Nieistotne bodźce i kontrola działania: analiza wpływu ignorowanych bodźców za pomocą paradygmatu wiązania dystraktor-odpowiedź

Aby manewrować w niekończącym się strumieniu informacji do percepcji, oferujących niemal nieskończone możliwości zachowania się w otaczającym nas świecie, nasz mózg musi polegać na ograniczonej liczbie prostych i wydajnych procesów i mechanizmów. Jednym z ważnych mechanizmów jest selektywna uwaga, czyli zdolność do rozróżniania informacji istotnych i nieistotnych. Gdy bodziec zostanie zidentyfikowany jako nieistotny, hamowanie tłumi aktywację reprezentacji dystraktora¹ lub blokuje jego dostęp do systemu odpowiedzi w celu zmniejszenia zakłóceń². Hamowanie dystraktora jest jednym z podstawowych pojęć kontroli poznawczej³.

Inną ważną cechą ludzkiego zachowania jest to, że nie każdy aspekt naszych działań może być celowo kontrolowany. Potrzebne są inne mechanizmy, które przekładają celowe działania, wynikające z kontrolowanego i wymagającego zasobów przetwarzania informacji, na efektywne nawyki behawioralne. Odzyskanie poprzednich epizodów behawioralnych może odgrywać ważną rolę w takiej automatyzacji zachowania. Zgodnie z najnowszymi modelami opartymi na instancjach, określony bodziec może zostać zintegrowany z reakcją, która jest wykonywana w bliskiej odległości czasowej od wystąpienia bodźca. Związek bodźca i odpowiedzi jest następnie przechowywany jako "instancja"⁴ lub "plik zdarzeń"^5,6 w pamięci epizodycznej. Ponowne napotkanie bodźca takiego pliku zdarzenia prowadzi do odzyskania całego epizodu z pamięci, w tym powiązanej z nim odpowiedzi^4-8. To odzyskiwanie poprzednich działań działa szybko i automatycznie, wywierając skuteczną oddolną kontrolę zachowania poprzez ustanowienie rutyny behawioralnej opartej na bodźcach. Najnowsze dowody sugerują, że mechanizm ten może być również uruchamiany przez dystraktory, co oznacza, że oparte na dystraktorach odzyskiwanie poprzednich epizodów i reakcji ma również wpływ na kontrolę działań człowieka⁹.

Paradygmat wiązania dystraktor-odpowiedź został opracowany w celu zbadania wpływu dystraktorów, które konkurują z bodźcem docelowym o odpowiedź, na kontrolę działania. W szczególności technika ta pozwala rozplątać dwa mechanizmy, które zostały omówione w kontekście przetwarzania dystraktora, a mianowicie hamowanie dystraktora i odzyskiwanie odpowiedzi na podstawie dystraktora.

Paradygmat wiązania dystraktora-odpowiedź wywodzi się z badań wykorzystujących paradygmat negatywnego torowania (przegląd patrz Fox¹⁰). W ujemnym paradygmacie torowania dystraktory główne, które powtarzają się jako cele na sondzie, prowadzą do wolniejszych czasów odpowiedzi lub większej liczby błędów w porównaniu z reakcjami sondy na cele, które nie pojawiły się na próbie pierwszej (tj. negatywny efekt torowania). Jedną z trudności związanych z tym paradygmatem jest to, że co najmniej dwa różne mechanizmy mogą odpowiadać za negatywny efekt torowania. Z jednej strony zaproponowano, że główny dysdyktor jest hamowany w momencie pierwszej prezentacji, aby umożliwić reakcję na główny cel. Szczątkowe hamowanie poprzedniego bodźca rozpraszającego powoduje niekorzystną sytuację, jeśli wymagana jest reakcja na ten zahamowany bodziec na sondzie^1,11. Z drugiej strony, ujemne torowanie może być wynikiem mechanizmów odzyskiwania^12,13. Na przykład Neill założył, że główny dystraktor jest kodowany razem ze znacznikiem "nie reaguj" na liczbie pierwszej, który jest następnie pobierany i z kolei koliduje z reakcją na ten bodziec, jeśli jest powtarzany jako cel sondy¹⁴.

