ソース: ジョナサン ・ Flombaum 講座-ジョンズ ・ ホプキンス大学
人間の視覚は、網膜と呼ばれる組織の目の奥に配置されている光に敏感なニューロンによって異なります。呼ばれてロッドとコーンの形状、ニューロンは網膜には一様に配布されません。代わりは領域、コーンが密集、黄斑と呼ばれる網膜の中心部、黄斑と呼ばれる斑点の中央のサブ領域で特にそう。中心窩外事実上ないのコーン、ロッド密度は中心窩から遠距離でかなり減る。図 1では、この配置を図式化するようです。この種の配置も視覚野のレプリケートされる: より多くの細胞は中心窩周囲と比較して刺激を表します。
図 1。人間の眼の網膜上の光に敏感な受容体細胞の分布模式。瞳孔は光を入力することができます目の前に開いています。光は、ロッドやコーン、光に敏感な細胞から成っている眼の奥の神経組織、網膜上に焦点を当てた。黄斑は、網膜の中心部、黄斑の中心は中心窩。グラフの位置の関数として網膜の桿体と錐体の受容体の密度を図式化するようです。カラー ビジョンの責任ですが、コーンは中心窩ほとんど専らあります。ロッド、低光の条件で見てサポート同様にクラスター化されてより重く、中心窩付近にすぐに落下黄斑外密度。
結果: 我々 は非常によく; 中心窩を刺激の空間の一部では、直接、私たちの目を指している空間の部分で参照してくださいしかし、我々 は実際に非常によく周囲に表示されません。本当に気づかないが、ので、私たちの目を移動、常に建物の多くの個々 の固定から空間を表現。
周辺視野の特性を調査する 1 つの方法は、クラウディングと呼ばれる現象です。1叢生は、クラッタ、内のオブジェクトを認識することができないと我々 は周囲のオブジェクトを表示するときに特に強く混雑を経験します。図 2 aは、混雑を体験することができます例: 右側のパックの中には、手紙を報告することができる場合、参照してくださいセンター、クロスを見て。それはおそらくかなり難しいです。今で2 b を図左側の文字を報告してください。はるかに簡単!この図では、文字が混雑していると、それのまわりで散乱がないので認識するように簡単です。
図 2 a。混雑刺激します。中心の十字をじっと見つめるし、左のパックの中に文字を認識できるかどうかを参照してください。周辺の文字があり、中央の文字はそれのまわりで手紙で混雑しているので、難しいはずです。
図 2 b。混雑していない刺激します。この刺激は、図 2 a と同じ、G 文字が混雑しないことを除いて他の文字は、それを囲みます。十字架を注視して、いるにもかかわらず、周囲のと同じくらい図 2 a の G として手紙を簡単に識別する必要があります。
このビデオでは、設計および刺激と文字から混み合い実験を実装する方法を示します。
1. 刺激とデザイン
図 3。試験シーケンス。実験の一つの試験でのイベントのシーケンスのとおりです: 参加者 fixates 中央の十字架と試用を開始する space キーを押します。500 ms 後テスト刺激は、右・左の 3 文字を含む固定のどちらにも表示されます。参加者は眼球運動は避けてくださいしかし、グループのセンターの文字を識別するために試してみてください。文字が消えて後 500 ms、その時点で参加者がグループの途中で見た文字をレポート応答を入力を求められます。
図 4。操作の変数。混み合い実験で操作することができます 2 つの重要な変数があります。最初は、クロス固定と標的刺激、この場合、3 つのグループの中心の文字間の距離を偏心、呼び出されます。2 番目の変数は呼ばれるターゲット文字と隣国のそれぞれの間の距離を示す刺激間間隔。実験では、これらの 2 つの変数が一緒に操作される通常、三番目によって呼ばれる相対的な間隔、偏心する相対的な間隔の比率として定義されている変数を派生しました。
2. 実験の実行
我々 常にオブジェクトを表示できない私たちの周囲に明らかに、彼らは私たちの視野の周囲にある場合は特に。
一日中、個々 を異なる、異なるアイテムを直接見て目を移動します-博物館の絵画の要素のようです。
これが起こるときに、密接に研究されているオブジェクト — リンゴのような観察者の視野の中央に配置され、その結果、明らかに見られています。
対照的に、リンゴの側に遠くアイテム-このインスタンスでは、犬の — は、視野の周辺に位置し、ファジィ知覚されます。
このような曇りは、visual クラウディングと呼ばれる現象で実際に悪化できます。ここで、周辺のオブジェクトが「混乱」に囲まれた場合-ローグ アーティスト ペイントすることを決めた多くのイヌ科動物のような — 認識されます。
このビデオでは、文字ベースのアプローチを使用して混雑を調査する方法を探る。刺激を設計、収集、周辺視野データを解釈する方法を説明だけでなく、我々 はまた、どのように研究者は、他のコンテキストで概念を勉強している注意してください — それが運転の安全性に影響を与えるような。
