Jak tworzyć i wykorzystywać rywalizację binokularną

Podsumowanie

Rywalizacja binokularna występuje, gdy do obu oczu prezentowane są różne obrazy w tym samym miejscu: jeden obraz dominuje, podczas gdy drugi jest tłumiony, a dominacja ta zmienia się okresowo. Rywalizacja ta jest przydatna w badaniu selekcji percepcyjnej i świadomości wzrokowej. W niniejszej pracy opisujemy kilka prostych metod tworzenia i wykorzystywania bodźców do wywoływania rywalizacji binokularnej.

Streszczenie

Każde z naszych oczu widzi zazwyczaj nieco inny obraz świata wokół nas. Mózg potrafi połączyć te dwa obrazy w jedną spójną reprezentację. Jednakże, gdy oczom prezentowane są obrazy wystarczająco różniące się od siebie, dochodzi do ciekawego zjawiska: zamiast łączenia dwóch obrazów w jeden wspólny świadomy percept, pojawia się wzorzec alternacji percepcyjnych, w którym jeden obraz dominuje w świadomości, podczas gdy drugi jest tłumiony; dominacja przechodzi między dwoma obrazami, zazwyczaj co kilka sekund. Zjawisko percepcyjne to jest znane jako rywalizacja binokularna. Rywalizację binokularną uznaje się za użyteczną w badaniu selekcji percepcyjnej i świadomości zarówno w modelach ludzkich, jak i zwierzęcych, ponieważ niezmienny bodziec wizualny dostarczany do każdego oka prowadzi do zmian w świadomości i percepcji wzrokowej. Aby stworzyć bodziec rywalizacji binokularnej, wystarczy zaprezentować każdemu oku inny obraz w tej samej postrzeganej lokalizacji. Istnieje kilka sposobów na osiągnięcie tego celu, jednak osoby rozpoczynające pracę w tej dziedzinie często nie wiedzą, która metoda najlepiej odpowie ich konkretnym potrzebom. Celem niniejszego artykułu jest opis szeregu niedrogich i prostych sposobów tworzenia i wykorzystywania rywalizacji binokularnej. Szczegółowo omawiamy metody, które nie wymagają drogiego, specjalistycznego sprzętu, oraz opisujemy zalety i wady każdej z nich. Opisane metody obejmują zastosowanie gogli czerwono-niebieskich, stereoskopów lustrzanych oraz gogli pryzmatycznych.

Protokół

(1) Wstęp: Czym jest rywalizacja binokularna?

Zazwyczaj każde z naszych oczu widzi nieco inny obraz. Mózg łączy informacje otrzymywane z oczu, aby stworzyć jedną spójną, trójwymiarową reprezentację sceny wizualnej. Ale co by się stało, gdyby każdemu oku sztucznie zaprezentowano nie do pogodzenia różne obrazy w odpowiadających sobie obszarach siatkówki? Jakie świadome doświadczenie percepcyjne wywołałaby taka stymulacja? Intuicja wielu osób podpowiada, że mózg nadal próbowałby połączyć oba obrazy. Jednak tak się nie dzieje. W rzeczywistości dochodzi do wzorca naprzemiennych percepcji, w których obraz z każdego oka dominuje w świadomości przez określony czas, podczas gdy drugi obraz jest tłumiony, a okresy dominacji i tłumienia odwracają się cyklicznie, przy jedynie krótkich okresach percepcji mieszanej. Zjawisko to znane jest jako rywalizacja binokularna.

Rywalizacja binokularna jest uważana za przydatną metodę badania procesów leżących u podstaw selekcji percepcyjnej i świadomości wzrokowej, ponieważ stabilny bodziec (te same obrazy stale prezentowane każdemu oku) prowadzi do naprzemiennych percepcji świadomych ^1,2. W związku z tym rywalizacja binokularna może być wykorzystana do badania takich kwestii jak:

1. Miejsce świadomości: Na jakich etapach w hierarchii przetwarzania wzrokowego zdarzenia neuronalne korelują z doświadczeniem świadomym?
2. Selekcja percepcyjna: W jaki sposób mózg rozstrzyga konkurencję między bodźcami i wybiera ten, który zostanie wprowadzony do sfery świadomości?
3. Przetwarzanie nieświadome: Jakie aspekty obrazu wykluczonego ze świadomości mogą być mimo to przetwarzane i w jaki sposób takie przetwarzanie może wpływać na zachowanie?

Kwestie te stanowią centrum wielu aktualnie prowadzonych badań.
Istnieje kilka prostych metod tworzenia wyświetlaczy do wywoływania rywalizacji binokularnej, jednak wiele osób rozpoczynających pracę w tej dziedzinie nie wie, jak wybrać i zastosować metodę najlepiej dostosowaną do ich potrzeb. W niniejszym artykule przedstawiamy niektóre z najpopularniejszych metod tworzenia wyświetlaczy rywalizacji binokularnej, omawiając zalety i wady każdej z nich. Opisujemy również ważne kwestie, które należy wziąć pod uwagę podczas tworzenia i wykorzystywania bodźca rywalizacji binokularnej.

