Wyparcia
Źródło: Laboratorium Jonathana Flombauma – Uniwersytet Johnsa Hopkinsa
Ludzki wzrok zależy od wrażliwych na światło neuronów, które są rozmieszczone w…
1. Bodźce i projekt
- Próby będą dotyczyły wszystkich angielskich spółgłosek, napisanych na czarno i pokazanych czcionką Helvetica o długości 36 pkt.
- Każda próba eksperymentu rozpocznie się od krzyża fiksacyjnego prezentowanego na środku wyświetlacza przez 500 ms, następnie bodźców prezentowanych po prawej lub lewej stronie krzyża przez 500 ms, a na końcu nastąpi ekran odpowiedzi. Rysunek 3 przedstawia schematycznie sekwencję eksperymentalną.
Rysunek 3. Sekwencja próbna. Sekwencja zdarzeń w pojedynczej próbie eksperymentu jest następująca: uczestnik unieruchamia centralny krzyżyk i naciska spację, aby rozpocząć próbę. Po 500 ms bodziec testowy pojawia się po prawej lub lewej stronie fiksacji, w tym trzy litery. Uczestnik powinien unikać wykonywania ruchów gałek ocznych, ale powinien starać się zidentyfikować literę w środku grupy. Litery znikają po 500 ms, w którym to momencie uczestnik jest proszony o wpisanie odpowiedzi informującej o liście, który zobaczył w środku grupy.
Rysunek 4. Zmienne do manipulacji. Istnieją dwie kluczowe zmienne, którymi można manipulować w eksperymencie zatłoczenia. Pierwsza nazywa się mimośródem, odnosząc się do odległości między krzyżem fiksacji a bodźcem docelowym, w tym przypadku literą w środku grupy trzech. Druga zmienna nazywana jest odstępami między bodźcami, która odnosi się do odległości między literą docelową a każdym z jej sąsiadów. W eksperymencie te dwie zmienne będą zwykle manipulowane razem przez trzecią zmienną pochodną zwaną odstępami względnymi, zdefiniowanymi jako stosunek odstępów względnych do mimośrodu.
- Bodźce prezentowane w każdym badaniu zawsze będą pojawiać się w grupach po trzy. W eksperymencie będą manipulowane dwie zmienne: (1) odległość między krzyżem fiksacji a bodźcem w środku grupy bodźców, miara zwana ekscentrycznością; (2) odległość między środkowym bodźcem w grupie a każdym z pozostałych dwóch, miara zwana odstępami między bodźcami. Rysunek 4 przedstawia próbkę próbną i identyfikuje te dwie zmienne.
- Przygotowując eksperyment, te dwie zmienne będą w rzeczywistości kontrolowane przez trzecią zmienną wynikającą z ich stosunku. Nazwiemy to odstępem względnym i zdefiniujemy go jako odstęp między bodźcami podzielony przez mimośród. Ponieważ jest to stosunek zdefiniowany przez dwie zmienne o tych samych jednostkach, należy pamiętać, że odstępy względne nie mają jednostek.
- Teraz, aby zsekwencjonować eksperyment, zaprogramuj zestaw 200 prób.
- Każda próba będzie należeć do jednego z czterech warunków odstępów względnych o wartościach 0,25, 0,4, 0,5 i 0,75. W pikselach poniżej przedstawiono wartości, których użyjemy odpowiednio dla odstępów między bodźcami i mimośrodu w każdym warunku: (100, 400); (50, 125); (75, 150); (600, 800). Należy jednak pamiętać, że można użyć dowolnych wartości, o ile dają pożądane stosunki.
- Losowo wymieszaj równą liczbę prób z czterech warunków. W każdej próbie losowo wybierz trzy spółgłoski do wyświetlenia, z zastrzeżeniem, że żadna litera nie jest powtarzana w jednej próbie.
- Zaprogramuj również eksperyment tak, aby pokazywał bodźce na prawo od fiksacji w połowie prób i na lewo od fiksacji w drugiej połowie.