Niedawno, teoria odzyskiwania odpowiedzi na bodźce (SRR¹⁵) zakładała, że dystraktory są zintegrowane z odpowiedziami i mogą je uruchamiać. Otwiera to nowe możliwości badania efektów pobierania wynikających z oddzielnego powtarzania dystraktora. Opierając się na Teorii Kodowania Zdarzeń¹⁶, SRR proponuje, że cechy celu, dystraktora i odpowiedzi są zakodowane w jednym tymczasowym śladzie pamięci epizodycznej lub pliku zdarzenia. Przy następnym spotkaniu, każdy z tych bodźców (tj. również bodziec rozpraszający) może wyzwolić pobranie całego pliku zdarzenia, w tym odpowiedzi docelowej. Te efekty odzyskiwania spowodowane powtarzaniem dystraktora zostały nazwane wiązaniem dystraktora-odpowiedzi. Wykazano, że wiązanie dystraktora z reakcją wpływa na wydajność w ludzkich reakcjach w modalności wzrokowej, słuchowej i dotykowej^17-19. Moduluje również odpowiedzi w wyborze lokalizacji²⁰. Różne czynniki modulujące efekt dowodzą, że wiązanie dystraktora z odpowiedzią nie jest całkowicie automatyczne, ale wpływa na zachowanie tylko w określonych warunkach^21-23.

Efekt jest widoczny w sekwencyjnych zadaniach selekcyjnych poprzez wpływ powtarzania dystraktora na wydajność w zależności od powtarzalności odpowiedzi. Jeśli ta sama odpowiedź musi być udzielona na liczbie pierwszej i sondzie, powtarzanie dystraktora prowadzi do lepszej wydajności w porównaniu ze zmianą dystraktora, ponieważ dystraktor uzyskuje zgodną odpowiedź. W przeciwieństwie do tego, jeśli wymagana jest zmiana odpowiedzi, powtarzanie dystraktora utrudnia reakcję, ponieważ dystraktor pobiera niezgodną odpowiedź. Tak więc wyszukiwanie oparte na dystraktorze jest wskazywane przez efekt interakcji powtarzania odpowiedzi × powtarzania dystraktora.

Jedną z zalet w stosunku do paradygmatu negatywnego primingu jest to, że paradygmat wiązania dystraktora z odpowiedzią może różnicować efekty hamowania dystraktora i odzyskiwania odpowiedzi²⁴. Podczas gdy efekty odzyskiwania są udowodnione przez interakcję powtarzania odpowiedzi i powtarzania dystraktora, hamowanie dystraktora jest mierzone jako główny efekt powtarzania dystraktora. Oznacza to, że rachunek inhibicji^1,25 przewidywałby, że hamowanie tego samego bodźca dwa razy z rzędu powinno zawsze prowadzić do korzyści, ponieważ skutki hamowania dystraktora na początku powinny ułatwić hamowanie dystraktora na sondzie. Ten korzystny efekt powtarzających się dystraktorów jest jednak, zgodnie z teorią hamowania, niezależny od powtarzania odpowiedzi.

Dalsza analiza warunków wstępnych i czynników modulujących efekt wiązania dystraktora-odpowiedzi jest ważna, aby lepiej zrozumieć, w jaki sposób ignorowane obiekty w naszym codziennym życiu wpływają na ludzką reakcję. Niniejszy artykuł zawiera szczegółowy opis paradygmatu używanego do analizy wyszukiwania i hamowania dystraktora opartego na dystraktorze.

Protokół jest zgodny z etycznymi wytycznymi Amerykańskiego Towarzystwa Psychologicznego i Światowego Towarzystwa Medycznego (poprawiona deklaracja z Helsinek, 1989).