(2) Tworzenie wyświetlacza rywalizacji binokularnej

Stworzenie wyświetlacza do badania rywalizacji binokularnej jest proste. Każda metoda, która prezentuje całkowicie różne obrazy w odpowiadających sobie miejscach na obu siatkówkach, doprowadzi do wystąpienia zjawiska rywalizacji.

1. Utrzymanie stabilnej wergencji: Przed omówieniem konkretnych metod wywoływania rywalizacji, ważne jest zwrócenie uwagi na kwestię stabilnej wergencji, która jest istotnym elementem we wszystkich opisanych poniżej metodach.
   Normalnie nasze oczy obracają się (wykonują ruchy wergencyjne) w taki sposób, aby ten sam obraz fiksacyjny padał na każdą plamkę żółtą. Jednak skuteczna wergencja zależy od tego, czy każde oko widzi te same obiekty. Jeśli każdemu oku zostanie przedstawiony zupełnie inny obraz, wergencja zostanie zaburzona, ponieważ mózg nie będzie dysponował wystarczającymi informacjami, aby określić prawidłowy kąt wergenciji. Może to zakłócić rywalizację binokularną, gdyż dwa obrazy mogą nie padać na odpowiadające sobie miejsca na siatkówce. Dlatego, oprócz różnych obrazów, wyświetlacz powinien zawierać elementy identyczne dla obu oczu. Pozwala to oczom utrzymać stabilne spojrzenie mimo różnic między rywalizującymi elementami obrazów.
   1. Zazwyczaj identycznymi elementami stabilizującymi wergencję są punkt fiksacyjny w centrum rywalizujących obrazów oraz ramka wokół obrazów; ramka może być jednolita (Rycina 1A) lub teksturowana (Rycina 1B; niektórzy uważają, że ramka teksturowana skuteczniej zapobiega niewergencyjnym ruchom gałek ocznych). Ramka może mieć dowolny kształt, pod warunkiem, że jest identyczna dla obu oczu.
   2. Nieskorelowane poziome ruchy oczu są bardziej prawdopodobne niż pionowe. Dlatego zamiast pełnej ramki można zastosować teksturowany pasek po obu stronach każdego obrazu (Rycina 1C; ref ^3,4).
   3. Wreszcie, w niektórych badaniach ramka może być niewskazana (na przykład, gdy eksperyment wymaga, aby bodźce pojawiały się na jednolitym tle). W takich przypadkach możliwe jest zastosowanie linii noniusza (linii centrujących obraz z kilku kierunków) i/lub obrazu znajdującego się dalej od bodźca, takiego jak pierścienie tarczy strzelniczej (Rycina 1D; ref ⁵).
      
      
      Rycina 1: Przykłady wyświetlaczy do rywalizacji binokularnej z różnymi rodzajami identycznych elementów wspomagających stabilną wergencję. Na wszystkich panelach lewemu oku prezentowana jest kratka pionowa, a prawemu pozioma. Różne rodzaje identycznych elementów obejmują: (A) punkt fiksacyjny i pełna ramka. Pokazano również oś czasu przedstawiającą zmiany świadomego percepcyjnie obrazu; (B) punkt fiksacyjny i ramka teksturowana; (C) punkt fiksacyjny i paski teksturowane, aby zredukować niewergencyjne poziome ruchy oczu; (D) punkt fiksacyjny, linie noniusza i pierścień tarczy strzelniczej.
      
      
2. Metody indukowania rywalizacji binokularnej: Istnieje kilka popularnych metod tworzenia wyświetlacza do rywalizacji binokularnej. Przeglądamy tutaj trzy niedrogie i proste opcje: użycie okularów kolorowych, stereoskopu lustrzanego oraz okularów pryzmatycznych.
   1. Okulary czerwono-niebieskie: Jest to popularna metoda, preferowana przez wielu badaczy ze względu na łatwość i niski koszt wdrożenia. Wszystko, czego potrzeba, to para czerwono-niebieskich okularów z celofanu, dostępnych w większości sklepów z zabawkami (wyjaśnienie tutaj zakłada użycie okularów czerwono-niebieskich, choć można stosować inne kombinacje kolorów, np. czerwono-zielone).
      1. Większość pracy przy tej metodzie wiąże się z przygotowaniem bodźców. Nie jest konieczne prezentowanie bodźców na ekranie komputera (w niektórych badaniach nad rywalizacją binokularną używano obrazów wydrukowanych na papierze zamontowanym na tekturze), ale zazwyczaj najprościej jest prezentować obrazy na monitorze. Należy przygotować jeden obraz wyświetlany wyłącznie przez niebieską działkę monitora (lub niebieski wkład drukarki, jeśli bodźce są drukowane na papierze) oraz drugi, wyświetlany w tym samym miejscu na ekranie, wyłącznie przez działkę czerwoną (lub czerwony wkład drukarki; np. ref ⁷). Każda z soczewek przepuści tylko jeden z obrazów, dzięki czemu dwa różne obrazy padną na odpowiadające sobie miejsca na siatkówce w obu oczach i zaczną ze sobą rywalizować (Rycina 2).
         