- Upewnij się, że zaprogramowałeś eksperyment tak, aby raportował odpowiednie wyniki, przynajmniej dla każdego badania: numer badania, pokazane trzy litery, względne odstępy, odpowiedź udzieloną przez uczestnika oraz to, czy ta odpowiedź była prawidłowa, czy błędna.
2. Przeprowadzanie eksperymentu
- Aby przeprowadzić eksperyment, zrekrutuj uczestników.
- Kiedy uczestnik przybywa do laboratorium, upewnij się, że ma jego pełną świadomą zgodę. Następnie posadź uczestnika w odległości 60 cm od monitora komputera.
- W tym eksperymencie ważne jest również zapewnienie sobie podbródka.
- Poinstruuj uczestnika, aby umieścił podbródek w podbródku i opierał się ruchom podczas prób. Poinformuj ich, że eksperyment odbywa się we własnym tempie i że mogą swobodnie poruszać się lub odpoczywać między próbami, jak im się podoba.
- Wyjaśnij uczestnikowi instrukcje w następujący sposób:
- "W tym eksperymencie chcemy sprawdzić, jak łatwo możemy rozpoznać obiekty pokazane na peryferiach wizualnych. Chciałbym, abyście za każdym razem skupiali się na krzyżu na środku ekranu i robili wszystko, co w waszej mocy, aby nie ruszać oczami. Gdy naciśniesz spację, aby rozpocząć próbę, po 500 ms na ekranie pojawią się trzy litery po lewej lub prawej stronie fiksacji. Pozostaną na ekranie tylko przez 500 ms i mogą być trochę trudne do zobaczenia. Twoim zadaniem jest dołożyć wszelkich starań, aby jak najlepiej rozpoznać literę znajdującą się w środku paczki, czyli literę przedstawioną między dwoma pozostałymi. Pamiętaj, staraj się nie ruszać oczami, nawet gdy pojawiają się litery. Po ich zniknięciu wprowadź literę, którą widziałeś w środku, za pomocą klawiatury. Jeśli nie jesteś pewien, po prostu zgadnij."
- Pozostań w pokoju z uczestniczką, podczas gdy ona ukończy kilka prób. Następnie pozwól jej dokończyć eksperyment.
- Analiza danych w tym eksperymencie jest prosta. Po prostu oblicz średnią dokładność rozpoznawania liter w funkcji odstępów względnych. Po prostu policz liczbę prób, w których uczestnik dokładnie rozpoznał centralną literę w każdym warunku odstępów i podziel przez 50, ponieważ było 50 prób dla każdego warunku odstępu.
Zaloguj się lub , aby uzyskać dostęp do pełnej treści. Dowiedz się więcej o dostępie Twojej instytucji do treści JoVE tutaj
Nie zawsze widzimy wyraźnie obiekty w naszym otoczeniu, zwłaszcza jeśli znajdują się one na obrzeżach naszego pola widzenia.
Przez cały dzień osoba będzie poruszać oczami, aby patrzeć bezpośrednio na różne, odrębne przedmioty – jak elementy obrazu w muzeum.
Kiedy tak się dzieje, bacznie badany obiekt – jak jabłko – znajduje się w środku pola widzenia obserwatora i w rezultacie jest wyraźnie widziany.
W przeciwieństwie do tego, przedmiot znajdujący się daleko z boku jabłka – w tym przypadku pies – znajduje się na obrzeżach pola widzenia i jest postrzegany jako rozmyty.
Takie zamglenie może w rzeczywistości nasilić się w zjawisku zwanym zatłoczeniem wizualnym. Tutaj, jeśli obiekt peryferyjny jest otoczony "bałaganem" – jak kolejne psy, które nieuczciwy artysta postanowił namalować – będzie nie do poznania.
