$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Wartość translacyjna podstawowych badań nad ludzką percepcją i poznaniem zależy od stopnia, w jakim wyniki przenoszą się na rzeczywiste bodźce i konteksty. Od dawna zadaje sobie pytanie, w jaki sposób mózg przetwarza bodźce sensoryczne w świecie rzeczywistym. Obecnie wiedza o poznaniu wzrokowym opiera się niemal wyłącznie na badaniach, które opierały się na bodźcach w postaci dwuwymiarowych (2-D) obrazów, zwykle prezentowanych w postaci obrazów komputerowych. Chociaż interakcja z obrazem staje się coraz bardziej powszechna we współczesnym świecie, ludzie są aktywnymi obserwatorami, dla których system wzrokowy ewoluował, aby umożliwić percepcję i interakcję z rzeczywistymi obiektami, a nie obrazami1. Do tej pory nadrzędnym założeniem w badaniach nad ludzkim wzrokiem było to, że obrazy są równoważne i odpowiednimi wskaźnikami zastępczymi dla rzeczywistych wyświetlaczy obiektów. Obecnie jednak zaskakująco mało wiemy o tym, czy obrazy skutecznie uruchamiają te same podstawowe procesy poznawcze, co rzeczywiste obiekty. Dlatego ważne jest, aby określić, w jakim stopniu reakcje na obrazy są podobne lub różne od tych wywoływanych przez ich rzeczywiste odpowiedniki.
Istnieje kilka istotnych różnic między rzeczywistymi obiektami a obrazami, które mogą prowadzić do różnic w przetwarzaniu tych bodźców w mózgu. Kiedy patrzymy na rzeczywiste obiekty dwojgiem oczu, każde oko otrzymuje informacje z nieco innego poziomego punktu obserwacyjnego. Ta rozbieżność między różnymi obrazami, znana jako rozbieżność obuoczna, jest rozwiązywana przez mózg w celu wytworzenia jednolitego poczucia głębi2,3. Wskazówki dotyczące głębi pochodzące z widzenia stereoskopowego, wraz z innymi źródłami, takimi jak paralaksa ruchu, przekazują obserwatorowi precyzyjne informacje o egocentrycznej odległości obiektu, lokalizacji i rozmiarze fizycznym, a także o jego trójwymiarowej (3-D) strukturze kształtu geometrycznego4,5. Płaskie obrazy obiektów nie przekazują informacji o fizycznej wielkości bodźca, ponieważ obserwator zna tylko odległość do monitora, a nie odległość do obiektu. Podczas gdy trójwymiarowe obrazy obiektów, takie jak stereogramy, bardziej przybliżają wizualny wygląd rzeczywistych obiektów, nie istnieją one w przestrzeni 3D, ani nie pozwalają na prawdziwe działania motoryczne, takie jak chwytanie rękami6.
Praktyczne wyzwania związane z wykorzystaniem bodźców rzeczywistych w kontekstach eksperymentalnych
W przeciwieństwie do badań nad widzeniem obrazu, w których prezentacja bodźca jest całkowicie kontrolowana komputerowo, praca z rzeczywistymi obiektami stanowi szereg praktycznych wyzwań dla eksperymentatora. Pozycja, kolejność i czas prezentacji obiektów muszą być kontrolowane ręcznie przez cały czas trwania eksperymentu. Praca z rzeczywistymi obiektami (w przeciwieństwie do obrazów) może wiązać się ze znacznym zaangażowaniem czasowym ze względu na konieczność zebrania7,8,9 lub make10 obiektów, ustawić bodźce przed eksperymentem i ręcznie zaprezentować obiekty podczas badania. Co więcej, w eksperymentach, które mają na celu bezpośrednie porównanie reakcji na rzeczywiste obiekty z obrazami, kluczowe jest ścisłe dopasowanie wyglądu bodźców w różnych formatach wyświetlania8,9. Parametry bodźca, warunki środowiskowe, a także randomizacja i równoważenie bodźców rzeczywistych obiektów i obrazów muszą być dokładnie kontrolowane, aby wyizolować czynniki przyczynowe i wykluczyć alternatywne wyjaśnienia obserwowanych efektów.