         
         Rycina 2: Wyświetlacz z okularami czerwono-niebieskimi. Obraz składa się z czerwonego zdjęcia twarzy i niebieskiego zdjęcia domu. Po spojrzeniu przez okulary czerwono-niebieskie, przedstawione tutaj schematycznie, dwa obrazy powinny wejść w stan rywalizacji.
         
         
      2. Należy pamiętać, że oba obrazy powinny zawierać identyczne informacje – np. ramkę i krzyżyk fiksacyjny – ponieważ mimo faktu, że bodźce fizycznie na siebie nachodzą, nadal należy zapewnić stabilną wergencję (patrz wyżej). Elementy te powinny być w kolorze, który obie soczewki przepuszczą, np. czarnym.
      3. Główne zalety i wady stosowania okularów czerwono-niebieskich.
         Zalety:
         1. Sprzęt jest bardzo tani, a bodźce bardzo łatwe do przygotowania.
         2. Okulary czerwono-niebieskie można łatwo stosować we wszystkich metodach neuroobrazowania, w tym w MRI.
         3. Okulary czerwono-niebieskie nie wymagają stabilizacji głowy ani indywidualnego dopasowania urządzenia do każdego obserwatora.
         Wady:
         1. Każdy obraz może zawierać tylko odcienie jednego koloru – brak możliwości stosowania bodźców chromatycznych (kolorowych).
         2. Soczewki nie są idealne (nawet znacznie droższe niż te z zabawkarskiego sklepu będą miały lekkie nakładanie się długości fal światła, które przepuszczają); w związku z tym zawsze wystąpi pewien stopień „przeciekania” – każde oko będzie widzieć część obrazu przeznaczonego dla drugiego oka. Stwarza to problem w twierdzeniu, że obraz stłumiony był całkowicie niewidoczny.
         3. Okulary czerwono-niebieskie nie współpracują dobrze z większością współczesnych eyetrackerów.
   2. Stereoskop lustrzany: Lustra można łatwo ustawić tak, aby dostarczać inny obraz do każdego z oczu obserwatora.
      1. Bodźce: Przygotuj dwa różne obrazy, które mają pewne elementy identyczne (w celu utrzymania stabilnej wergencji, jak wyjaśniono powyżej). Podobnie jak w przypadku okularów czerwono-niebieskich, bodźce nie muszą być prezentowane na ekranie komputera, ale wyświetlanie obrazów obok siebie na monitorze jest zazwyczaj najprostszą metodą.
      2. Stereoskop lustrzany składa się z czterech luster (Rycina 3A). Można kupić komercyjnie produkowany stereoskop. Można go również łatwo zbudować. Aby to zrobić, ustaw dwa lustra tak, aby każde znajdowało się blisko jednego oka pod kątem 45° do linii widzenia tego oka (użyj podstawki pod brodę, aby ustabilizować położenie głowy obserwatora). Umieść kolejne lustro po każdej ze stron dwóch pierwszych luster, skierowane w stronę bodźców pod kątem 45° (Rycina 3B). Taka konfiguracja sprawi, że każdy obraz padnie na odpowiadające sobie miejsce w każdym oku. Niespójne obrazy powinny teraz ze sobą rywalizować.
      3. Oczy każdego obserwatora nieco się różnią, więc przy umieszczaniu obserwatora przed wyświetlaczem konieczne może być dostosowanie kątów luster, aby uzyskać stabilną wergencję. Chociaż większość stereoskopów lustrzanych działa dobrze przy stałych lustrach, można zwiększyć możliwość dopasowania do oczu obserwatora, umożliwiając lustrom obrót i/lub przesuwanie się w przód i w tył (niebieskie strzałki na Rycynie 3B).
         
         
         Rycina 3: Stereoskop lustrzany. (A) Obserwator patrzący przez komercyjnie dostępny stereoskop lustrzany. (B) Schematyczne przedstawienie stereoskopu lustrzanego. Linie ciągłe reprezentują lustra. Linie przerywane reprezentują linię wzroku, a niebieskie strzałki reprezentują możliwe regulacje położenia (strzałki proste) lub kąta (strzałki zakrzywione) luster. Każdy typ strzałki pokazano tylko po jednej stronie dla uproszczenia, ale te same regulacje można przeprowadzić po obu stronach.
         
