Gevoeligheid meten voor verandering in gezichtspunt met en zonder stereoscopische aanwijzingen
4 december 2013
We bespreken een nieuwe methode voor viewpoint-rotatie van visuele stimuli, en demonstreren met behulp van een spiegelstereoscoop de driedimensionale waarneming van rotatie-in-diepte. De techniek kan worden gebruikt om de rol van stereoscopische aanwijzingen bij het coderen van viewpoint-gedraaide figuren te onderzoeken.
Het algemene doel van deze procedure is om de rol van stereoscopische of driedimensionale signalen en de herkenning van bekeken gedraaide figuren te onderzoeken. Dit wordt bereikt door eerst het uiterlijk van een vorm of een object te simuleren dat een rotatie in diepte heeft ondergaan. Een rotatie in diepte is vergelijkbaar met een verandering in het gezichtspunt.
De tweede stap is om objecten met een gedraaid gezichtspunt aan de waarnemer te presenteren via het spiegelstereoscopische apparaat. De gepresenteerde verandering in gezichtspunt kan twee- of driedimensionaal zijn. Vervolgens voert de experimentator de proeven uit om de gevoeligheid van een waarnemer voor verandering in gezichtspunt te bepalen.
Dit experiment wordt herhaald voor 2D en 3D stimuli. De laatste stap is het analyseren van de gedragsgegevens om de gevoeligheid van de waarnemer voor verandering in gezichtspunt te bepalen en hoe de gevoeligheid wordt beïnvloed door de aan- of afwezigheid van stereoscopische signalen. Uiteindelijk wordt de methode gebruikt om te laten zien hoe menselijke waarnemers vormen en objecten herkennen wanneer ze vanuit een ander gezichtspunt worden bekeken.
Deze methode kan worden gebruikt om belangrijke vragen in het veld van de visiewetenschap te beantwoorden, zoals welke stadia van corticale verwerking stereoscopische informatie in hun representatie opnemen en de procedures aantonen. Vandaag is Shannon Webb een eervolle student in mijn laboratorium. Voer vóór het experiment een pre-screening uit om de geschiktheid van het proefpersoon voor het onderzoek te garanderen.
Zorg ervoor dat u vraagt of hij of zij een normale of naar normaal gecorrigeerde visuele scherpte heeft via een bril of contactlenzen. Verkrijg ook schriftelijke en geïnformeerde toestemming van de deelnemer. Controleer vervolgens de stereoscherpte van de deelnemer met behulp van een eenvoudige handbediende stereotest.
Laat de deelnemer vervolgens op de tafel voor de spiegelstereoscoop gaan zitten en pas de hoogte van de stoel aan voor comfort. Schakel de lichten uit en laat het proefpersoon zich gedurende minimaal drie minuten aanpassen aan het donker. Omdat het visuele systeem het beste presteert wanneer het is aangepast aan de heersende lichtomstandigheden.
Laat de deelnemer nu door de stereoscoop kijken. Instrueer het proefpersoon om de horizontale positie van de fixatie kruisen aan te passen totdat ze slechts één kruis in het midden van het gezichtsveld zien. Als het proefpersoon twee kruisen ziet, is de scheiding onjuist en is horizontale aanpassing nodig.
In het volgende experiment worden de doelen op de kruisen ingevoerd wanneer ze worden weergegeven, en deze procedure zorgt voor fusie op de juiste afstand. Zodra alle apparatuur is ingesteld en binoculaire fusie is bereikt, zorg ervoor dat de deelnemer klaar is om met het experiment te beginnen en geef vervolgens de volgende instructies voor de taak zoals hier vermeld. Bij elke proef ziet u twee curven met rotatie in diepte, of RID. U moet beslissen welke van de twee curven een grotere RID heeft.
Met andere woorden, welke meer gedraaid is vanuit uw gezichtspunt, druk op de linker muisknop. Als de eerste stimulus een grotere RID heeft, druk op de rechter muisknop. Als de tweede curve meer RID heeft, is dit een gedwongen keuzetaak waarbij de volgende proef niet begint totdat er een reactie is gegeven op een eerdere proef.