1. Ogólna konfiguracja eksperymentalna

1. Zbierz dane dotyczące efektów wiązania dystraktor-odpowiedź w eksperymentach czasu reakcji za pomocą komputera.

2. Przygotowanie eksperymentu

1. Użyj standardowego oprogramowania eksperymentalnego, aby zaprogramować eksperyment. W większości poprzednich badań stosowano E-Prime.
2. Zdecyduj się na materiał stymulacyjny. Powiązanie dystraktora-odpowiedzi zostało pokazane z pojedynczymi literami, cyframi, kolorowymi kropkami, ikonami i lokalizacjami.
3. Stwórz jeden zestaw bodźców, z którego zostaną wylosowane zarówno cele, jak i dystraktory. Na przykład ten zestaw może zawierać osiem liter S, D, F, G, H, J, K i L.
   1. Podziel zestaw bodźców na cztery grupy i przypisz jedną odpowiedź do każdej grupy. Na przykład przypisz S i D do naciśnięcia przycisku lewym środkowym palcem, F i G do naciśnięcia przycisku lewym palcem wskazującym, H i J do naciśnięcia przycisku prawym palcem wskazującym, a K i L do naciśnięcia przycisku prawym środkowym palcem.
   2. Zdecyduj się na układ bodźców. Pamiętaj, aby prezentować bodźce docelowe i rozpraszające w sposób pogrupowany. Zasady Gestalt pomagają w realizacji grupowania bodźców. Na przykład litery należy układać w linii poziomej, a nie pionowej.
   3. Zdecyduj o kryterium wyboru celu. Może to pozostać niezmienione przez cały czas trwania eksperymentu, ale może być również wskazane przed każdym wyświetleniem. Na przykład, umieść cele i dystraktory w linii poziomej i zdefiniuj określone lokalizacje, w których ma się znajdować cel (np. "DKDKD", gdzie K jako cel i D jako dystraktor). Użyj tego samego układu bodźców dla wszystkich wyświetlaczy w całym eksperymencie.
4. Przygotuj sześć różnych rodzajów typów prób (tj. sekwencje sondy pierwszej), ortogonalnie zmieniającą się relację odpowiedzi (powtórzenie odpowiedzi z tym samym celem vs. powtórzenie odpowiedzi z różnymi celami vs. zmiana odpowiedzi) i relację dystraktora (powtórzenie dystraktora vs. zmiana dystraktora). W każdym układzie liczby pierwszej i każdej sondy należy uważać, aby połączyć dystraktory i cele, które są mapowane na różne odpowiedzi.
   1. W przypadku próby typu RRi-DR należy zaimplementować powtarzanie odpowiedzi między odpowiedzią na główny cel a odpowiedzią na cel sondy, prezentując tę samą tożsamość bodźca docelowego na ekranie głównym i sondy. Zaimplementuj powtarzanie dystraktora, prezentując ten sam bodziec dystraktora na wyświetlaczu pierwszej i sondy.
   2. W przypadku próby typu RRi-DC należy zaimplementować powtarzanie odpowiedzi, prezentując tę samą tożsamość bodźca docelowego na wyświetlaczu głównym i sondzie. Zaimplementuj zmianę dystraktora, prezentując różne bodźce dystraktora na wyświetlaczu prime i sondzie.
   3. W przypadku próby typu RR-DR należy zaimplementować powtarzanie odpowiedzi, prezentując bodziec docelowy z tej samej kategorii odpowiedzi na wyświetlaczu głównym i sondzie. Zaimplementuj powtarzanie dystraktora, prezentując ten sam bodziec dystraktora na wyświetlaczu pierwszej i sondy.
   4. W przypadku próby typu RR-DC należy zaimplementować powtarzanie odpowiedzi, prezentując bodziec docelowy z tej samej kategorii odpowiedzi na wyświetlaczu głównym i sondzie. Zaimplementuj zmianę dystraktora, prezentując różne bodźce dystraktora na wyświetlaczu prime i sondzie.
   5. W przypadku próby typu RC-DR należy wprowadzić zmianę odpowiedzi, prezentując bodziec docelowy z różnych kategorii odpowiedzi na wyświetlaczu głównym i sondzie. Zaimplementuj powtarzanie dystraktora, prezentując ten sam bodziec dystraktora na wyświetlaczu pierwszej i sondy.
   6. W przypadku próby typu RC-DC, zaimplementuj zmianę odpowiedzi, prezentując bodziec docelowy z różnych kategorii odpowiedzi na wyświetlaczu głównym i sondzie. Zaimplementuj zmianę dystraktora, prezentując różne bodźce dystraktora na wyświetlaczu prime i sondzie.
5. Zgodnie z ograniczeniami określonymi przez odpowiedni typ badania, losowo przypisz bodźce z zestawu bodźców do ról głównego celu, głównego dystraktora, celu sondy i dystraktora sondy. Pamiętaj, aby zachować ostrożność w każdym układzie prime i każdej sondzie, aby używać dystraktorów, które są mapowane na inną niż docelowa odpowiedź. Wykonaj zadania dla każdego typu próby i powtórz to 30 razy, co daje 180 prób.
6. Losowo wybierz kolejność 180 prób.
7. Użyj losowej próby 60 prób dla bloku praktycznego.

