Name: measuring visual attention with cues
Uploaded: 2023-04-30T06:46:17.000Z
Duration: 7 min 51 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.

Spatial Cueing

1. Sprzęt
<ol>
	<li>Eksperyment wymaga komputera i oprogramowania do implementacji eksperymentu, takiego jak E-Prime, lub środowiska programistycznego, takiego jak MATLAB lub PsychoPy. </li>
</ol>
2. Projekt bodźca i eksperymentu
<ol>
	<li>Eksperyment składa się z krótkich prób, w których uczestnicy muszą wykryć i zgłosić krótki cel wizualny. Każda próba składa się z trzech ramek. Rysunek 1 przedstawia ramki. </li>
</ol>
<img alt="Figure 1" src="/files/ftp_upload/10210/10210fig1.jpg"> 
Rysunek 1. Sekwencja zdarzeń w paradygmacie wskazówek przestrzennych używanym do pomiaru konsekwencji uwagi wzrokowej. Każda próba rozpoczyna się w ten sam sposób, jak pokazano w pierwszej klatce, z centralnym krzyżykiem fiksacyjnym i dwoma zielonymi polami po obu stronach. W drugiej klatce krzyżyk fiksacyjny jest zastąpiony strzałką, wskazującą jedno z dwóch pól (każde w 50% przypadków). Wreszcie w trzeciej klatce pokazana jest litera - L lub T - w jednym z dwóch pól. W pokazanym przykładzie litera to L. W przykładzie z prawym panelem litera pojawia się w polu, na które wskazuje strzałka, tworząc spójną próbę. W panelu po lewej stronie litera pojawia się naprzeciwko strzałki, tworząc niespójną próbę. Miarą zainteresowania jest czas potrzebny uczestnikowi na udzielenie poprawnej odpowiedzi (czas reakcji), w szczególności średnia różnica między badaniami kongruentnymi i niezgodnymi. 
<ol start="2">
	<li>W pierwszej klatce znajdują się dwa zielone pola o średnicy 1,0 cala. x 1,0 cala po obu stronach wyświetlacza, wyśrodkowany w pionie. Dodatkowo znajduje się czerwony krzyż mocujący wykonany z 0,5 cala. długie linie, znajdujące się dokładnie na środku wyświetlacza. Zielone pola powinny mieć około 1,5 cala. z dala od krawędzi wyświetlacza. </li>
	<li>W drugiej klatce krzyżyk fiksacyjny jest zastąpiony cue, strzałką wskazującą na jedno z dwóch zielonych pól. Spraw, aby strzałka była czerwona i była dobrze widoczna, jak pokazano na Rysunek 1. </li>
	<li>W klatce trzeciej do jednego z dwóch pól dodaje się literę "T" lub "L", a strzałka z klatki drugiej jest zastępowana ponownym pojawieniem się krzyża fiksacyjnego.
	<ol>
		<li>Zadaniem uczestnika jest wskazanie, czy litera w pudełku to "L" czy "T" za pomocą odpowiednich kluczy. Każda litera pojawi się w 50% przypadków. </li>
		<li>W 80% prób litera pojawia się w polu, na które wskazuje strzałka w drugiej klatce. Są to tak zwane próby kongruentne. W pozostałych 20% prób litera pojawia się w kierunku przeciwnym do kierunku strzałki. Są to tak zwane próby niezgodne. </li>
		<li>Ogólnie rzecz biorąc, litery będą pojawiać się równie często po prawej lub lewej stronie. </li>
	</ol>
	</li>
	<li>Ułóż eksperyment zgodnie z opisem, aby uwzględnić prawidłowe proporcje zgodnych i niezgodnych prób w losowej kolejności. Uwzględnij łącznie 400 prób (320 zgodnych i 80 niezgodnych). </li>
	<li>Klatka pierwsza powinna pozostać obecna w każdym badaniu przez 100 ms, klatka 2 przez 100 ms, a klatka trzecia powinna pozostać obecna do momentu zarejestrowania odpowiedzi. </li>
	<li>Na koniec pamiętaj, aby zaprogramować eksperyment tak, aby zbierał odpowiednie dane. Plik wyjściowy powinien mieć nagłówek taki jak ten pokazany w tabeli w Rysunek 2, przy czym każdy wiersz zawiera dane z jednej próby: numer próby, pozycję litery, która się pojawiła (po lewej lub po prawej), konkretną literę, która się pojawiła (L lub T), czy próba była zgodna czy niezgodna (zwana warunkiem), naciśnięcie klawisza przez uczestnika i, co ważne, czas reakcji - czas potrzebny uczestnikowi na naciśnięcie klawisza, mierzony od początku litery. (Liczba ta powinna być zapisana w ms i oczekuje się, że będzie mieścić się w przedziale od 50 do 500). </li>
</ol>
<img alt="Figure 2" src="/files/ftp_upload/10210/10210fig2.jpg"> 
Rysunek 2. Przykładowa tabela do organizowania danych wyjściowych w eksperymencie z podpowiedziami przestrzennymi. Podstawową miarą zainteresowania jest czas reakcji w każdej próbie. Ponadto warunek musi zostać zapisany w celu porównania czasu reakcji w próbach zgodnych i niezgodnych, a rodzaj litery i udzielona odpowiedź są niezbędne do oceny dokładności odpowiedzi. Dobrym pomysłem jest również zapisanie pozycji litery, aby upewnić się, że próby pojawiają się we właściwych proporcjach. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/10210/10210fig2large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku. </a>