         
      4. Podczas korzystania ze stereoskopu lustrzanego ważne jest upewnienie się, że każde oko widzi tylko obraz, który powinno widzieć, i że ten obraz jest widoczny tylko w miejscu, w którym rywalizuje z drugim obrazem. Jednak w wielu przypadkach każde oko będzie miało również linię wzroku do drugiego obrazu (Rycina 4A). Aby zablokować tę niepożądaną linię wzroku, należy umieścić przegrodę (np. arkusz tektury) rozciągającą się od linii środkowej stereoskopu, pomiędzy oczami obserwatora, w kierunku centrum wyświetlacza w taki sposób, aby zablokowała linię wzroku do bodźca drugiego oka (Rycina 4B). Przegroda może być wykonana z dowolnego materiału, o ile spełnia ten cel. Preferowane jest jednak wykonanie jej z materiału matowego, ponieważ materiał błyszczący będzie odbijał światło emitowane przez monitor i tworzył odblaski.
         
         
         Rycina 4: Blokowanie linii wzroku do bodźca drugiego oka. Każde oko może mieć czystą linię wzroku do bodźca przeznaczonego dla drugiego oka. (A) Grube czarne linie przerywane reprezentują linię wzroku do bodźca przeznaczonego dla każdego oka. Cienkie szare linie przerywane reprezentują linię wzroku do bodźca drugiego oka. (B) Linia wzroku do bodźca drugiego oka może być zablokowana przegrodą (gruba linia ciągła).
         
         
      5. Dodatkowym problemem może być to, że każde oko może widzieć obraz, który powinno widzieć, dwukrotnie – raz przez lustro, a drugi raz bezpośrednio (Rycina 5A). Spowoduje to pojawienie się dodatkowego obrazu każdego bodźca obok miejsca, w którym występuje rywalizacja. Aby tego uniknąć, należy dostosować relację między położeniem obrazu a odległością obserwatora od ekranu (Rycina 5B).
         
         
         Rycina 5: Zapewnienie, aby każde oko miało tylko jedną linię wzroku do swojego bodźca. (A) Oprócz linii wzroku przechodzącej przez lustra (gruba czarna linia przerywana), każde oko może mieć również bezpośrednią linię wzroku do swojego przeznaczonego bodźca (cienka szara linia przerywana), co powoduje dwukrotne widzenie bodźca. (B) Problemu tego można uniknąć poprzez dostosowanie względnej pozycji stereoskopu i rozmieszczenia bodźców.
         
         
      6. W celu wykonania powyższych regulacji przed rozpoczęciem eksperymentu, przygotuj obraz pokazujący tylko te części wyświetlacza, które są identyczne w obu obrazach, i użyj go do ustawienia stereoskopu dla każdego obserwatora przed wyświetleniem bodźca rywalizującego.
      7. Główne zalety i wady stosowania stereoskopów lustrzanych.
         Zalety:
         1. Rozdzielne obrazy pozwalają na stosowanie bodźców chromatycznych (kolorowych).
         2. Obrazy są całkowicie oddzielone i nie mogą „przeciekać” jeden w drugi, w przeciwieństwie do okularów czerwono-niebieskich.
         3. Przygotowanie bodźców jest łatwe i proste – dwa dowolne obrazy prezentowane obok siebie mogą ze sobą rywalizować.
         4. Stereoskopy można stosować w połączeniu z eytrackingiem.
         Wady:
         1. Stereoskopy pozwalają na prezentację jedynie dość małych bodźców, ponieważ tylko połowa pola widzenia może być wykorzystana do prezentacji każdego obrazu, a konieczność utrzymania stabilnej wergencji utrudnia prezentowanie bodźców obejmujących więcej niż kilka stopni kąta widzenia.
         2. Stereoskopy nie mogą być łatwo używane w skanerze MRI, ponieważ wymagałoby to, aby wszystkie elementy stereoskopu były niemagnetyczne, a układ musiałby uwzględniać dodatkowe nachylenie lustra, przez które bodźce są zwykle oglądane w skanerze. Stereoskopy lustrzane są prawdopodobnie zbyt duże dla ciasnego środowiska skanera. Są one jednak kompatybilne z innymi metodami, takimi jak EEG, MEG i NIRS.
         3. Stereoskopy wymagają stabilizacji głowy i indywidualnego dopasowania dla każdego obserwatora.
   3. Okulary pryzmatyczne: Jest to wariacja pomysłu stereoskopu, w której zamiast luster w okularach zastosowano pryzmaty. Podobnie jak w stereoskopie lustrzanym, obrazy prezentowane są obok siebie (zazwyczaj na monitorze).
      1. Soczewki pryzmatyczne można kupić u każdego komercyjnego dostawcy optyki wraz z plastikowymi oprawkami.
      2. Każdy z pryzmatów zagina światło, sprawiając, że obiekty znajdujące się z boku wydają się być prosto przed nami (Rycina 6). Dwa takie pryzmaty, zorientowane w przeciwnych kierunkach, działają w ten sam sposób co stereoskop lustrzany – tworzą iluzję, że dwa obrazy, które w rzeczywistości znajdują się fizycznie obok siebie, nakładają się w przestrzeni ⁶.
         
