Affollamento

JoVE Science Education
Sensation and Perception

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JoVE Science Education Sensation and Perception

Crowding

6.3: Perspectives on Sensation and Perception

6.11: The Inverted-face Effect

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10:23 min

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August 03, 2015

Overview

Fonte: Laboratorio di Jonathan Flombaum—Johns Hopkins University

La visione umana dipende da neuroni sensibili alla luce che sono disposti nella parte posteriore dell’occhio su un tessuto chiamato retina. I neuroni, chiamati bastoncelli e coni a causa delle loro forme, non sono distribuiti uniformemente sulla retina. Invece, c’è una regione al centro della retina chiamata macula dove i coni sono densamente imballati, e specialmente in una sottoregione centrale della macula chiamata fovea. Al di fuori della fovea non ci sono praticamente coni e la densità dell’asta diminuisce considerevolmente con una maggiore distanza dalla fovea. La Figura 1 schematizza questa disposizione. Questo tipo di disposizione è replicato anche nella corteccia visiva: molte più cellule rappresentano la stimolazione alla fovea rispetto alla periferia.

Figura 1. Rappresentazione schematica dell’occhio umano e della distribuzione delle cellule recettrici sensibili alla luce sulla retina. La pupilla è l’apertura nella parte anteriore dell’occhio che consente alla luce di entrare. La luce viene quindi focalizzata sulla retina, un tessuto neurale nella parte posteriore dell’occhio che è fatto di bastoncelli e coni, cellule sensibili alla luce. Al centro della retina c’è la macula, e al centro della macula c’è la fovea. Il grafico schematizza la densità dei recettori del bastoncello e del cono sulla retina in funzione della loro posizione. I coni, che sono responsabili della visione dei colori, si trovano quasi esclusivamente nella fovea. I bastoncelli, che supportano la visione in condizioni di scarsa illuminazione, sono raggruppati in modo simile più pesantemente vicino alla fovea, con densità che cadono rapidamente al di fuori della macula.

Il risultato: vediamo molto bene nella parte dello spazio che i nostri occhi puntano direttamente, la parte dello spazio che stimola la fovea; ma in realtà non vediamo molto bene nella periferia. In realtà non ce ne accorgiamo però, perché i nostri occhi si muovono costantemente, costruendo una rappresentazione dello spazio da molte fissazioni individuali.

Un modo per studiare le proprietà della visione periferica è con un fenomeno noto come affollamento. ¹ L’affollamento si riferisce all’incapacità di riconoscere gli oggetti nel disordine e sperimentiamo l’affollamento in modo particolarmente forte quando gli oggetti sono mostrati nella periferia. La Figura 2a è un esempio in cui dovresti essere in grado di sperimentare l’affollamento: guarda la croce al centro e vedi se riesci a segnalare la lettera che si trova al centro del pacchetto a destra. Probabilmente è piuttosto difficile. Ora nella Figura 2b prova a riportare la lettera a sinistra. Molto più facile! In questa figura la lettera non è affollata e non c’è disordine intorno ad essa, quindi è più facile da riconoscere.

Figura 2a. Stimolo affollato. Fissa la croce al centro e vedi se riesci a riconoscere la lettera al centro del pacchetto a sinistra. Dovrebbe essere difficile, perché le lettere sono nella periferia e la lettera centrale è affollata dalle lettere intorno ad essa.

Figura 2b. Stimolo poco affollato. Questo stimolo è identico alla Figura 2a, tranne per il fatto che la lettera G è poco affollata, senza altre lettere che la circondano. Anche fissando la croce, la lettera dovrebbe essere facile da riconoscere, anche se è tanto nella periferia quanto la G nella Figura 2a.

Questo video dimostrerà come progettare e implementare un esperimento di affollamento con lettere come stimoli.

Procedure

1. Stimoli e Design

Le prove coinvolgeranno tutte le consonanti inglesi, scritte in nero e mostrate in caratteri Helvetica a 36 pt.
Ogni prova dell’esperimento inizierà con una croce di fissazione presentata al centro del display per 500 ms, seguita da stimoli presentati a destra o a sinistra della croce per 500 ms, e infine seguita da una schermata di risposta. La Figura 3 schematizza la sequenza sperimentale.

Figura 3. Sequenza di prova. La sequenza di eventi in una singola prova dell’esperimento è la seguente: il partecipante fissa la croce centrale e preme la barra spaziatrice per avviare la prova. Dopo 500 ms, lo stimolo di prova appare a destra oa sinistra della fissazione, comprese tre lettere. Il partecipante dovrebbe evitare di fare movimenti oculari, ma dovrebbe cercare di identificare la lettera al centro del gruppo. Le lettere scompaiono dopo 500 ms, a quel punto al partecipante viene richiesto di inserire una risposta riportando la lettera che ha visto nel mezzo del gruppo.