Als u niet zeker weet welke stimulus meer RID heeft, neem dan uw beste gok om de rol van stereoscopisch te evalueren. Signaal en oordelen van RID. Meet de prestaties van de deelnemers afzonderlijk in beide stereo-omstandigheden en niet-steroïde omstandigheden.
Om stereoscopische signalen te presenteren, moet de computer een andere RID-hoek van de curve aan elk oog van de waarnemer tonen via de stereoscoop om de curven zonder stereosignalen te presenteren. Toon dezelfde RID-curve aan beide ogen. Start de procedure, die uit 140 proeven moet bestaan.
Gebruik de methode van constante stimuli om gelijke aantallen proeven te garanderen. Voor elke waarde van RID van de gebruikte testcurve. De rids kunnen groter, kleiner dan of gelijk zijn aan 45 graden met een specifieke waarde die willekeurig wordt gekozen uit de set voor elke proef.
De RID van de referentiecurve moet constant worden gehouden op 45 graden. RID randomiseer de presentatie. Volgorde van referentie en test stimuli op elke proef.
Laat het programma registreren hoe vaak de test is gekozen als de grotere RID-hoek en geef de deelnemer een pauze. Na elke blok proeven hier, bestaan de 140 proeven uit 20 herhalingen bij elk van de zeven verschillende RID-hoeken voor de testcurve, drie hoeken zijn minder dan 45 graden, drie hoeken zijn groter dan 45 graden en één RID is precies 45 graden, hetzelfde als de referentiecurve. Aan het einde van elke run, laat de computer gegevens plotten die de verhouding van de keren dat de deelnemer de teststimulus koos als RID-hoek groter dan 45 graden weergeven als functie van de gepresenteerde RID-hoek.
Laat de software de gegevens passen met de cumulatieve SIAN-functie om de nauwkeurigheid te bepalen waarmee het proefpersoon de RID-discriminatie kon maken en de helling van elk plot verkrijgen. De hellingsschattingen voor de stereo- en niet-steroïde omstandigheden kunnen vervolgens statistisch worden vergeleken om te bepalen of stereoscopische signalen hebben bijgedragen aan het vermogen van een waarnemer om de verandering in RID te detecteren. Deze film toont de verandering in het tweedimensionale retinale beeld van een vorm die onderhevig is aan een rotatie en diepte rond de verticale as.
De belangrijkste verandering in het beeld is een horizontale compressie van de vorm. Hier kunnen we voorbeeldresultaten zien voor drie waarnemers die gevoeligheid vertonen voor RID-verandering in gezichtspunt als functie van de RID-hoek van de stimuli. De Y-as in elk figuur beschrijft het aantal keer dat het testpatroon werd gekozen als het een grotere RID had.
De X-as beschrijft de fysieke RID van het testpatroon. Het referentiepatroon werd op een constante 45 graden RID gehouden. Na het bekijken van deze video, zou u een goed begrip moeten hebben van hoe u
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Deze studie introduceert een nieuwe methode voor viewpoint-rotatie van visuele stimuli met behulp van een spiegel stereoscoop. De techniek beoogt de rol van stereoscopische signalen in het herkennen van figuren die rotatie in diepte hebben ondergaan te onderzoeken.
Belangrijke onderdelen van het onderzoek
Wetenschappelijke gebied
- Neurowetenschappen
- Visuele waarneming
- Psychofysica
Achtergrond
- Het begrijpen van hoe mensen driedimensionale objecten waarnemen is cruciaal in de neurowetenschappen.
- Stereoscopische signalen spelen een belangrijke rol in dieptewaarneming.
- Viewpoint rotatie beïnvloedt de herkenning van visuele stimuli.
- Spiegel stereoscopen kunnen diepte veranderingen effectief simuleren.
Doel van het onderzoek
- Om de impact van stereoscopische signalen op het herkennen van viewpoint-geroteerd figuren te onderzoeken.
