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Sensation and Perception

空間手がかり

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Spatial Cueing

6.3: Perspectives on Sensation and Perception

6.11: The Inverted-face Effect

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07:51 min

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April 30, 2023

Overview

ソース: ジョナサン・ Flombaum 講座-ジョンズ・ホプキンス大学

注目は、環境内の他の刺激を犠牲にして処理するためのいくつかの情報を選択する限られた人間の能力を指します。すべての感覚で動作する注意: 視覚、聴覚、タッチ、でも味と香り。ビジュアルのドメインでも検討されてほとんどの場合。視覚的注意を研究する一般的な方法は、空間手がかりパラダイムです。このパラダイムでは、研究者が中心にいくつかの場所で視覚的注意の影響を測定することができます。このパラダイムは、70 年代後半と論文を植え付けた、スポットライトに注目シーンのいくつかの部分を選択的に照明のシリーズの 80 年代初頭のミハエル Posner の心理学者によって開発されました。^{1, 2,}このビデオは、視覚的注意を調査する空間手がかりの実験のための標準的な手順を示します。

Procedure

1. 機器

実験には、コンピューターと E-総理など実験実装ソフトウェアまたは MATLAB など PsychoPy プログラミング環境が必要です。

2. 刺激と実験デザイン

実験には、短い試験参加者する必要があります検出し、簡単な視対象のレポートが含まれます。それぞれの試験には、3 つのフレームが装備されています。図 1は、フレームを示しています。

図 1。視覚的注意の影響を測定するために使用空間手がかりパラダイムでのイベントのシーケンス。各試行は、クロス中央固定とどちら側でも 2 つの緑色のボックス、1 つのフレームに示すように、同じ方法を開始します。フレーム 2、十字の固定は、矢印 (各時間の 50%) の 2 つのボックスのいずれかに置き換えられます。最後に、フレームの 3 手紙は示す、L または 2 つのボックスの 1 T でつ。示されている例では、文字は、l. です。右側のパネルの例では、文字は矢印が指す生産合同トライアルボックスに表示されます。左側のパネルで、不適合の試験の生産、矢印の反対文字が表示されます。測定対象は、特に、正しい応答 (反応時間) に参加者をかかる時間一致と不一致の試験間の平均の差です。

1 つのフレームに 1.0 インチ x 1.0 インチ垂直方向の中央のディスプレイの両側に 2 つ緑のボックスがあります。さらに、クロス赤固定製ディスプレイの中央に正確に配置、0.5 インチ長い行があります。緑のボックスは、ディスプレイの端から約 1.5 インチにする必要があります。
2 番目のフレームにクロス固定はキュー、2 つの緑色のボックスのいずれかを指す矢印に置き換えられます。図 1に示すように、赤として、簡単に矢印を作る。
フレーム 3 は、’ T ‘ または ‘L’ が 2 つのボックスのいずれかに追加される、フレーム 2 からの矢印は十字固定の再現に置き換えられます。
1. 参加者のタスクは、ボックス内の文字が ‘L’ または ‘T かどうか示す’ 適切なキーを使用します。各文字は 50% 表示時間の。
2. 試験の 80%、矢印は、2 つのフレームにボックスに文字が表示されます。合同試験と呼びます。試験の残りの 20% 文字は矢印の方向の反対が表示されます。不適合の試験と呼びます。
3. 全体的にみて、文字は、右または左に均等に頻繁に表示されます。
合同で克服できるように試験の正しい比率は、ランダムな順序に説明の通り、実験をシーケンスします。400 試験合計を含める (320 合同で 80 不一致)。
1 つのフレームを 100 ms、100 ms のフレーム 2 の各裁判で現在に残るべきであるし、フレーム 3 の応答が記録されるまでに現在残るべきであります。
最後に、必ず関連データを収集するための実験をプログラムしてください。出力ファイルには、各行が 1 つの試験からデータを含む図 2表に示すようなヘッダー: 試行数、登場 (左または右)、裁判に一致していたか不適合 (呼ばれる条件)、(L または T) が登場する特定の文字文字の位置、参加者によって行われたキー押下、および keypress や手紙の発症から測定する参加者のかかった重要なは、反応時間の時間。(この数値 (ミリ秒)、記録、50 と 500 の間の範囲と予想)。