3. Procedura eksperymentalna

1. Powitaj uczestnika(ów) i przypisz komputery. Możliwe jest testowanie w grupach. Preferowane jest testowanie uczestników w indywidualnych komorach dźwiękoszczelnych.
2. Najpierw zbierz dodatkowe dane, takie jak wiek, płeć i wada wzroku.
3. Udzielaj pisemnych instrukcji, które zawierają opis zadania (zawsze naciskaj przycisk przypisany do bodźca docelowego, ignorując bodziec rozpraszający) oraz przypomnienie, aby zareagować tak szybko, jak to możliwe, bez popełniania błędów. Instrukcje można wydawać na ekranie komputera.
4. W każdym badaniu należy przedstawić następujące elementy (patrz rysunek 1). Pojedyncze litery powinny mieć kąt widzenia w poziomie i pionie od 0,5° do 1°. Przedstaw bodźce docelowe i rozpraszające w każdej liczbie pierwszej, a każda sonda wyświetla się obok siebie (maksymalizując grupowanie bodźców).
   1. Przedstaw wskazówkę (np. gwiazdkę), która wskazuje uczestnikom, że następną próbę można rozpocząć, naciskając spację. W tym momencie między próbami można robić przerwy, przed naciśnięciem spacji. (Alternatywnie można użyć interwału międzypróbnego wynoszącego 1 500 ms).
   2. Umieść znacznik fiksacji (np. znak plus) na środku ekranu na 500 ms.
   3. Umieść główny wyświetlacz na środku ekranu, aż uczestnik odpowie, naciskając jeden z przycisków odpowiedzi.
   4. Rejestruj czas odpowiedzi podstawowej (początek początkowy do odpowiedzi) i dokładność odpowiedzi podstawowej.
   5. W przypadku niedokładnej odpowiedzi przedstaw ostrzeżenie na 1500 ms, które przypomni uczestnikowi o jak najszybszej, ale także jak najbardziej poprawnej reakcji.
   6. Umieść znacznik fiksacji (np. znak plus) na środku ekranu na 500 ms. Należy uważać, aby czas między pierwszą reakcją a początkiem sondy był krótszy niż 1,000 ms.
   7. Umieść wyświetlacz sondy na środku ekranu, aż uczestnik odpowie, naciskając jeden z przycisków odpowiedzi.
   8. Rejestruje czas reakcji sondy (początek sondy do odpowiedzi) i dokładność odpowiedzi sondy.
   9. W przypadku niedokładnej odpowiedzi przedstaw ostrzeżenie na 1500 ms, które przypomni uczestnikowi o jak najszybszej reakcji, ale bez popełniania błędów.
5. Pomiń próby powtarzania odpowiedzi z powtórzeniem tożsamości docelowej (tj. próby RRi), aby wykluczyć wpływ efektów powtarzania tożsamości docelowej.
6. W przypadku analiz czasów reakcji sondy należy brać pod uwagę tylko próby z prawidłowymi odpowiedziami na liczbę pierwszą i sondę oraz wykluczyć czasy odpowiedzi wyprzedzające (poniżej 200 ms) i odstające (np. Tukey²⁶).
7. Wprowadź czasy odpowiedzi sondy do 2 (Relacja odpowiedzi: powtórzenie a zmiana) × 2 (Relacja dystraktora: powtórzenie a zmiana) ANOVA. Ta sama ANOVA może być używana do analizy wskaźników błędów sondy.

W 2 (Relacja odpowiedzi: powtórzenie vs. zmiana) × 2 (Relacja dystraktora: powtórzenie vs. zmiana) ANOVA na czas odpowiedzi sondy, znacząca interakcja relacji odpowiedzi i relacji dystraktora wskazuje na efekt wiązania dystraktora-odpowiedź. Przewaga powtarzania dystraktora jest większa w przypadku powtarzania odpowiedzi niż w próbach zmiany odpowiedzi. Oznacza to, że różnica w średnich czasach odpowiedzi między próbami RR-DC i RR-DR jest znacznie większa niż różnica w średnich czasach odpowiedzi między próbami RC-DC i RC-DR. Istotny główny efekt powtarzania dystraktora wskazuje na dodatkowy efekt hamowania dystraktora. Jeśli na wzorzec wpływa tylko efekt wiązania dystraktora-odpowiedź, oczekuje się efektów powtarzania dystraktora, jak pokazano na rysunku 2A. Powtarzające się dystraktory prowadzą do przewagi w powtarzaniu odpowiedzi, ale do niekorzystnej w próbach zmiany odpowiedzi. Jeśli hamowanie dystraktora wpływa również na czas reakcji, oczekuje się wzorca przedstawionego na rysunku 2B. Ogólna dodatkowa zaleta powtarzania dystraktora prowadzi do jeszcze większego efektu powtarzania dystraktora w próbach powtarzania odpowiedzi i niweluje niekorzyść wynikającą z powtarzania dystraktora w próbach zmiany odpowiedzi. Należy zauważyć, że różnica w efektach powtarzania dystraktora między powtórzeniem odpowiedzi a zmianą odpowiedzi pozostaje taka sama, nadal wskazując na powiązanie dystraktora z odpowiedzią. Rysunek 3 jest przykładem danych zebranych przez Fringsa, Rothermunda i Wenturę (2007). Rysunek 4 podsumowuje efekty wiązania dystraktora-odpowiedź w 33 eksperymentach w różnych modalnościach9,18-24,27-30. Efekty stają się większe przy trudniejszych zadaniach, a co za tym idzie przy dłuższym czasie reakcji. Można to rozumieć jako konsekwencję tego, że proces wyszukiwania działa równolegle do algorytmu obliczającego aktualnie wymaganą reakcję. Przy dłuższych opóźnieniach między wyzwoleniem pobierania odpowiedzi a wykonaniem odpowiedzi istnieje większe prawdopodobieństwo, że proces pobierania zostanie zakończony przed wykonaniem odpowiedzi22. W związku z tym efekt wiązania dystraktora-odpowiedzi staje się bardziej wyraźny. Należy zauważyć, że ta modulacja może być reprezentowana przez tę samą funkcję dla wszystkich modalności. Można założyć, że zadania słuchowe i dotykowe były bardziej wymagające, a zatem prowadziły do ogólnie powolnego czasu reakcji31. Jednak wpływ tych czasów odpowiedzi na efekt wiązania dystraktora z odpowiedzią był taki sam jak w eksperymentach wizualnych.