Figura 4. Variabili per la manipolazione. Ci sono due variabili cruciali che possono essere manipolate in un esperimento di affollamento. Il primo è chiamato eccentricità, riferendosi alla distanza tra la croce di fissazione e lo stimolo target, in questo caso, la lettera al centro di un gruppo di tre. La seconda variabile è chiamata spaziatura inter-stimolo, che si riferisce alla distanza tra la lettera target e ciascuno dei suoi vicini. In un esperimento, queste due variabili saranno solitamente manipolate insieme, da una terza variabile derivata chiamata spaziatura relativa, definita come il rapporto tra la spaziatura relativa e l’eccentricità.

Gli stimoli presentati in ogni prova arriveranno sempre in gruppi di tre. Due variabili saranno manipolate nell’esperimento: (1) la distanza tra la croce di fissazione e lo stimolo nel mezzo del gruppo di stimoli, una misura chiamata eccentricità; (2) la distanza tra lo stimolo medio nel gruppo e ciascuno degli altri due, una misura chiamata spaziatura inter-stimolo. La Figura 4 mostra uno studio di esempio e identifica queste due variabili.
1. Durante la preparazione dell’esperimento, queste due variabili saranno effettivamente controllate da una terza variabile derivata dal loro rapporto. La chiameremo spaziatura relativa e la definiremo come la spaziatura inter-stimolo divisa per l’eccentricità. Poiché si tratta di un rapporto definito su due variabili con le stesse unità, si noti che la spaziatura relativa non ha unità.
Ora, per sequenziare l’esperimento, programma una serie di 200 prove.
1. Ogni prova apparterrà a una delle quattro condizioni di spaziatura relativa, con valori di 0,25, 0,4, 0,5 e 0,75. In pixel, i seguenti sono i valori che useremo per la spaziatura interstimolo e l’eccentricità in ciascuna condizione, rispettivamente: (100, 400); (50, 125); (75, 150); (600, 800). Ma nota, qualsiasi valore può essere utilizzato purché produca i rapporti desiderati.
2. Mescola casualmente un numero uguale di studi dalle quattro condizioni. In ogni prova, scegli in modo casuale le tre consonanti da visualizzare, con la restrizione che nessuna lettera viene ripetuta in una singola prova.
3. Programma anche l’esperimento per mostrare gli stimoli a destra della fissazione nella metà delle prove e a sinistra della fissazione nell’altra metà.
Assicurati di programmare l’esperimento per riportare i risultati rilevanti, in minima parte per ogni prova: il numero di prova, le tre lettere mostrate, la spaziatura relativa, la risposta fornita dal partecipante e se quella risposta era giusta o sbagliata.

2. Esecuzione dell’esperimento

Per eseguire l’esperimento, reclutare i partecipanti.
Quando un partecipante arriva in laboratorio, assicurati di avere il suo completo consenso informato. Quindi sedere il partecipante a 60 cm dal monitor del computer.
Per questo esperimento, è importante avere anche un mentoniera.
1. Istruire il partecipante a posizionare il mento nel mentoniera e a resistere al movimento durante le prove. Fai sapere loro che l’esperimento è autogestito e che sono liberi di muoversi o riposare tra le prove a loro piacimento.
Spiegare le istruzioni al partecipante come segue:
1. “In questo esperimento, siamo interessati a studiare quanto facilmente possiamo riconoscere gli oggetti mostrati nella periferia visiva. Ad ogni prova, vorrei che ti fissassi sulla croce al centro dello schermo e facessi del tuo meglio per non muovere gli occhi. Quando si preme la barra spaziatrice per avviare una prova, dopo 500 ms, sullo schermo appariranno tre lettere a sinistra o a destra della fissazione. Rimarranno sullo schermo solo per 500 ms e potrebbero essere un po ‘difficili da vedere. Il tuo compito è quello di fare del tuo meglio per riconoscere la lettera nel mezzo del pacchetto, cioè la lettera presentata tra gli altri due. Ricorda, cerca di non muovere gli occhi, anche quando appaiono le lettere. Dopo che sono scomparsi, inserisci la lettera che hai visto al centro usando la tastiera. Se non sei sicuro, indovina.”
2. Rimani nella stanza con il partecipante mentre completa alcune prove. Quindi lasciala completare l’esperimento.
L’analisi dei dati in questo esperimento è semplice. Basta calcolare l’accuratezza media del riconoscimento delle lettere in funzione della spaziatura relativa. Quindi basta contare il numero di prove in cui il partecipante ha riconosciuto con precisione la lettera centrale in ogni condizione di spaziatura e dividere per 50, poiché c’erano 50 prove per ogni condizione di spaziatura.