図 2。空間手がかり実験で出力データを整理するためのサンプルテーブル。主な測定対象は各試験における反応時間。さらに、条件が一致と不一致の試験の反応時間を比較するために記録が必要し、レターの種類と与えられた応答が応答の精度を評価するために必要。試験が正しい比率で表示されることを確認する文字の位置を記録することもお勧めします。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。

3. 実験を実行しています。

実験を実行するには、10 に 20 の参加者を募集します。
ラボの参加者が到着すると、彼らが行う実験が視覚的注意の性質を調査し、インフォームドコンセントの契約を完了するように依頼する設計されているについて説明します。
モニターから 60 cm、椅子の背でテストコンピューターの前に参加者を座席します。
詳細に手順を説明します。
1. 「この実験各試行になりますもっとまたはより少なく同じ。赤固定各試行の初めにクロスが表示されます。あなたの目は、すべての回でその位置に固定しておくことが重要です。100 ms 後クロス固定は赤い矢印も表示される 2 つの緑色のボックスの一つを指してで置き換えられます。最後に、100 ms 後矢印が消えるし、手紙が 2 つのボックスのいずれかで表示されます。L、T、それは常に、適切なキーが使用されてそれがどれを報告するあなたの仕事です。L キーに右手の人差し指を維持する良いアイデアだし、すべての回で T キーを左手の人差し指に精度を損なうことがなく、可能な限り迅速にキー押下を確認いただきたいです。応答を行った後、次回の公判が始まる前に 0.5 秒の遅延があります。赤い矢印が常に文字が表示されます最終的に場所を指していないことに注意してください。約 5 〜 10 分を取る必要があります実験の 400 試験を行います。あなたが途中で 2 分の短い休憩があります。質問があります任意ですか?」
一度プログラムを起動する、彼らは指示を理解したかどうかを確認するいくつかの試験の参加者を観察あらゆる質問に答えます。その後、実験が完了するまでテストの部屋を残すことができます。

4. 分析結果

あなたのプログラムは、実験が進むにつれて各参加者の結果表のセルに自動的に設定する必要があります。従って実験の最後に、各参加者の 400 試験を表す 400 行のテーブルがあるが。
最初に、提供される応答が正確であることを確認します。これを行うには、するには、精度と呼ばれるテーブルに列を追加します。図 3は、設定されたデータテーブルを示しています。
1. 与えられた応答が正しいかどうかを調べるには、文字の実際の id を持つ指定されたレスポンスを比較します。リコールは、テーブルには、これらの各列が含まれます。
  1. Excel (またはその他のソフトウェア) は自動的に精度と呼ばれる新しい列に次の数式を入力することによって、応答が正しいかどうかを決定することができます。
    = 場合 (「文字型」「応答」与え、1、0 =) つまり、文字型の列の文字応答が与えられる列のいずれかと同じ場合がある、1 精度欄。そうでなければ、不正確な応答を示す 0 になります。
  2. 一緒に新しい精度列の値を平均することによって、各参加者の平均精度を計算します。参加者の正しい応答の割合が 0.8 未満の場合では、参加者の結果はさらに分析しません。これは、参加者に、指示を誤解または正確を実行する優先順位を置かなかったことを示唆しています。
2. 今測定対象を計算することができます。すべての合同試験とは別に、すべての不適合の試験参加者の平均反応時間が一緒に。一緒にグループ化されたすべての参加者の一致と不一致の平均を計算します。

図 3。25 空間手がかりの試験からの結果が格納するデータテーブルです。実験が完了すると、数式は、精度チェックを自動化に使用された後、最後の列は、ラベル ‘精度’ が追加されました。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。