Te same 2 (Relacja odpowiedzi: powtórzenie vs. zmiana) × 2 (Relacja dystraktora: powtórzenie vs. zmiana) ANOVA mogą być przeprowadzane na wskaźnikach błędów. W zależności od kryterium odpowiedzi, którego używają uczestnicy, czasami spotyka się tutaj ten sam wzorzec wyników. Jednak często uczestnicy popełniają bardzo mało błędów i nie obserwuje się żadnych znaczących efektów we wskaźnikach błędów.

Rysunek 1. Sekwencja zdarzeń w jednym badaniu. Uczestnicy reagują na czerwone litery i ignorują zielone. Jest to przykład próby z powtarzaniem odpowiedzi (zmiana celu) i powtarzaniem dystraktora. Mapowanie bodziec-reakcja: S, D: lewy środkowy palec; F, G: lewy palec wskazujący; H, J: prawy palec wskazujący; K, L: prawy środkowy palec. Zauważ, że bodźce nie są przyciągane do skali.

Rysunek 2. A) Prototypowe efekty powtarzania dystraktora bez dodatkowego efektu hamowania dystraktora. O efekcie wiązania dystraktor-odpowiedź świadczy istotna różnica między efektami powtarzania dystraktora w próbach powtórzenia odpowiedzi a próbą zmiany odpowiedzi (tj. różnica między przedstawionymi kolumnami). Słupki błędów przedstawiają błąd standardowy średnich. Efekty powtarzania dystraktora są obliczane jako średni czas odpowiedzi w próbach zmiany dystraktora pomniejszony o średni czas odpowiedzi w próbach powtarzania dystraktora. B) Prototypowe efekty powtarzania dystraktora z dodatkowym efektem hamowania dystraktora. O efekcie wiązania dystraktor-odpowiedź świadczy istotna różnica między efektami powtarzania dystraktora w próbach powtórzenia odpowiedzi a próbą zmiany odpowiedzi (tj. różnica między przedstawionymi kolumnami). Efekt hamowania dystraktora jest udowodniony, jeśli średnia efektów powtarzania dystraktora w próbach powtarzania odpowiedzi i zmiany odpowiedzi jest znacznie większa od zera. Słupki błędów przedstawiają błąd standardowy średnich. Efekty powtarzania dystraktora są obliczane jako średni czas odpowiedzi w próbach zmiany dystraktora pomniejszony o średni czas odpowiedzi w próbach powtarzania dystraktora.

Rysunek 3. Efekty powtarzania dystraktora zgłoszone przez Frings et al. (2007). Słupki błędów przedstawiają błąd standardowy średnich. Efekty powtarzania dystraktora są obliczane jako średni czas odpowiedzi w próbach zmiany dystraktora pomniejszony o średni czas odpowiedzi w próbach powtarzania dystraktora.

Rysunek 4.Efekty wiązania dystraktor-odpowiedź w ms, które stwierdzono w 33 eksperymentach (27 przy użyciu wzrokowych, pięć przy użyciu bodźców słuchowych i jeden przy użyciu bodźców dotykowych) w funkcji średnich czasów odpowiedzi w eksperymentach. Każdy punkt danych reprezentuje interakcję relacji odpowiedzi i relacji dystraktora w jednym eksperymencie. Linia ciągła wskazuje funkcję wyjaśniającą 50% wariancji między efektami w różnych eksperymentach. Przedział ufności jest oznaczony liniami przerywanymi.

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.