Non sempre vediamo chiaramente gli oggetti che ci circondano, specialmente se si trovano alla periferia del nostro campo visivo.

Durante il giorno, un individuo muoverà gli occhi per guardare direttamente oggetti diversi e distinti, come elementi di un dipinto in un museo.

Quando ciò accade, l’oggetto studiato da vicino, come una mela, viene posizionato al centro del campo visivo dell’osservatore e, di conseguenza, viene visto chiaramente.

Al contrario, un oggetto lontano dal lato della mela – in questo caso, un cane – si trova nella periferia del campo visivo ed è percepito come sfocato.

Tale pigrizia può effettivamente peggiorare in un fenomeno chiamato affollamento visivo. Qui, se l’oggetto periferico è circondato da “disordine” – come più canini che un artista canaglia ha deciso di dipingere – sarà irriconoscibile.

In questo video, esploriamo come indagare sull’affollamento utilizzando un approccio basato su lettere. Non solo spieghiamo come progettare stimoli e raccogliere e interpretare i dati di visione periferica, ma notiamo anche come i ricercatori stiano studiando il concetto in altri contesti, come il modo in cui influisce sulla sicurezza di guida.

In questo esperimento, ai partecipanti viene chiesto di identificare le lettere che vengono consegnate al loro campo visivo periferico.

Ciò si ottiene facendoli prima concentrare su una piccola croce di fissazione presentata nel mezzo del monitor di un computer, dopo di che appaiono gli stimoli delle lettere.

Durante questa fase, una fila di tre consonanti inglesi equamente distanziate e maiuscole, come JXW, vengono mostrate su un lato della croce, e quindi sono viste solo con visione periferica. Le vocali sono specificamente escluse, in quanto potrebbero formare parole brevi che potrebbero interferire con la raccolta dei dati.

Sebbene tutti questi caratteri siano della stessa dimensione e tipo di carattere, due variabili chiave sono manipolate in questi stimoli – eccentricità e spaziatura inter-stimolo – per comprendere meglio i fattori che influenzano l’affollamento.

La prima, l’eccentricità, è la distanza in pixel dalla lettera centrale all’intersezione delle linee nella croce, che si riferisce a dove nella periferia del campo visivo vengono consegnati gli stimoli; maggiore è l’eccentricità, più periferica è la presentazione delle lettere.

Al contrario, la spaziatura inter-stimolo è definita come la distanza, anche in pixel, tra la consonante centrale e ciascuna delle lettere che la confinano. Questa misurazione valuta quanto i fiancheggiatori devono essere vicini al personaggio centrale, per fornire il disordine necessario per l’affollamento visivo.

I numeri scelti per queste due distanze in un dato stimolo sono in realtà controllati da una terza variabile definita come il rapporto tra spaziatura interstimoli ed eccentricità, chiamata spaziatura relativa.

Quattro diversi valori – 0,25, 0,4, 0,5 e 0,75 – sono testati per valutare specificamente se la spaziatura inter-stimolo deve essere di una certa dimensione, in relazione all’eccentricità, per avere un effetto di affollamento sulla visione periferica.

Ad esempio, se un trio di lettere ha un valore di spaziatura relativa di 0,75, ciò significa che la distanza interstimolante è di tre quarti della dimensione dell’eccentricità. Quindi, le consonanti fiancheggianti si trovano relativamente lontano dal carattere centrale.

Dopo che lo stimolo scompare, viene mostrata una schermata di risposta, che spinge i partecipanti a digitare ciò che hanno percepito come la lettera centrale.

Vengono eseguiti duecento di questi studi, in cui vengono presentati in modo uguale, ma casuale, stimoli con diversi valori di spaziatura relativa.

Qui, la variabile dipendente è la percentuale di prove in cui la lettera centrale è correttamente identificata.

Sulla base del lavoro precedente, ci si aspetta che i partecipanti saranno in grado di riconoscere con precisione solo i caratteri centrali negli stimoli con una spaziatura relativa di 0,5 o superiore.

È importante sottolineare che questo indica che la spaziatura inter-stimolo deve essere almeno la metà della dimensione dell’eccentricità per prevenire l’affollamento, una clausola nota come regola di Bouma.