能力を他の刺激を無視しながら処理する環境で特定の情報を選択”注意”と呼びます。

視覚的注意のあからさまなどちらでもかまいません — 目が上昇満月と同様のオブジェクトに向かって目指している意識的-秘密の人通知なく直接見ている何か。

たとえば、個人は、道路の分岐点の左側に向かって指してサインを見つめて可能性があります。ただし、彼らは移動するキューが方向であるのでその道近くにフクロウをさらに識別されます。この概念は空間手がかりと呼ばれます — 特定の信号によってひそかな注目をシフトする場所。

このビデオミハエル Posner の心理学者による前の仕事に基づいて、ひそかな視覚的注意の測定の調査データを解釈する方法を含む、コンピューター化された空間手がかりタスクを実行する方法を示します、複数の一致と不一致試験反応時間。

この実験では、参加者を検出および報告する簡単なターゲットフォーカスおよび注意でその後のシフトについて紹介します。

すべての試用期間中に参加者が順番に発生する 3 つのフレームを観察するように求め: ½ インチ長いラインのフレーム 1、クロス、赤固定でディスプレイの中央に配置されます。2 つの緑色のボックス、1 インチ各 1 は垂直方向に中央揃え、ディスプレイの端から 1.5 インチ。

この同じ期間の 100 ms 後 2 番目のフレームが表示されますが、今回は、十字の固定はキューに置き換え、2 つの緑色のボックスの一つを指して赤矢印。

3 番目のフレームでキュー矢印同時にクロス固定に置き換えられます。試験、手紙の半分で ‘T’ 他の半分は、’L’ の文字を含むに対し、2 つのボックスのいずれかに追加されます両方に均等に分散されます。参加者は、表示された文字を識別するために求められます。

次のすべての応答、簡単な 500 ms 間-trial の間隔が発生すると、および 400 試験の合計にシーケンスが繰り返されます。

ここでは、トリックは、手紙は時間の 80%、矢印が指しているボックスに表示されますが、一致または不一致、反対現れるところ試験の 20% の矢印の方向の。

従属変数は、それの側にかかわらず、ボックスに表示された文字を単に選ぶことによって達成される、種類のトライアルで正しい回答をする参加者の時間です。

定員は、平均すると、不適合のものに比べて合同試験中に応答を高速化する利点に関連付けられているキューイングの空間的な位置が 1 つをこうして示す必要がありますに注意を集中しました。

実験の準備で、ソフトウェアプログラムを開き、空間手がかりパラダイムが正しく動作していることを確認します。

参加者を募集した後研究室に各 1 つをもたらす、視覚的注意の性質を調査するタスクを設計することを説明します。前に、インフォームドコンセントのフォームに記入してもらいます。

まず、テストコンピューターのモニターから 60 cm、椅子の背面と前に参加者を座席します。タスクの手順を説明し、質問に答えます。

参加者ができているとき、space キーを押してプログラムを開始することを許可します。彼らはどちらか、キーを押していることを確認するいくつかの試験でそれらを観察 ‘L’ または ‘T’ とすぐに文字が画面に表示されます。

試験会場そのまま 400 試験を完了します。実験の途中で 10 分未満の合計作業時間を作って 2 分休憩を提供します。

データの分析を開始するには、最初の出力ファイルにプログラムされた最初キャプチャしたデータを取得します。

次の項目は、テーブルに自動的に入力されますが、そのデータを注意してください: 試行数、文字の位置、文字の型、条件、参加者によって、重要なは、反応時間を与えられた実際の応答-手紙の発症からキー押下までを測定します。

次に、’精度’ を呼ばれるテーブルに列を追加することによって提供される応答が正確であるかどうかを確認してください。この列を作成するには、正しい応答を表し、不正確な答えは 0、1 など、’応答与え’ ‘文字型’ を比較する式を作成します。