3. Przeprowadzanie eksperymentu
<ol>
	<li>Aby przeprowadzić eksperyment, zrekrutuj od 10 do 20 uczestników. </li>
	<li>Kiedy uczestnik przybędzie do laboratorium, wyjaśnij, że eksperyment, który przeprowadzi, ma na celu zbadanie natury uwagi wzrokowej i poproś go o wypełnienie umowy o świadomej zgodzie. </li>
	<li>Posadź uczestnika przed komputerem testowym, tak aby oparcie krzesła znajdowało się w odległości 60 cm od monitora. </li>
	<li>Wyjaśnij im szczegółowo instrukcje:
	<ol>
		<li>"Każda próba tego eksperymentu będzie mniej więcej taka sama. Na początku każdej próby zobaczysz czerwony krzyżyk fiksacji. Ważne jest, aby przez cały czas skupiać wzrok na tej pozycji. Po 100 ms krzyżyk fiksacji zostanie zastąpiony czerwoną strzałką wskazującą na jedno z dwóch zielonych pól, które również znajdą się na wyświetlaczu. Wreszcie po 100 miesiącach strzałka zniknie, a w jednym z dwóch pól pojawi się litera. Zawsze będzie to litera L lub T, a Twoim zadaniem jest zgłoszenie, który z nich jest za pomocą odpowiedniego klucza. Chcemy, aby naciśnięcie klawisza nastąpiło tak szybko, jak to możliwe, bez poświęcania dokładności, dlatego dobrym pomysłem jest trzymanie prawego palca wskazującego na klawiszu L, a lewego palca wskazującego na klawiszu T przez cały czas. Po udzieleniu odpowiedzi nastąpi półsekundowe opóźnienie przed rozpoczęciem następnej próby. Zwróć uwagę, że czerwona strzałka nie zawsze będzie wskazywać miejsce, w którym ostatecznie pojawi się litera. Wykonasz 400 prób eksperymentu, które powinny zająć tylko około 5 do 10 minut. Nastąpi krótka dwuminutowa przerwa, gdy będziesz w połowie drogi. Masz pytania?"</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Po udzieleniu odpowiedzi na wszelkie pytania uruchom program i obserwuj uczestnika przez kilka prób, aby upewnić się, że zrozumiał instrukcje. Następnie możesz opuścić pomieszczenie testowe do czasu zakończenia eksperymentu. </li>
</ol>
4. Analiza wyników
<ol>
	<li>Program powinien automatycznie wypełniać komórki w tabeli wyników dla każdego uczestnika w miarę postępu eksperymentu. W ten sposób na końcu eksperymentu będziesz mieć tabelę z 400 wierszami reprezentującymi 400 prób dla każdego uczestnika. </li>
	<li>Najpierw sprawdź, czy udzielone odpowiedzi są dokładne. W tym celu dodaj do tabeli kolumnę o nazwie Dokładność. Rysunek 3 przedstawia wypełnioną tabelę danych.
	<ol>
		<li>Aby ustalić, czy udzielona odpowiedź była poprawna, porównaj udzielone odpowiedzi z rzeczywistą tożsamością pokazanych liter. Przypomnijmy, że tabela zawiera kolumnę dla każdego z nich.
		<ol>
			<li>Excel (lub inne oprogramowanie) jest w stanie automatycznie określić, czy odpowiedzi są poprawne, wprowadzając następującą formułę do nowej kolumny o nazwie Dokładność: 
			=if("Typ litery"= "Udzielona odpowiedź",1,0)Oznacza to, że jeśli znak w kolumnie Typ litery jest taki sam jak ten w kolumnie Udzielona odpowiedź, w kolumnie dokładności pojawi się 1. W przeciwnym razie pojawi się 0, co oznacza nieprawidłową odpowiedź. </li>
			<li>Oblicz średnią dokładność dla każdego uczestnika, uśredniając wartości w nowej kolumnie Dokładność. Jeśli odsetek poprawnych odpowiedzi dla uczestnika jest mniejszy niż 0,8, nie analizuj dalej wyników uczestnika; Sugeruje to, że uczestnik albo źle zrozumiał instrukcje, albo nie przywiązywał wagi do ich dokładnego wykonania. </li>
		</ol>
		</li>
		<li>Teraz można obliczyć miarę zainteresowania. Uśrednij razem czas reakcji uczestnika we wszystkich zgodnych próbach i osobno we wszystkich niezgodnych próbach. Następnie oblicz przystającą i nieprzystającą średnią dla wszystkich uczestników zgrupowanych razem. </li>
	</ol>
	</li>
</ol>
<img alt="Figure 3" src="/files/ftp_upload/10210/10210fig3.jpg"> 
Rysunek 3. Tabela danych wypełniona wynikami z 25 prób wskazówek przestrzennych. Ostatnia kolumna, oznaczona jako "Dokładność", została dodana po zakończeniu eksperymentu, a formuła została użyta do zautomatyzowania sprawdzania dokładności. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/10210/10210fig3large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku. </a>