         
         Rycina 6: Okulary pryzmatyczne. Każda soczewka pryzmatyczna zagina światło, powodując, że bodźce fizycznie znajdujące się obok siebie wydają się być w tej samej lokalizacji przestrzennej. Należy pamiętać, że wymagana jest przegroda, aby zapobiec dodatkowym liniom wzroku.
         
         
      3. Należy zauważyć, że przy stosowaniu okularów pryzmatycznych nadal należy używać przegrody (patrz Rycina 4), ponieważ każde oko może widzieć obraz drugiego oka. Nie trzeba jednak martwić się o regulację odległości i wielkości wyświetlacza, jak w przypadku stereoskopu lustrzanego (patrz Rycina 5), ponieważ każdy obraz ma tylko jedną linię wzroku do każdego oka.
      4. Zalety i wady okularów pryzmatycznych są podobne do tych stereoskopów lustrzanych, z jedną dużą różnicą: okulary pryzmatyczne łatwo stosować w skanerze MRI, ponieważ oprawki i soczewki mogą być wykonane z plastiku i są bardziej kompaktowe niż stereoskop lustrzany.
         Zalety:
         1. Rozdzielne obrazy pozwalają na stosowanie bodźców chromatycznych (kolorowych).
         2. Obrazy są całkowicie oddzielone i nie mogą „przeciekać” jeden w drugi” (w przeciwieństwie do okularów czerwono-niebieskich).
         3. Przygotowanie bodźców jest łatwe i proste – dwa dowolne obrazy prezentowane obok siebie mogą ze sobą rywalizować.
         4. Okulary pryzmatyczne można łatwo stosować w skanerze MRI.
         5. Okulary pryzmatyczne można stosować w połączeniu z eytrackingiem (choć kalibracja eytrackera może być trudna ze względu na zniekształcenie obrazu źrenicy przez soczewkę).
         Wady:
         1. Okulary pryzmatyczne pozwalają na prezentację jedynie dość małych bodźców, ponieważ tylko połowa pola widzenia może być wykorzystana do prezentacji każdego obrazu, a konieczność utrzymania stabilnej wergencji utrudnia prezentowanie bodźców obejmujących więcej niż kilka stopni kąta widzenia.
         2. W przypadku dużych bodźców lub bodźców prezentowanych daleko od punktu fiksacji, prezentacja pryzmatyczna może powodować zniekształcenie obrazu.
         3. Okulary pryzmatyczne wymagają stabilizacji głowy.
   4. Dodatkowe metody, których tutaj szczegółowo nie omówimy, mogą wymagać drogiego specjalistycznego sprzętu. Należą do nich:
      1. Okulary z migawką: Są to okulary LCD, w których każda soczewka może niezależnie stać się nieprzezroczysta. Rywalizację binokularną można stworzyć poprzez szybkie przełączanie nieprzezroczystości soczewek w synchronizacji z naprzemiennymi obrazami w tym samym miejscu na monitorze.
      2. Okulary z wyświetlaczem: W tych okularach każdy okular wyposażony jest w niezależny ekran wyświetlacza. Rywalizację binokularną można stworzyć, pokazując różne obrazy w tym samym miejscu na każdym ekranie.

(3) Reprezentatywne wyniki A: Uwagi dotyczące tworzenia wyświetlacza rywalizacji binokularnej

Wiele publikacji w tej dziedzinie jest skierowanych do odbiorców, którzy są już dobrze zaznajomieni z rywalizacją binokularną. Z tego powodu prace te mają tendencję do pomijania pewnych szczegółów dotyczących doświadczenia rywalizacji, co może być mylące dla osób początkujących. Dlatego w niniejszym opracowaniu w sposób jawny opiszemy niektóre cechy rywalizacji.