Opisane poniżej metody prezentacji rzeczywistych obiektów (i dopasowanych obrazów) są opisane w kontekście paradygmatu podejmowania decyzji. Ogólne podejście można jednak rozszerzyć, aby zbadać, czy format bodźca wpływa na inne aspekty poznania wzrokowego, takie jak percepcja, pamięć lub uwaga.
Czy rzeczywiste obiekty są przetwarzane inaczej niż obrazy? Przykład z procesu decyzyjnego
Rozbieżność między rodzajami obiektów, z którymi spotykamy się w rzeczywistych scenariuszach, a tymi badanymi w eksperymentach laboratoryjnych, jest szczególnie widoczna w badaniach nad podejmowaniem decyzji przez ludzi. W większości badań dotyczących wyborów żywieniowych uczestnicy są proszeni o dokonanie oceny przekąsek, które są prezentowane jako kolorowe obrazy 2D na monitorze komputera 11,12,13,14. W przeciwieństwie do tego, codzienne decyzje o tym, jakie pokarmy jeść, są zwykle podejmowane w obecności prawdziwej żywności, takiej jak supermarket lub stołówka. Chociaż we współczesnym życiu regularnie oglądamy obrazy przekąsek (np. na billboardach, ekranach telewizyjnych i platformach internetowych), zdolność do wykrywania i odpowiedniego reagowania na obecność prawdziwych pokarmów o dużej gęstości energetycznej może być adaptacyjna z perspektywy ewolucyjnej, ponieważ ułatwia wzrost, przewagę konkurencyjną i reprodukcję15,16,17.
Wyniki badań naukowych dotyczących podejmowania decyzji i wyboru diety zostały wykorzystane do kierowania inicjatywami zdrowia publicznego mającymi na celu ograniczenie rosnących wskaźników otyłości. Niestety, wydaje się, że inicjatywy te nie spotkały się z wymiernym sukcesem18,19,20,21. Otyłość pozostaje głównym czynnikiem przyczyniającym się do globalnego obciążenia chorobą22 i wiąże się z szeregiem powiązanych problemów zdrowotnych, w tym chorobą niedokrwienną serca, demencją, cukrzycą typu II, niektórymi nowotworami i zwiększonym ogólnym ryzykiem zachorowalności22,23,24,25,26,27. Gwałtowny wzrost otyłości i związanych z nią schorzeń w ostatnich dziesięcioleciach28 został powiązany z dostępnością taniej, wysokoenergetycznej żywności18,29. W związku z tym istnieje intensywne zainteresowanie naukowców zrozumieniem podstawowych systemów poznawczych i neuronalnych, które regulują codzienne decyzje żywieniowe.
Jeśli istnieją różnice w sposobie przetwarzania żywności w różnych formatach w mózgu, może to dostarczyć informacji na temat tego, dlaczego podejście do walki z otyłością w zakresie zdrowia publicznego było nieskuteczne. Pomimo opisanych powyżej różnic między obrazami a obiektami ze świata rzeczywistego, zaskakująco mało wiadomo na temat tego, czy obrazy przekąsek są przetwarzane podobnie jak ich rzeczywiste odpowiedniki. W szczególności niewiele wiadomo na temat tego, czy prawdziwe produkty spożywcze są postrzegane jako bardziej wartościowe lub sycące niż dopasowane obrazy tych samych produktów. Klasyczne wczesne badania behawioralne wykazały, że małe dzieci były w stanie opóźnić gratyfikację w kontekście kolorowych obrazów 2D przekąsek30, ale nie wtedy, gdy zostały skonfrontowane z prawdziwymi przekąskami31. Jednak niewiele badań sprawdzało u dorosłych, czy format, w jakim wyświetlana jest przekąska, wpływa na podejmowanie decyzji lub wycenę12,32,33 i tylko jedno badanie do tej pory, z naszego laboratorium, przetestowało to pytanie, gdy parametry bodźca i czynniki środowiskowe są dopasowane w różnych formatach7. W tym miejscu opisujemy innowacyjne techniki i aparaturę do badania, czy na podejmowanie decyzji u zdrowych obserwatorów ma wpływ format, w jakim bodźce są wyświetlane.