W tym filmie pokazujemy, jak badać zatłoczenie przy użyciu podejścia opartego na listach. Nie tylko wyjaśniamy, jak projektować bodźce oraz zbierać i interpretować dane dotyczące widzenia peryferyjnego, ale także zwracamy uwagę na to, jak naukowcy badają tę koncepcję w innych kontekstach – na przykład jak wpływa ona na bezpieczeństwo jazdy.
W tym eksperymencie uczestnicy są proszeni o zidentyfikowanie liter, które są dostarczane do ich peryferyjnego pola widzenia.
Osiąga się to, gdy najpierw skupią się na małym krzyżyku fiksacyjnym umieszczonym na środku monitora komputerowego, po czym pojawiają się bodźce literowe.
Podczas tej fazy rząd trzech równo rozmieszczonych, pisanych wielkimi literami angielskich spółgłosek – takich jak JXW – jest pokazany po jednej stronie krzyża, a zatem jest widoczny tylko przy widzeniu peryferyjnym. Samogłoski są specjalnie wykluczone, ponieważ mogą tworzyć krótkie słowa, które mogą przeszkadzać w zbieraniu danych.
Chociaż wszystkie te znaki są w tym samym rozmiarze i typie czcionki, W tych bodźcach manipuluje się dwiema kluczowymi zmiennymi – ekscentrycznością i odstępami między bodźcami – aby lepiej zrozumieć czynniki wpływające na zatłoczenie.
Pierwsza, mimośród, to odległość w pikselach od litery środkowej do przecięcia linii w krzyżu, która odnosi się do miejsca, w którym na obrzeżach pola widzenia dostarczane są bodźce; Im większa ekscentryczność, tym bardziej peryferyjna prezentacja liter.
Natomiast odstępy między bodźcami definiuje się jako odległość – również w pikselach – między centralną spółgłoską a każdą z liter, które do niej przylegają. Pomiar ten ocenia, jak blisko środkowego znaku muszą znajdować się flankery, aby zapewnić bałagan niezbędny do wizualnego zatłoczenia.
Liczby wybrane dla tych dwóch odległości w dowolnym bodźcu są w rzeczywistości kontrolowane przez trzecią zmienną zdefiniowaną jako stosunek odstępów między bodźcami do mimośrodu - zwaną odstępami względnymi.
Cztery różne wartości - 0,25, 0,4, 0,5 i 0,75 - są testowane w celu konkretnej oceny, czy odstępy między bodźcami muszą mieć określoną wielkość w stosunku do ekscentryczności, aby mieć efekt stłoczenia w widzeniu peryferyjnym.
Na przykład, jeśli trio liter ma względną wartość odstępu 0,75, oznacza to, że odległość między bodźcami wynosi trzy czwarte wielkości mimośrodu. Tak więc spółgłoski flankujące znajdowałyby się stosunkowo daleko od znaku centralnego.
Po zniknięciu bodźca wyświetlany jest ekran odpowiedzi, który skłania uczestników do wpisania tego, co postrzegali jako centralną literę.
Przeprowadza się dwieście takich prób, w których bodźce o różnych względnych wartościach odstępów są prezentowane jednakowo, ale losowo.
W tym przypadku zmienną zależną jest procent prób, w których środkowa litera jest poprawnie zidentyfikowana.
Na podstawie wcześniejszych prac oczekuje się, że uczestnicy będą w stanie dokładnie rozpoznać centralne postacie w bodźcach tylko z odstępem względnym 0,5 lub większym.
Co ważne, oznacza to, że odstępy między bodźcami muszą być co najmniej o połowę mniejsze od mimośrodu, aby zapobiec zatłoczeniu, co jest warunkiem znanym jako reguła Boumy.
Przywitaj uczestnika po przyjeździe i poproś go o podpisanie materiałów ze świadomą zgodą. Następnie posadź je przed monitorem komputera z klawiaturą.
Umieść podbródek w aparacie umieszczonym w odległości około 60 cm od ekranu.