Od czasu wprowadzenia pod koniec lat siedemdziesiątych XX wieku, zadanie podpowiedzi przestrzennej jest szeroko stosowane przez badaczy, na przykład w celu zidentyfikowania rodzajów bodźców, które mogą automatycznie powodować zmianę uwagi. Na przykład naukowcy zbadali, czy jasne błyski i głośne dźwięki automatycznie powodują przeniesienie uwagi. W tych eksperymentach litery, które muszą zostać zidentyfikowane, są czasami poprzedzone nieoczekiwanymi światłami i dźwiękami. Naukowcy mogą następnie porównać prędkości wykrywa...

podpowiedzi przestrzenne

Źródło: Laboratorium Jonathana Flombauma – Uniwersytet Johnsa Hopkinsa
Uwaga odnosi się do ograniczonej zdolności człowieka do selekcji pewnych informacji do przetworzenia kosztem innych bodźców w środowisku. Uwaga działa we wszystkich modalnościach sensorycznych: wzroku, słuchu, dotyku, a nawet smaku i węchu. Najczęściej jednak bada się ją w sferze wizualnej. Powszechnym sposobem badania uwagi wzrokowej jest paradygmat wskazówek przestrzennych. Ten paradygmat pozwala naukowcom mierzyć konsekwencje skupiania uwagi wzrokowej w niektórych miejscach, a w innych nie. Paradygmat ten został opracowany przez psychologa Michaela Posnera na przełomie lat 70. i 80. w serii artykułów, w których porównał uwagę do reflektora, selektywnie oświetlającego jakąś część sceny. 1,2 Ten film demonstruje standardowe procedury eksperymentu z podpowiedziami przestrzennymi w celu zbadania uwagi wzrokowej.

Rysunek 4 pokazuje średni czas reakcji dla grupy uczestników, porównując badania zgodne i niezgodne. Uczestnicy byli średnio o około 200 ms szybsi, aby zareagować w badaniach kongruentnych. Pokazuje to korzyści związane z lokalizacją, w której się uczęszcza, oraz koszty związane z innymi lokalizacjami. Strzałka dawała uczestnikom 80% wiarygodnych informacji o tym, gdzie litera pojawi się w każdym badaniu, więc uczestnicy kierowali uwagę wzrokową na pozycje wskazane przez strzałkę. Kiedy list pojawiał się...

Podpowiedzi przestrzenne

Source: Laboratory of Jonathan Flombaum&#8212;Johns Hopkins University
Attention refers to the limited human ability to select some information for ...