この実験では、参加者は周辺視野に配信される文字を識別する求められます。
これは、最初にしてそれらに焦点を当てるクロスの小さい固定文字刺激の表示されます、コンピューターのモニターの中央に表示します。
このフェーズでは、等間隔、3 の列は大文字英語子音-JXW のように-、十字架の一方の側に表示され、従って周辺視野でしか見たことが。データ収集を妨げる可能性があります短い単語を形成することができると母音は除外されます。
すべてのこれらの文字が同じサイズやフォントの種類、2 つの重要な変数、これらの刺激の操作-偏心と刺激間間隔-混雑に影響を与える要因を理解します。
最初、偏心は、視野の周辺部に刺激が配信されます; に関連するクロスの線の交点に中央の文字からピクセル単位の距離離心率が高いほどより多くの周辺機器、文字画像の提示。
刺激間間隔を距離として定義する一方、-ピクセル単位でも — 中央子音とそれを接しての書簡の間。この測定は、フランカーが視覚混雑に必要な整理を提供するために、真ん中の文字にする必要がありますどれだけ近いかを評価します。
任意の与えられた刺激でこれらの 2 つの距離を選択した数字が偏芯の刺激間間隔の比率として定義されている 3 番目の変数によって制御される実際に-呼ばれる相対的な間隔。
4 つの異なる値-0.25、0.4、0.5、0.75、特に刺激間間隔が周辺視野の混雑の効果が、偏心に関連して、特定のサイズにする必要があるかどうかを評価するためにテストされます。
たとえば、手紙トリオに 0.75 の相対的な間隔の値がある場合、刺激間距離が 4 分の 3 である離心率のサイズ。だから、並ぶ子音位置になります比較的遠く中央の文字から。
刺激が消滅した後、応答画面が表示されて、参加者をうながす彼らが中央の文字として認識します。
200 などの試運転が実施される、異なる相対的な間隔値を持つ刺激が同様に、— しますが、ランダムに-提示します。
ここでは、従属変数は、試験中の文字を正しく識別するの割合です。
前作をに基づいて、参加者である 0.5 の相対的な間隔の刺激の中央の文字を正確に認識することができるまたはそれ以上が期待されます。
重要なは、これは刺激間間隔がボウマの規則として知られている規定を混雑を防ぐために偏心率の少なくとも半分のサイズにする必要があることを示します。
彼らが到着し、それら署名インフォームド コンセント材料を持っている場合は、参加者をお迎えいたします。次に、キーボードとコンピューターのモニターの前で着席します。
装置で顎の場所には、画面から約 60 cm が配置されます。
実験は自分のペースで、強調して、タスクの説明を続け、-続行する-スペースバーを押す必要があります。また任意のインスタンスでは、参加者が中央の子音の身元の確認場合、彼らは彼らの最高の推測を提供すべきことに注意してください。
その後、参加者は、いくつかの実習試験を実行するようを見る。それぞれ、500 ms、それと手紙の続く時間の同量のための十字の固定が提示されることを確認します。また参加者が、メッセージが表示されたら、キーボードの子音ボタンを押すことによって応答に入ることを確認してください。
一度タスクを理解する、部屋を出るし、200 の試験を完了する参加者を許可します。
それぞれの相対的な間隔比のデータを分析するには、参加者が正しく中央子音を識別試験の割合を計算します。
相対的な間隔の増加と共に、精度向上に注目してください。具体的には、この比率が 0.5 になる頃、参加者が 75% のパフォーマンスを発揮し、相対的な間隔が 0.75、この値が約 95% に上昇しました。
しかし、比が 0.4、参加者のみ正確に認識、試験の 20% で中央子音、0.25 でこの値は、5% に落ちた-中央の文字をランダムに推測した場合大体チャンスに対応する周波数
総称して、これらの結果を示すことは混雑刺激間間隔が偏心の半分以下のサイズの場合にのみ発生します。 — たとえば、25% または 40% のこの距離は、ここでテスト-ボウマの規則を支える観測。
偏心と刺激間間隔の操作を使用して混雑を勉強する方法がわかったら、周辺視野の側面が検討されている他の方法を見てをみましょう。
混雑も見ている自動車の安全性との関係でかどうかの環境でオブジェクトの数に影響を与えるドライバーが見ています。
このような作業は混雑した-いくつか車、トラフィック コーン、または区域の標識 — なく効果的に歩行者を認識するドライバーを引き起こすことができます。
たとえば、人がぼやけてオブジェクト、車の中を観察、駐車中のバイクだと思う — 項目通りに出てダーツや列車に間に実行している人間であることが判明するまで。
周辺視野の限界に明るい歩道クリアの作成のような歩行者と運転の安全性を改善する方法を思い付く研究者を奨励しています。
対照的に、web 開発者も我々 が効果的な広告をポップアップを作成する周辺視野について知っている適用されます。
