותה. במשימת RSVP דומה באמצעות תמונות, המשתתפים התבקשו לזהות תמונת מטרה - כזו שסובבה במיקום יוצא דופן. לדוגמה, חדר הפוך נכלל כמטרה, והמשתתפים דיווחו אם מדובר בסצנה פנימית או חיצונית. בחלק מהניסויים, החוקרים הוסיפו תמונה של עכביש לזרם במיקום שלפני המטרה. הם שיערו שזה עשוי למשוך תשומת לב אוטומטית בגלל הפחד שהוא מעורר. במקרה זה, הם הניחו שזה אמור לייצר מצמוץ קשב - מה שמוביל להחמצת המטרה המסובבת. ואכן, המשתתפים הגיבו בצורה לא מדויקת כאשר עכביש הקדים את המטרה, מה שהראה שאובייקטים מעוררי פחד יכולים ללכוד תשומת לב באופן אוטומטי ולייצר מצמוצי קשב. חוקרים גם השתמשו באותה פרדיגמה כדי לחקור את ההבדלים בין אנשים עם פוביות חמורות לבין אנשים עם סלידה אופיינית מעכבישים. במקרה זה, המשימה הפוכה: החדר המסובב מוצג מראש, ומציג את העכביש במצב פיגור 2. עבור רוב המשתתפים, אם כן, התפיסה של העכביש נחסמת על ידי מצמוץ הקשב. מעניין שאנשים עם ארכנופוביה חמורה לא הראו מצמוץ קשב, מכיוון שהם דיווחו שראו את העכביש - מה שמרמז על כך שלפעמים, לגירויים רגשיים יש משיכה חזקה מאוד לתשומת לב, כאשר אחרת הוא היה מנותק. זה עתה צפיתם בהקדמה של JoVE למצמוץ הקשב. עכשיו אתה צריך להבין היטב כיצד לעצב ולבצע משימת מעורבות קשב, כמו גם לנתח ולהעריך את התוצאות. תודה שצפית!

Education

JoVE Science Education

Psychology

פסיכולוגיה

Sensation and Perception

תחושה ותפיסה

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 when attention must shift very quickly to something that is moving or changing rapidly.

That effort can cause a brief lapse after attention is disengaged. This lapse is called an attentional blink. During that short pause, stimuli that appear are not perceived. Researchers use the attentional blink paradigm, named for this effect, to study how well people maintain focused visual attention.

The paradigm was first devised in 1992. It shows some of the challenges of keeping attention steady under fast-changing conditions. The method in this video demonstrates how to implement the attentional blink paradigm for studying sustained visual attention.

Measuring Visual Attention Lapses

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

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...

the attentional blink

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 attentional blink reveals brief lapses in visual attention and how researchers use the paradigm to study sustained attention in fast-changing scenes.

Measuring Visual Attention Lapses | JoVE K12

Life Science

Structure and Function

HS-LS1-2.

Jonathan Flombaum

Overview

Stimulus and Experimental Design

Running the Experiment

Data Analysis and 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 Lapses

Description

Transcript

Tags

More videos by Standards