Nasza zdolność do wybierania pewnych informacji w środowisku do przetworzenia, ignorując jednocześnie inne bodźce, jest określana jako uwaga. Uwaga wzrokowa może być albo jawna – gdy oczy są świadomie skierowane na obiekt, taki jak wschodzący księżyc w pełni – albo ukryta, w której osoba zauważa coś, na co nie patrzy bezpośrednio. Na przykład osoba może wpatrywać się w znak wskazujący na lewą stronę rozwidlenia dróg. Jednak nadal będą dostrzegać pobliską sowę dalej na tej ścieżce, ponieważ jest to kierunek, w którym mają się udać. Koncepcja ta jest określana jako wskazówki przestrzenne - gdzie ukryta uwaga jest przenoszona przez określony sygnał. Opierając się na wcześniejszych pracach psychologa Michaela Posnera, ten film pokazuje, jak wykonać skomputeryzowane zadanie podpowiedzi przestrzennej, w tym jak interpretować dane badające miarę ukrytej uwagi wzrokowej i czasy reakcji w przystających i nieprzystających próbach. W tym eksperymencie uczestnicy muszą wykryć i zgłosić krótkie cele wizualne, które pokazują skupienie i późniejsze zmiany uwagi. Podczas każdej próby uczestnicy są proszeni o obserwację trzech klatek, które występują w kolejności: W klatce 1 czerwony krzyżyk fiksacyjny, wykonany z ?-in. długie linie, znajduje się na środku wyświetlacza. Dwa zielone pola, każde o wymiarach 1 na 1 cal, są wyśrodkowane pionowo, 1,5 cala. z dala od krawędzi wyświetlacza. Po 100 ms pojawia się druga klatka na ten sam czas, ale tym razem krzyżyk fiksacji jest zastępowany czerwoną strzałką, która wskazuje na jedno z dwóch zielonych pól. W trzeciej klatce strzałka cue jest jednocześnie zastępowana krzyżykiem fiksacyjnym. W połowie prób do jednego z dwóch pól dodaje się literę "T", podczas gdy w drugiej połowie umieszcza się literę "L"; Oba są równomiernie rozłożone. Uczestnicy proszeni są o zidentyfikowanie pokazanej litery. Po każdej odpowiedzi następuje krótka 500-milisekundowa przerwa między próbami, a sekwencja jest powtarzana przez łącznie 400 prób. Tutaj sztuczka polega na tym, że są one albo zgodne, gdzie litera pojawia się w polu, na które wskazuje strzałka w 80% przypadków, albo niezgodne, gdy pojawiają się naprzeciwko kierunku strzałki przez 20% prób. Zmienną zależną jest zatem czas potrzebny uczestnikowi na udzielenie poprawnej odpowiedzi we wszystkich typach próby, co osiąga się po prostu wybierając literę pokazaną w polu, niezależnie od strony. Oczekuje się, że uczestnicy będą średnio szybciej reagować podczas badań kongruentnych w porównaniu z nieprzystającymi próbami, pokazując w ten sposób korzyści związane ze wskazaniem przestrzennej lokalizacji, na której należy skupić swoją uwagę. Przygotowując się do eksperymentu, otwórz program i sprawdź, czy paradygmat wskazówek przestrzennych działa poprawnie. Po zrekrutowaniu uczestników zaproś każdego z nich do laboratorium i wyjaśnij, że zadanie ma na celu zbadanie natury uwagi wzrokowej. Zanim przejdziesz dalej, poproś ich o wypełnienie formularza świadomej zgody. Aby rozpocząć, posadź uczestnika przed komputerem testującym, tak aby oparcie krzesła znajdowało się w odległości 60 cm od monitora. Wyjaśnij instrukcje dotyczące zadania i odpowiedz na wszelkie pytania. Gdy uczestnik będzie gotowy, pozwól mu uruchomić program, naciskając spację. Obserwuj je przez kilka prób, aby upewnić się, że naciskają klawisz "L" lub "T", gdy tylko litera pojawi się na ekranie. Opuść pomieszczenie testowe, gdy zakończą 400 prób. W połowie eksperymentu zapewnij 2-minutową przerwę, dzięki czemu całkowity czas zadania będzie krótszy niż 10 minut. Aby rozpocząć analizę danych, najpierw pobierz przechwycone dane, które zostały początkowo zaprogramowane w pliku wyjściowym. Należy pamiętać, że dane dotyczące następujących pozycji powinny być automatycznie wprowadzane do tabeli: numer próby, pozycja litery, rodzaj litery, warunek, rzeczywista odpowiedź udzielona przez uczestnika i co ważne, czas reakcji – mierzony od początku