1. Niepełne tłumienie: W przypadku zwykłego rywalizmu z udziałem obrazów o zbliżonym kontraście, tłumienie często nie jest całkowite. Obraz tłumiony często pozostaje w pewnym stopniu widoczny.
   1. Rywalizm fragmentaryczny: Niepełne tłumienie może występować na przykład poprzez dominację małych fragmentów obrazu tłumionego; zjawisko to znane jest jako „rywalizm fragmentaryczny” (Rysunek 7; ref ⁸) i ma tendencję do częstszego występowania przy większych obrazach rywalizujących. W takich przypadkach obserwatorzy zazwyczaj raportują dominację w zależności od tego, które fragmenty dominanty obrazu sumują się, pokrywając większy obszar. Wówczas kryteria uznania obrazu za dominantę mogą znacznie różnić się między obserwatorami. Najlepszym sposobem na uniknięcie rywalizmu fragmentarycznego jest stosowanie małych bodźców (np. zajmujących 1° kąta widzenia lub mniej).
      
      
      Rysunek 7: Rywalizm fragmentaryczny. W niektórych przypadkach jeden z bodźców dominuje w niektórych częściach obrazu, podczas gdy drugi bodziec dominuje w innych częściach. Taki rywalizm fragmentaryczny może występować albo jako etap przejściowy między okresami pełnej dominacji jednego bodźca, albo w sposób ciągły, gdy żaden z bodźców nie zdoła całkowicie zdominować obrazu.
      
      
   2. Zredukowany kontrast pozorny: Czasami raportuje się również, że obraz tłumiony nie jest całkowicie stłumiony, lecz wydaje się mieć zredukowany kontrast. Chociaż istnieją twierdzenia, że w dowolnym punkcie pola widzenia może dominować tylko jeden obraz ⁹, punkty te mogą być na tyle małe, że powstaje ogólne wrażenie widzenia pełnej, ale „słabszej” wersji obrazu tłumionego. W przypadku tego samego układu rywalizacji zredukowany kontrast pozorny może wystąpić u niektórych obserwatorów, a u innych nie.
   3. Powidoki: W niektórych przypadkach może powstać powidok bodźca prezentowanego oku tłumionemu. Aby tego uniknąć, należy zastosować maskę monokularną na końcu prezentacji bodźca. Alternatywnie, w przypadku bodźców w postaci prążków, można zapobiec powstawaniu powidoków poprzez szybką zmianę fazy prążkowania (położenia linii jasnych i ciemnych), albo w sposób losowy, albo poprzez przemieszczanie prążków.
   4. Niezależna weryfikacja pełnego tłumienia: W świetle trzech poprzednich podrozdziałów łatwo zrozumieć, dlaczego nie można założyć pełnej niewidoczności obrazu tłumionego. Jeśli chcemy zgłosić, że bodźce tłumione były niewidoczne (na przykład twierdząc, że miało miejsce przetwarzanie nieświadome), ważne jest niezależne zweryfikowanie, czy obserwatorzy nie widzieli obrazu tłumionego. W tym celu należy zastosować pytania z wymuszonym wyborem po każdej próbie (np. „który z tych dwóch obrazów został właśnie zaprezentowany?”), aby wykazać, że poziom sukcesu odpowiada przypadkowi ^3,4. Ponieważ wyniki powyżej poziomu przypadku mogą wystąpić nawet przy braku świadomości (np. w zjawisku ślepowidzenia, ref ¹⁰), idealnie byłoby zastosować dodatkowe miary, takie jak ocena pewności ¹¹ lub zakłady dotyczące dokładności ¹².
2. Zapewnienie pełnego tłumienia: Jeśli pytanie badawcze dotyczy tego, jak konkretna manipulacja wpływa na czas trwania dominacji i tłumienia, najbardziej odpowiedni jest rywalizm binokularny typu opisanego powyżej. Jednak wielu badaczy, zamiast czasu trwania dominacji i tłumienia, jest zainteresowanych zbadaniem, czy zawartość obrazu tłumionego może być przetwarzana. Jak widzieliśmy, pełne tłumienie jest trudne do zapewnienia przy zwykłym rywalizmie binokularnym. Dlatego w celu odpowiedzi na pytania badawcze dotyczące przetwarzania obrazu tłumionego najlepiej zastosować silną formę rywalizmu, znaną jako ciągłe tłumienie błyskowe (continuous flash suppression, CFS) ¹³.
   1. Aby stworzyć bodziec CFS, należy zaprezentować obraz o stosunkowo niskim kontraście (ale wciąż widoczny) jednemu oku; będzie to obraz tłumiony. Drugiemu oku należy zaprezentować obraz o wysokim kontraście, szybko zmieniający się; będzie to dominująca maska CFS. Aby maska była maksymalnie skuteczna, powinna zmieniać się z częstotliwością 10-20 Hz.
   2. CFS można indukować za pomocą wszystkich metod wywoływania rywalizmu opisanych powyżej. Przy użyciu stereoskopu lustrzanego lub gogli pryzmatycznych bardzo skuteczne są maski CFS składające się z wielu małych kolorowych elementów („mondrianów”) (Rysunek 8). Przy użyciu gogli czerwono-niebieskich maska CFS może składać się z wielu elementów (prostokątów, elips, linii, kropek), które mają ten sam kolor ¹⁴.
      