Nasze badanie7 było motywowane poprzednim eksperymentem przeprowadzonym przez Bushonga i kolegów12, w którym studenci w wieku studenckim zostali poproszeni o składanie ofert pieniężnych na różne codzienne przekąski za pomocą zadania licytacyjnego Becker-DeGroot-Marschak (BDM)34. Korzystając z projektu międzytematycznego, Bushong i współpracownicy12 zaprezentowali przekąski w jednym z trzech formatów: deskryptory tekstowe (np. "batonik Snickers"), kolorowe obrazy 2D lub prawdziwe potrawy. Średnie stawki za przekąski (w dolarach) zostały porównane między trzema grupami uczestników. Co zaskakujące, studenci, którzy oglądali prawdziwe jedzenie, byli skłonni zapłacić za nie o 61% więcej niż ci, którzy oglądali te same bodźce jako obrazy lub deskryptory tekstowe - zjawisko, które autorzy nazwali "efektem rzeczywistej ekspozycji"12. Najważniejsze jest jednak to, że uczestnicy warunków tekstowych i graficznych wykonali zadanie licytacji w grupie i wprowadzili swoje odpowiedzi za pośrednictwem indywidualnych terminali komputerowych; I odwrotnie, osoby przydzielone do rzeczywistych warunków żywieniowych wykonywały zadanie sam na sam z eksperymentatorem. Odmienne było też pojawianie się bodźców w warunkach rzeczywistych i obrazowych. W warunkach rzeczywistego jedzenia pokarmy były prezentowane obserwatorowi na srebrnej tacy, podczas gdy w warunkach obrazu bodźce były prezentowane jako skalowane, przycięte obrazy na czarnym tle. W związku z tym możliwe jest, że różnice między uczestnikami, warunki środowiskowe lub różnice związane z bodźcami mogły doprowadzić do zawyżonych ofert na prawdziwe produkty spożywcze. Podążając za Bushong, et al.12, zbadaliśmy, czy prawdziwe jedzenie jest cenione bardziej niż obrazy 2D jedzenia, ale co najważniejsze, użyliśmy projektu wewnątrzobiektowego, w którym czynniki środowiskowe i związane z bodźcami były dokładnie kontrolowane. Opracowaliśmy specjalnie zaprojektowany gramofon, w którym bodźce w każdym formacie wyświetlania mogą być losowo przeplatane z próby na próbę. Prezentacja bodźca i czas trwania były identyczne we wszystkich próbach z obiektami rzeczywistymi i obrazem, zmniejszając w ten sposób prawdopodobieństwo, że uczestnicy mogą użyć różnych strategii do wykonania zadania w różnych warunkach wyświetlania. Na koniec dokładnie kontrolowaliśmy pojawianie się bodźców w rzeczywistych obiektach i warunkach obrazu, tak aby prawdziwe pokarmy i obrazy były ściśle dopasowane pod względem pozornego rozmiaru, odległości, punktu widzenia i tła. Prawdopodobnie istnieją inne procedury lub mechanizmy, które mogą pozwolić na randomizację formatów bodźców w różnych próbach, ale nasza metoda pozwala na prezentację wielu obiektów (i obrazów) w stosunkowo szybkim przeplatanym następstwie. Ze statystycznego punktu widzenia ten projekt maksymalizuje moc wykrywania znaczących efektów w większym stopniu, niż jest to możliwe przy użyciu projektów międzyobiektowych. Podobnie, skutków nie można przypisać apriorycznym różnicom w gotowości do zapłaty (WTP) między obserwatorami. Jest oczywiście tak, że w projektach wewnątrzprzedmiotowych otwiera się możliwość charakterystyki popytu. Jednak w naszym badaniu uczestnicy zrozumieli, że mogą "wygrać" artykuł spożywczy na koniec eksperymentu, niezależnie od formatu wyświetlania, w jakim pojawił się on w zadaniu licytacji. Uczestnicy zostali również poinformowani, że arbitralne zmniejszenie ofert (np. w przypadku obrazów) zmniejszyłoby ich szanse na wygraną i że najlepszą strategią wygrania pożądanego przedmiotu jest licytowanie jego prawdziwej wartości34,35,36. Celem tego eksperymentu jest porównanie WTP dla prawdziwych produktów spożywczych z obrazami 2D za pomocą zadania licytacji BDM34,35.