litery do naciśnięcia klawisza. Następnie sprawdź, czy udzielone odpowiedzi są dokładne, dodając do tabeli kolumnę o nazwie "Dokładność". Aby wypełnić tę kolumnę, utwórz formułę porównującą wartość "Typ litery" z "Udzieloną odpowiedzią", tak aby 1 oznaczało poprawną odpowiedź, a 0 oznaczało nieprawidłową odpowiedź. Teraz sprawdź, czy łączne uśrednione wartości dokładności dla każdego uczestnika przekraczają 0,8, aby upewnić się, że uczestnicy zrozumieli instrukcje zadania. Aby zwizualizować dane, należy przedstawić na wykresie średni czas reakcji uczestników według typu badania. Zauważ, że zareagowali o około 200 ms szybciej w próbach kongruentnych w porównaniu z niezgodnymi. Różnica ta sugeruje, że strzałka wskazywała uczestnikom do zwrócenia uwagi na określoną lokalizację przestrzenną, co pozwalało im szybciej przetworzyć i zidentyfikować literę, gdy się tam pojawiła. Teraz, gdy jesteś już zaznajomiony z projektowaniem eksperymentu w celu zbadania wskazówek przestrzennych, przyjrzyjmy się, w jaki sposób naukowcy wykorzystali warianty paradygmatu, aby zbadać, jak zmienia się zdolność uwagi w przypadkach uszkodzenia mózgu wraz ze zmianami w wymaganiach dotyczących zadań. Badania z wykorzystaniem funkcjonalnego rezonansu magnetycznego wykazały, że obszary w obrębie płata ciemieniowego są zaangażowane w zdolność do ukierunkowania uwagi na lokalizację przestrzenną. U pacjentów z ogniskowymi uszkodzeniami spowodowanymi udarami lub nowotworami, Posner i współpracownicy odkryli, że czasy reakcji były dłuższe podczas badań niezgodnych w porównaniu z badaniami zgodnymi, a zwłaszcza w porównaniu z kontrolami neurologicznymi - tymi ze zmianami poza obszarem ciemieniowym - co potwierdza funkcjonalne znaczenie tego regionu. Ponadto, jak już się dowiedziałeś, włączenie wskazówek do zadania prowadzi do antycypacyjnych myśli o tym, na czym skupić uwagę, nawet jeśli te oczekiwania mogą nie zostać spełnione. Naukowcy dostosowali paradygmat, aby zidentyfikować rodzaje bodźców, takich jak nieoczekiwane jasne błyski, które mogą automatycznie powodować zmianę uwagi. Takie modyfikacje mogą przynieść korzyści osobom, które mogą mieć problemy z koncentracją pod ograniczonymi wymaganiami, na przykład osoby z zespołem nadpobudliwości psychoruchowej z deficytem uwagi. Właśnie obejrzałeś wprowadzenie JoVE do wskazówek przestrzennych. Teraz powinieneś dobrze zrozumieć, jak zaprojektować i przeprowadzić ukryty paradygmat uwagi wizualnej, a także jak analizować i interpretować wymagania uwagi, gdy wskazówki są zarówno oczekiwane, jak i niedopasowane. Dzięki za oglądanie!

Education

JoVE Science Education

Psychology

Psychologia

Sensation and Perception

Wrażenia i percepcja

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 elsewhere. The method helps show the effects of directing visual attention to some places and not others.

The spatial cueing approach was developed by psychologist Michael Posner in the late 1970s and early 1980s. In his papers, he described attention as a spotlight that selectively lights up part of a scene. The procedure shown here demonstrates the standard steps used in a spatial cueing experiment to study visual attention.

Measuring Visual Attention with Cues

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

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

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...

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 spatial cueing paradigm is used to study visual attention, following the cueing method developed by Michael Posner.

Measuring Visual Attention with Cues | JoVE K12

Life Science

Structure and Function

HS-LS1-2.

Jonathan Flombaum

Overview

Stimulus and Experimental Design

Running the Experiment

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 ...

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 with Cues

Description

Transcript

Tags

More videos by Standards