- Om het uiterlijk van objecten dat rotatie in diepte ondergaat te simuleren.
- Om de gevoeligheid van waarnemers voor veranderingen in viewpoint te beoordelen.
Gebruikte methoden
- Simulatie van vormrotatie om viewpoint veranderingen na te bootsen.
- Presentatie van viewpoint-geroteerd objecten met behulp van een spiegel stereoscopisch apparaat.
- Het uitvoeren van proeven om de gevoeligheid van waarnemers te evalueren.
- Het gebruiken van psychofysische methoden om waarneming te analyseren.
Belangrijkste resultaten
- Demonstreerde de effectiviteit van de spiegel stereoscoop in het presenteren van diepte veranderingen.
- Gaf inzichten in hoe stereoscopische signalen herkenning beïnvloeden.
- Identificeerde variaties in waarnemersgevoeligheid voor viewpoint veranderingen.
- Bijgedragen aan het begrip van visuele waarnemingsmechanismen.
Conclusies
- De studie benadrukt de belangrijkheid van stereoscopische signalen in visuele herkenning.
- De bevindingen kunnen toekomstig onderzoek naar dieptewaarneming informeren.
- De methode kan worden toegepast om visuele verwerking verder te onderzoeken.
Veelgestelde vragen
Executive Industry Relevance
This method enables quantitative assessment of human sensitivity to viewpoint change, a foundational capability for evaluating visual processing mechanisms relevant to target engagement assays in neuroscience drug discovery. By isolating stereoscopic cue contributions, it supports mechanistic de-risking of compounds affecting depth perception pathways. The approach provides predictive confidence in translational biomarker alignment for visual function endpoints.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Interrogates therapeutic hypotheses regarding neural pathways involved in stereoscopic depth perception and viewpoint invariance.
- Operational Value: Enables biological de-risking by quantifying observer sensitivity to rotation-in-depth under controlled cue conditions.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Prepares validated psychophysical readouts for downstream screening of modulators affecting visual cortical processing.
- Operational Value: Standardizes stimulus presentation and response measurement for reproducible quantitative outputs across experimental blocks.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Supports disease-relevant system modeling by linking behavioral sensitivity to neural mechanisms of visuospatial transformation.
- Operational Value: Ensures continuity from discovery through preclinical validation via cross-modal sensitivity metrics.
Pipeline & Workflow Integration
The method positions within early discovery to inform target validation and assay readiness for neuroscience programs investigating visual perception mechanisms.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing of cortical stage contributions to stereoscopic information integration during viewpoint discrimination tasks.
- Screening: Delivers assay-ready quantitative sensitivity metrics derived from proportion correct analysis across rotation-in-depth angles.
- Analytics: Provides slope estimates from cumulative Gaussian fits enabling statistical comparison of stereo versus non-stereo conditions to isolate cue-specific contributions.
- Translational Research: Connects to preclinical continuity through measurable psychophysical thresholds predictive of functional visual outcomes.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable psychophysical platform for evaluating compounds targeting depth perception pathways across multiple indication areas.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Predictive confidence in target validation through quantitative dissociation of stereoscopic and monocular cues in visual processing.
- Operational Value: Standardization of stimulus control, trial structure, and data analysis workflows ensuring reproducibility across sites and investigators.
- Strategic Value: Informs go/no-go decisions by reducing mechanistic ambiguity in compounds affecting visuospatial cognition.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of neuroscience candidates based on biomarker-aligned sensitivity to viewpoint change.
Implementation Considerations
- Requires expertise in psychophysical methods, visual neuroscience, and stereoscopic display calibration.
- Dependent on mirror stereoscope instrumentation and software capable of dichoptic stimulus presentation and constant stimuli trial design.
- Necessitates cross-team standardization of stimulus parameters, trial blocks, and response collection protocols.
- Involves adaptation considerations for varying participant populations and visual acuity corrections.
- Limited by the need for dark adaptation periods and controlled lighting conditions to ensure baseline visual system stability.