Kontynuuj wyjaśnianie zadania, podkreślając, że eksperyment odbywa się we własnym tempie i - aby kontynuować - należy nacisnąć spację. Należy również pamiętać, że jeśli w jakimkolwiek przypadku uczestnik nie jest pewien tożsamości centralnej spółgłoski, powinien podać swoje najlepsze przypuszczenie.
Następnie obserwuj, jak uczestnik wykonuje kilka prób praktycznych. Dla każdego z nich upewnij się, że krzyżyk fiksacyjny jest prezentowany przez 500 ms, a następnie on i litery, przez ten sam czas. Sprawdź również, czy uczestnik, po wyświetleniu monitu, wprowadza swoje odpowiedzi, naciskając przycisk spółgłoski na klawiaturze.
Gdy zrozumieją zadanie, opuść pokój i pozwól uczestnikowi ukończyć 200 prób.
Aby przeanalizować dane, dla każdego względnego współczynnika odstępów oblicz procent prób, w których uczestnicy poprawnie zidentyfikowali centralną spółgłoskę.
Zwróć uwagę, że wraz ze wzrostem odstępów względnych poprawiła się dokładność. W szczególności, gdy stosunek ten wynosił 0,5, uczestnicy wykazali wydajność na poziomie 75%, a wartość ta skoczyła do około 95%, gdy odstęp względny wynosił 0,75.
Jednak przy stosunku 0,4 uczestnicy dokładnie rozpoznali centralną spółgłoskę tylko w 20% prób, a przy 0,25 wartość ta spadła do 5% - częstotliwość, która w przybliżeniu odpowiada przypadkowi, jeśli centralna litera została odgadnięta losowo
Łącznie wyniki te wskazują, że stłoczenie występuje tylko wtedy, gdy odstępy między bodźcami są mniejsze niż połowa wielkości ekscentryczności - na przykład, albo 25%, albo 40% tej odległości, jak testowano tutaj – obserwacja wspierająca regułę Boumy.
Teraz, gdy już wiesz, w jaki sposób manipulacja ekscentrycznością i odstępami między bodźcami może być wykorzystana do badania zatłoczenia, przyjrzyjmy się innym sposobom, w jakie badane są aspekty widzenia peryferyjnego.
Zatłoczenie analizowano również w odniesieniu do bezpieczeństwa samochodów oraz tego, czy liczba obiektów w otoczeniu może wpływać na to, co widzi kierowca.
Takie prace wykazały, że tłok – albo kilka samochodów, pachołki drogowe, albo znaki na danym obszarze – może spowodować, że kierowca nie będzie skutecznie postrzegał pieszego.
Na przykład, osoba może zauważyć niewyraźny obiekt wśród samochodów i pomyśleć, że jest to zaparkowany rower - dopóki przedmiot nie wyskoczy na ulicę i nie okaże się mężczyzną biegnącym na pociąg.
Prace nad granicami widzenia peryferyjnego zachęcają naukowców do znalezienia sposobów na poprawę bezpieczeństwa pieszych i kierowców, takich jak tworzenie wyraźnych, dobrze oświetlonych przejść dla pieszych.
W przeciwieństwie do tego, twórcy stron internetowych wykorzystują również to, co wiemy o widzeniu peryferyjnym, aby tworzyć skuteczne reklamy pop-up.
Ze względu na wpływ zatłoczenia na literach, takie banery są zaprojektowane tak, aby nie zawierały dużej ilości tekstu, ponieważ słowa te nie będą rozpoznawalne, gdy pojawią się z boku monitora w polu widzenia internauty.
Reklamy te zawierają raczej jasne, ruchome elementy, które przyciągają czyjąś uwagę i powodują, że poruszają wzrokiem i skupiają się na tej promocji. Miejmy nadzieję, że wtedy ta osoba kliknie na niego i zamówi to, co jest sprzedawane.
Do tej pory skupialiśmy się na zatłoczeniu zwykłych uczestników; Jednak naukowcy sprawdzają również, czy to zjawisko percepcyjne jest związane z wadami wzroku związanymi z niektórymi chorobami.