今、各参加者の合計平均精度値がタスクの指示を参加者に理解して 0.8 以上であることを確認します。

データを可視化、試作型での参加者間で平均反応時間をグラフ化します。不適合の試験と比較して合同で約 200 ms の高速が答えたことに注意してください。

この違いは、空間の特定の場所に出席するため、迅速にそれらよりすることができますを処理し、そこに登場するときに文字を識別する参加者を矢印にキューを示唆しています。

空間手がかりを調べる実験の設計に精通している、研究者がどのように注意能力の変更タスクの要求の変化とともに脳損傷の場合を調査するためのパラダイムの変化をどのように使用したかを見てみましょう。

機能的磁気共鳴画像を用いた研究は、頭頂葉内の領域が空間的位置に注意を方向づける能力に関与していることを示されます。

脳卒中や腫瘍による焦点損傷患者、ポズナーと同僚を発見した反応時間長く中に克服できるように合同試験、特に、神経コントロールと比較した場合を比較して — 頭頂領域外病変とのそれら-この地域の機能的意義を確認します。

また、すでに学んできた、キュータスク内を含めることにつながる、注意を集中するための先行の考えにもかかわらず、これらの期待を満たしていない可能性があります。

研究者は、パラダイムシフトに注意を引き起こす可能性があります自動的に予期しない明るい点滅のような刺激の種類を識別するために適応しています。このような変更は、注意欠陥・多動性障害とのそれらのような制約された要求の下を中心にトラブルがある可能性があります個人にメリットがあります。

ゼウスの空間手がかり入門を見てきただけ。今分析し、手がかりは、予想し、一致しない時注意要求を解釈する方法と同様、設計および視覚的注意のひそかなパラダイムを実施する方法のよい理解が必要です。

見てくれてありがとう!

Results

図 4は、合同で不適合の試験を比較すると、参加者のグループの反応時間の平均を示します。被験者は、平均して、約 200 ms の高速合同試験で対応します。これは 1 つが通っている場所と他の場所にコストに関連付けられている利点を示しています。矢印は、参加者に手紙が各試験に表示される参加者は、矢印が指す位置に対する視覚的注意を監督のでの信頼性については 80% を与えた。手紙はその後、それは時間のほとんどは、その位置に登場参加者は処理し、それを迅速に特定できました。手紙登場反対にもかかわらず、参加者は平均約 200 ms を撮影したように思えて注意のシフト、処理、表示、文字を識別するためにスクリーンを渡る彼らの注意をシフトする必要です。

図 4。空間手がかり実験の反応時間結果。参加者は一般にでより迅速に対応、不適合の試験に比べて合同。合同試験でキュー矢印は手紙が最終的に登場した場所を指します。しかし、不適合の試験でそれは反対指摘しました。反応時間の違いでは、矢印、矢印が指すボックスに出席するため、迅速にそれらよりすることができますを処理し、そこに登場するときに文字を識別する参加者を導いたことを示唆しています。

Applications and Summary

1970 年代後半に導入された、ので空間手がかりタスクによって使用されています広く研究者、たとえば、シフトに注意を引き起こす可能性があります自動的に刺激の種類を識別するために。例えば、研究者は、明るいフラッシュと大きな音は自動的にシフトする関心を引き起こすかどうかを検討しました。これらの実験で識別する必要がある文字の前に予期しない光と音時。研究者と同じ位置にまたは別の位置に明るいフラッシュ、例えば、手紙の前の検出速度を比較できます。反対の立場でフラッシュに関連するコストは、フラッシュが自動的に注目を浴びたことを意味します。

1990 年代に、後に、空間的注意の制御に関与する脳神経センターを識別するために機能的磁気共鳴画像と組み合わせて使用するための重要な 1 つになったタスク。一致と不一致条件における脳活動を対比することによって、研究者は、頭頂葉の領域が合同のものと比較して不適合の試験で行われる追加の注意シフトに関与していることを発見しました。

References

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

Transcript

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Thanks for watching!