Saluta il partecipante quando arriva e fagli firmare materiali per il consenso informato. Quindi, siediti davanti al monitor di un computer con una tastiera.

Posizionare il mento nell’apparecchio posizionato a circa 60 cm dallo schermo.

Continua a spiegare il compito, sottolineando che l’esperimento è autogestito e, per procedere, la barra spaziatrice deve essere premuta. Si noti inoltre che se in qualsiasi caso il partecipante non è sicuro dell’identità della consonante centrale, dovrebbe fornire la sua migliore ipotesi.

Quindi, guarda come il partecipante esegue diverse prove di pratica. Per ciascuno, assicurarsi che la croce di fissazione sia presentata per 500 ms, seguita da essa e dalle lettere, per lo stesso periodo di tempo. Controlla anche che il partecipante, quando richiesto, inserisca le proprie risposte premendo un pulsante consonantico sulla tastiera.

Una volta compreso il compito, lascia la stanza e consenti al partecipante di completare le 200 prove.

Per analizzare i dati, per ogni rapporto di spaziatura relativa, calcolare la percentuale di prove in cui i partecipanti hanno identificato correttamente la consonante centrale.

Si noti che, con l’aumentare della spaziatura relativa, la precisione è migliorata. In particolare, quando questo rapporto era 0,5, i partecipanti hanno dimostrato una performance del 75% e questo valore è salito a circa il 95% quando la spaziatura relativa era 0,75.

Tuttavia, con un rapporto di 0,4, i partecipanti hanno riconosciuto con precisione la consonante centrale solo nel 20% degli studi, e a 0,25 questo valore è sceso al 5%, una frequenza che corrisponde approssimativamente al caso, se la lettera centrale è stata indovinata in modo casuale.

Collettivamente, questi risultati indicano che l’affollamento si verifica solo se la spaziatura inter-stimolo è inferiore alla metà della dimensione dell’eccentricità – ad esempio, il 25% o il 40% di questa distanza, come testato qui – un’osservazione che supporta la regola di Bouma.

Ora che sai come la manipolazione dell’eccentricità e della spaziatura inter-stimolo può essere utilizzata per studiare l’affollamento, diamo un’occhiata ad altri modi in cui vengono esplorati gli aspetti della visione periferica.

L’affollamento è stato esaminato anche in relazione alla sicurezza automobilistica e se il numero di oggetti in un ambiente può influenzare ciò che un conducente vede.

Tale lavoro ha determinato che l’affollamento – diverse auto, coni di traffico o cartelli in un’area – può far sì che un conducente non percepisca efficacemente un pedone.

Ad esempio, una persona può osservare un oggetto sfocato in mezzo alle auto e pensare che sia una bici parcheggiata, fino a quando l’oggetto sfreccia in strada e si rivela essere un uomo che corre a prendere un treno.

Il lavoro sui limiti della visione periferica sta incoraggiando i ricercatori a trovare modi per migliorare la sicurezza dei pedoni e della guida, come la creazione di strisce pedonali chiare e ben illuminate.

Al contrario, gli sviluppatori web stanno anche applicando ciò che sappiamo sulla visione periferica per creare annunci pop-up efficaci.

A causa degli effetti dell’affollamento sulle lettere, tali banner sono progettati per non contenere molto testo, poiché queste parole non saranno distinguibili quando appaiono sul lato di un monitor, nella visione periferica di un utente di Internet.

Piuttosto, queste pubblicità contengono elementi luminosi e in movimento che attirano l’attenzione di qualcuno e li inducono a muovere gli occhi e fissarsi su questa promozione. Quindi, si spera, la persona farà clic su di esso e ordinerà tutto ciò che viene venduto.

Fino ad ora, ci siamo concentrati sull’affollamento nei partecipanti normali; tuttavia, i ricercatori stanno anche esaminando se questo fenomeno percettivo è correlato a difetti visivi associati a determinate malattie.

Ad esempio, alcuni lavori hanno coinvolto la presentazione di trii di lettere a distanza stretta ai pazienti con diagnosi di una condizione neurodegenerativa simile all’Alzheimer. È importante sottolineare che questi stimoli sono stati mostrati nel mezzo del monitor di un computer e quindi consegnati al centro del campo visivo.

È interessante notare che meno pazienti sono stati in grado di nominare la lettera centrale, rispetto ai controlli sani.

Collettivamente, questo lavoro fornisce prove dell’espansione dell’affollamento – normalmente solo un problema nella periferia – nella visione centrale e offre una possibile spiegazione per le difficoltà di lettura che alcuni pazienti neurodegenerativi sperimentano.