      
      Rysunek 8: Ciągłe tłumienie błyskowe (CFS). Jednemu oku (tutaj prawemu) prezentowany jest dynamiczny bodziec o wysokim kontraście. W tym przykładzie bodziec ten jest obrazem składającym się z prostokątów w wielu kolorach („mondrian”; różne obrazy tego typu powinny przeplatać się z częstotliwością 10-20 Hz, aby zapewnić tłumienie). Drugiemu oku prezentowany jest obraz o niskim kontraście, który może pozostać stłumiony przez długi czas (kilka minut).
      
      
   3. CFS może całkowicie tłumić słabszy obraz przez bardzo długi czas (kilka minut). Należy zauważyć, że nawet wtedy obraz tłumiony może okazjonalnie „przebić się”, zwłaszcza jeśli jest to znaczący obraz, taki jak twarz. Należy zatem dostosować poziom kontrastu obrazu tłumionego przed rozpoczęciem eksperymentu, aby zmaksymalizować szanse na pełne tłumienie.
   4. Jak szczegółowo opisano powyżej (Reprezentatywne wyniki A: Niepełne tłumienie), aby umożliwić wyciągnięcie wniosków na temat nieświadomego przetwarzania obrazu tłumionego w CFS, należy niezależnie zweryfikować, czy odpowiedzi obserwatorów na pytanie o to, co zostało zaprezentowane oku tłumionemu, odpowiadają poziomowi przypadku.
3. Doświadczanie zmian rywalizmu: Większość opublikowanych badań nad rywalizmem raportuje jedynie czas trwania dominacji i tłumienia, sprawiając wrażenie, że zmiany między obrazem dominantą a tłumionym są natychmiastowymi zdarzeniami typu wszystko-albo-nic. Nie jest to jednak prawdą: zmiany są zazwyczaj stopniowe i mogą być dość powolne, co oznacza, że znaczna część czasu oglądania może być zajęta przez fazy „mieszane”. Konkretna forma faz mieszanych różni się między obserwatorami i dla różnych bodźców. Poniżej przedstawiono dwie powszechne formy.
   1. Faza mieszana może polegać na stopniowym stawaniu się obrazu tłumionego dominantą poprzez zwiększającą się liczbę dominantnych fragmentów (rywalizm fragmentaryczny, patrz Reprezentatywne wyniki A: Niepełne tłumienie) w obrębie bodźca.
   2. Faza mieszana może również występować poprzez „falę” dominacji przesuwającą się po obrazie. Aby wywołać taką falę, należy wprowadzić przyrost kontrastu w konkretnej części obrazu tłumionego (Rysunek 9; ref ¹⁵).
      
      
      Rysunek 9: Wędrujące fale dominacji. Gdy jeden z dwóch obrazów jest tłumiony, zwiększenie jego kontrastu w niewielkim obszarze spowoduje rozprzestrzenienie się fali dominacji z tego obszaru. W obrazach pierścieniowych, takich jak pokazane tutaj, dominacja będzie rozprzestrzeniać się zgodnie z niebieskimi strzałkami. Należy zauważyć, że po wprowadzeniu przyrostu kontrastu nie musi on zostać utrzymany (kontrast może wrócić do pierwotnego, niskiego poziomu), aby zainicjować falę dominacji.
      
      

(4) Reprezentatywne wyniki B: Czas trwania faz dominacji w rywalizacji binokularnej

Zmiany w rywalizacji binokularnej występują w losowych odstępach czasu o niezależnym czasie trwania. Oznacza to, że czas trwania ostatniego interwału dominacji nie pozwala przewidzieć, jak długi będzie następny. Jeśli czasy trwania dominacji zostaną podzielone na przedziały o równej szerokości (np. 500 ms), histogram przedstawiający liczbę wystąpień poszczególnych czasów trwania dominacji zazwyczaj wykazuje dobre dopasowanie do rozkładu skośnego, znanego jako funkcja gamma ⁸.

Generalnie efekty manipulacji eksperymentalnych na czasie trwania dominacji w rywalizacji mają tendencję do przejawiania się w kształcie najlepiej dopasowanej funkcji gamma, co oznacza, że w każdym wariancie wystąpi wiele różnych czasów trwania dominacji, jednak prawdopodobieństwo ich wystąpienia może zostać zmienione przez manipulację.

Specyficzne parametry najlepiej dopasowanej funkcji gamma różnią się w zależności od obserwatora dla tego samego bodźca (Rysunek 10A) oraz w zależności od bodźca dla tego samego obserwatora.