文字の混雑の影響で、このようなバナーがモニター側に表示されるとき、これらの単語は区別されませんので、テキストの多くが含まれていないため、インター ネット ユーザーの視野に。
むしろ、これらの広告は、彼らの目を移動し、このプロモーションに固執する原因し、誰かの注目を集める明るい、移動要素が含まれています。それから、うまくいけば-人がそれをクリックして販売されているものは何でも注文します。
今まで、通常の参加者で混雑に注目しましたしかし、研究者はまたこの知覚現象が特定の疾患に関連付けられている視覚的な欠陥に関連しているかどうかを見ています。
たとえば、いくつかの作業には、アルツハイマー病のような神経変性状態と診断された患者に密接に間隔文字トリオのプレゼンテーションが関与しています。重要なは、これらの刺激はコンピューターのモニターの中央に表示され従って視野の中心に配信。
興味深いことに、少数の患者は健常者と比較して、中央の文字を名前できました。
この作品が混雑の拡大のための証拠を提供する総称、— 通常だけ周囲の問題-中心視と提供に読書難しさについていくつかの神経変性の患者体験します。
周辺混雑のゼウスのビデオを見てきただけ。今では、この現象を調査、収集、画像データを解釈する文字間隔を操作する方法を理解する必要があります。さらに、どのようにポップアップ広告のデザインなど他の分野に適用されているが混雑を把握する必要があります。
見てくれてありがとう!
図 5は、相対的な間隔の関数としての精度をグラフ化します。相対的な間隔が大きくなったと多くにより、パフォーマンスが向上します。刺激間間隔は、少なくとも半分の利益を得るつまり、パフォーマンス離心率と同じくらい大きい。実際には、間隔が半分になる必要がありますアイデア偏心として大きな混雑を防止すると呼ばれますボウマのルール、刺激間間隔と偏心の比率が混雑を制御する方法を発見した科学者の後。比率が 0.5 とグラフに示すように、パフォーマンスは通常約 75% 以上です。0.5 以下の精度がチャンスの近くにあります。0.4 の相対的な間隔にも注意してください、この実験で性能 25% 未満、0.25 の相対的な間隔でランダムに近いだった。英語で 21 の子音がある、正しい答えに時間のほぼ 5% を作り出すだろうそう推測しています。
図 5。叢生の実験の結果です。認識精度は 0.5 未満の相対的な間隔で試験でチャンスに近い非常に貧しいと時でした。0.5 以上の間隔と試験は、認識は通常 75% の精度よりも優れて。通常、0.5 は混雑を防ぐ重要な相対的な間隔です。
バリエーション
叢生の実験を実行しての基礎を知っていると、相対的な間隔が混雑の重要な決定因子であることを示すために実験を実行できます。ここでは、方法: 偏心の 4 つの値を選択、50、100、200、250 の言う px。ごとに、前の実験、すなわちからの相対的な間隔値を与える 4 つの刺激間間隔値を識別します。0.25、0.4、0.5、および 0.75。今別の奇行が同じ相対的な間隔値を生産の 4 つの方法があります。合計 16 の条件であります。16 のすべての条件の 50 試験で実験を実行し、図 6に示すように、データをプロットします。(偏心) ではなくパフォーマンスの重要な決定因子である相対的な間隔を見つける必要があります。
図 6。対照的に及ぼす偏心とパフォーマンスの相対的な間隔設計 2 番目混み合い実験の結果です。X 軸表示を使用する 4 つの相対的な間隔値と異なる色のアイコンは別の奇行。偏心の認識のプライマリ制約なら、同じ色を持つアイコンだろう認識精度の面で一緒にグループ化する傾向があります。代わりに、精度は相対的な間隔によって制御されるように見えた。
理解の混雑が重要である理由の 1 つは、黄斑変性症が関係しています。黄斑変性症は、黄斑の中心窩を含む網膜の密に住まれた部分の変性を伴う高齢者にほとんど影響を与える条件です。黄斑変性症は、65 上の人々 の間では米国の失明の主要原因です。それは周辺視野に大きく依存して人々 を残します。したがって、混雑に関する研究は、制限と周辺視野、それを改善する方法と一般的に重要な状況で混雑を防止するための環境を設計する方法のアフォー ダンスを理解する科学者を助けることができます。
理解してどのように作品を混雑もエンジニア、グラフィック デザイナー、ウェブ開発者が多くの人が日常的と従事するディスプレイの配置方法で役割を果たしています。たとえば、ポップアップやバナー広告が web ブラウザーで表示されるとき、あなたの注意をキャッチは 100% 読み取りまたは舞台裏叢生の人々 のための解決では、あなたの目を移動し、それはあなたの注意をキャッチした後、広告を見て欲しい多くの場合設計します。
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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