Hai appena visto il video di JoVE sull’affollamento periferico. A questo punto, dovresti capire come manipolare la spaziatura delle lettere per indagare su questo fenomeno e raccogliere e interpretare i dati di visione. Inoltre, dovresti capire come l’affollamento viene applicato ad altre aree, come la progettazione di annunci pop-up.

Grazie per l’attenzione!

Results

Figura 5 Precisione dei grafici in funzione della spaziatura relativa. Man mano che la spaziatura relativa diventava più grande, le prestazioni miglioravano di molto. Ciò significa che le prestazioni ne traggono beneficio quando la spaziatura inter-stimolo è grande almeno la metà dell’eccentricità. In effetti, l’idea che la spaziatura debba essere la metà dell’eccentricità per prevenire l’affollamento è nota come regola di Bouma, dal nome dello scienziato che ha scoperto come il rapporto tra spaziatura inter-stimolo ed eccentricità controlli l’affollamento. Quando il rapporto è 0,5, come mostrato nel grafico, le prestazioni sono di solito intorno al 75% o superiori. Al di sotto di 0,5, la precisione è spesso vicina al caso. Si noti che anche con una spaziatura relativa di 0,4, le prestazioni in questo esperimento erano inferiori al 25% e con una spaziatura relativa di 0,25, era quasi casuale. Ci sono 21 consonanti in inglese, quindi indovinare produrrebbe la risposta giusta quasi il 5% delle volte.

Figura 5. Risultati dell’esperimento di affollamento. L’accuratezza del riconoscimento era molto scarsa e a volte vicina al caso nelle prove con una spaziatura relativa inferiore a 0,5. Ma per le prove con spaziatura di 0,5 o superiore, il riconoscimento era di solito migliore del 75% di precisione. 0,5 è generalmente la spaziatura relativa critica che impedisce l’affollamento.

Variazioni

Ora che conosci le basi dell’esecuzione di un esperimento di affollamento, puoi eseguire un esperimento per dimostrare che la spaziatura relativa è il determinante cruciale dell’affollamento. Ecco come: scegli quattro valori di eccentricità, ad esempio 50, 100, 200 e 250 px. Per ciascuno, identifica i quattro valori di spaziatura inter-stimolo che ti daranno i valori di spaziatura relativi dell’esperimento precedente, ovvero. 0,25, 0,4, 0,5 e 0,75. Ora hai quattro modi diversi per produrre gli stessi valori di spaziatura relativa ma con eccentricità diverse. Sono 16 condizioni in totale. Eseguire un esperimento con 50 prove di tutte le 16 condizioni e tracciare i dati come illustrato nella Figura 6. Dovresti scoprire che la spaziatura relativa è il determinante cruciale delle prestazioni (al contrario dell’eccentricità).

Figura 6. Risultati di un secondo esperimento di affollamento progettato per contrastare gli effetti dell’eccentricità e della spaziatura relativa sulle prestazioni. L’asse x visualizza i quattro valori di spaziatura relativi utilizzati e le diverse icone di colore rappresentano le diverse eccentricità. Se l’eccentricità fosse il vincolo principale sul riconoscimento, allora le icone con lo stesso colore tenderebbero a raggrupparsi in termini di precisione del riconoscimento. Ma invece, l’accuratezza sembrava essere governata dalla spaziatura relativa.

Applications and Summary

Uno dei motivi per cui la comprensione dell’affollamento è importante ha a che fare con la degenerazione maculare. La degenerazione maculare è una condizione che colpisce soprattutto gli anziani, coinvolgendo la degenerazione della macula, la parte densamente popolata della retina che comprende la fovea. La degenerazione maculare è la principale causa di cecità negli Stati Uniti tra le persone sopra i 65 anni. Lascia le persone fortemente dipendenti dalla visione periferica. Pertanto, la ricerca sull’affollamento può aiutare gli scienziati a comprendere i limiti e le affordance della visione periferica, come migliorarla e, in generale, come progettare l’ambiente per prevenire l’affollamento in situazioni importanti.

Capire come funziona l’affollamento gioca anche un ruolo nel modo in cui ingegneri, grafici e sviluppatori web organizzano molti dei display con cui le persone interagiscono quotidianamente. Ad esempio, quando un pop-up o un banner pubblicitario appare nel tuo browser web, è spesso progettato per attirare la tua attenzione, ma non essere leggibile al 100% o risolvibile a causa dell’affollamento: le persone dietro le quinte vogliono che tu muova gli occhi e guardi l’annuncio dopo che ha catturato la tua attenzione.

Transcript

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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