Znane jest, że czynniki takie jak cechy niskopoziomowe dwóch obrazów wpływają na wzglókną długość ich okresów dominacji i supresji¹. Na przykład, jeśli dwa obrazy różnią się kontrastem, obraz o wyższym kontraście będzie miał zazwyczaj dłuższe czasy dominacji, co prowadzi do dopasowania rozkładu gamma o wyższej medianie (Rycina 10B). Wpływ funkcji poznawczych wysokiego poziomu (takich jak uwaga skierowana na jeden z obrazów) na czasy dominacji w rywalizacji jest wciąż kwestią sporną ¹⁶.

Możliwe jest wykorzystanie parametrów funkcji gamma jako zmiennych zależnych w eksperymencie, jednak zależność między tymi parametrami a kształtem rozkładu nie jest łatwo przejrzysta. Dlatego wielu badaczy preferuje stosowanie bardziej przystępnej miary tendencji centralnej. Ponieważ rozkład gamma może być silnie skośny, mediana czasu trwania, a nie średnia, jest często bardziej reprezentatywna dla wyników. Stosowanie mediany w rozkładzie niegaussowskim oznacza również, że chyba że dostępna jest duża liczba punktów danych, odpowiednie testy statystyczne powinny być nieparametryczne.

Rycina 10: Rozkłady gamma czasów trwania dominacji. Histogramy przedstawiają pogrupowane czasy trwania dominacji, a krzywe reprezentują najlepiej dopasowane rozkłady gamma dla danych każdego koloru. Te same rozkłady ilustrują dwa różne możliwe zestawy pomiarów: (A) czasy trwania dominacji u dwóch różnych obserwatorów w odpowiedzi na te same bodźce; lub (B) wpływ różnych cech bodźca na czasy trwania dominacji. W tym przypadku kratka w czerwonej ramce ma wyższy kontrast, co prowadzi do dłuższych czasów trwania dominacji, a tym samym do rozkładu gamma z wyższą medianą.

Dyskusja

Opisaliśmy naturę rywalizacji binokularnej, kilka metod jej wywoływania oraz kwestie, które należy wziąć pod uwagę podczas jej stosowania. Jak szczegółowo omówiono we wstępie, odpowiednie wykorzystanie rywalizacji binokularnej pozwala na eksperymentalne badanie pytań dotyczących miejsca (lub miejsc) świadomości, selekcji percepcyjnej oraz przetwarzania nieświadomego. Aby jednak prawidłowo przeprowadzić takie badania, należy mieć świadomość takich kwestii jak znaczenie utrzymania stabilnej wergencji oraz, w przypadku badania przetwarzania nieświadomego, konieczność stosowania wyświetlaczy, które z dużym prawdopodobieństwem zapewnią całkowitą supresję.

Wybierając metodę służącą do wywołania rywalizacji, należy wziąć pod uwagę zalety i wady każdego z podejść. Przykładowo, stosowanie gogli czerwono-niebieskich nie ma sensu, jeśli planowane jest użycie wielokolorowych bodźców; z drugiej strony, metoda ta jest prawdopodobnie najłatwiejsza do zastosowania w skanerze MRI. Podobnie, stereoskop lustrzany jest bardzo niezawodnym sposobem zapewnienia, że oddzielne obrazy padają na odpowiadające sobie miejsca na siatkówce; jednak konieczność indywidualnej kalibracji dla każdego obserwatora oraz trudności techniczne związane z umieszczeniem stereoskopu w skanerze MRI mogą sprawić, że metoda ta będzie mniej atrakcyjna w niektórych badaniach.

Wreszcie ważne jest, aby mieć świadomość charakterystyki doświadczenia rywalizacji binokularnej, aby móc zastosować odpowiednie miary zależne. Gdy pytanie badawcze dotyczy nieświadomego przetwarzania, niezbędna jest niezależna weryfikacja, czy uczestnicy rzeczywiście nie byli świadomi stłumionego obrazu. W przypadku zainteresowania tym, jak manipulacja eksperymentalna wpływa na czas trwania dominacji i tłumienia, bardziej pouczające może być zbadanie (gamma-kształtnego) rozkładu czasów trwania niż jedynie miara tendencji centralnej, taka jak średnia lub mediana; istotne może być również ustalenie, czy obserwatorzy doświadczyli gwałtownych czy stopniowych (fragmentarycznych lub falowych) przejść dominacji.

Mamy nadzieję, że badacze zainteresowani wykorzystaniem tego fascynującego zjawiska uznają niniejszy wstęp za pomocny.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule

Nazwa	Firma	Numer katalogowy	Komentarze
Stereoskop lustrzany
Gogle pryzmatyczne
Gogle z celofanem czerwono-niebieskim lub czerwono-zielonym
Monitor komputera (opcjonalnie)