Na przykład niektóre prace obejmowały prezentację pacjentom, u których zdiagnozowano chorobę neurodegeneracyjną podobną do choroby Alzheimera, rozmieszczonych w krótkich odstępach czasu. Co ważne, bodźce te były pokazywane w środku monitora komputera, a więc dostarczane do środka pola widzenia.
Co ciekawe, mniej pacjentów było w stanie nazwać centralną literę w porównaniu ze zdrowymi osobami z grupy kontrolnej.
Reasumując, praca ta dostarcza dowodów na rozszerzanie się stłoczenia – zwykle tylko problemu na peryferiach – do widzenia centralnego i oferuje możliwe wyjaśnienie trudności w czytaniu, których doświadczają niektórzy pacjenci neurodegeneracyjni.
Właśnie obejrzałeś film JoVE na temat zatłoczenia na peryferiach. Do tej pory powinieneś zrozumieć, jak manipulować odstępami między literami, aby zbadać to zjawisko oraz zbierać i interpretować dane dotyczące widzenia. Ponadto powinieneś zrozumieć, w jaki sposób zatłoczenie jest stosowane w innych obszarach, takich jak projektowanie wyskakujących reklam.
Dzięki za oglądanie!
View the full transcript and gain access to JoVE Science Education videos
Q1: What is visual crowding and why does it occur in peripheral vision?
Visual crowding is an inability to recognize objects in clutter, especially in the periphery of your visual field. It occurs because the retina has fewer light-sensitive cells outside the fovea, and the visual cortex dedicates fewer neurons to peripheral stimulation. When flanking objects surround a target letter, they interfere with recognition, making the central character unrecognizable despite being clearly visible when isolated.
Q2: How do eccentricity and inter-stimulus spacing affect crowding in experiments?
Eccentricity measures the distance from the central letter to the fixation point, determining how peripheral the stimulus appears. Inter-stimulus spacing measures the distance between the central consonant and flanking letters. Together, these variables control relative spacing—the ratio of inter-stimulus spacing to eccentricity—which determines whether crowding occurs and how severely it impacts letter recognition accuracy.
Q3: What is Bouma's rule and what does it predict about crowding?
Bouma's rule states that inter-stimulus spacing must be at least half the size of eccentricity to prevent crowding. Research shows participants accurately identify central letters only when relative spacing equals 0.5 or greater. At ratios below 0.5, recognition drops dramatically, confirming that flanking letters must maintain sufficient distance relative to their peripheral location to remain distinguishable.
Q4: How is crowding being applied to improve driving safety?
Researchers have found that crowding affects driver perception of pedestrians. When multiple objects—cars, traffic cones, or signs—clutter the visual field, drivers may misidentify or fail to notice pedestrians in peripheral vision. This work has encouraged safety improvements like creating clear, well-lit crosswalks to reduce visual clutter and help drivers perceive pedestrians more effectively.
Q5: Why do web developers design pop-up ads with minimal text and moving elements?
Pop-up ads are designed with bright, moving elements rather than dense text because crowding makes text unrecognizable when it appears in peripheral vision. Moving elements attract eye fixation, causing viewers to look directly at the advertisement. This design strategy exploits how peripheral vision works, ensuring the ad captures attention and increases the likelihood users will click on it.
Q6: What does crowding in central vision suggest about neurodegenerative diseases?
Research with neurodegenerative disease patients shows crowding can expand from peripheral to central vision. When closely-spaced letter trios appear at the center of the visual field, fewer patients with conditions similar to Alzheimer's accurately identify the central letter compared to healthy controls. This expansion of crowding into central vision may explain reading difficulties some neurodegenerative patients experience.
Q7: How do researchers measure crowding effects in letter-based experiments?
Researchers present participants with three equally-spaced consonants in peripheral vision while they fixate on a central cross. After each stimulus disappears, participants type the central letter they perceived. The dependent variable is the percentage of trials with correct identification across different relative spacing values. This method reveals the threshold at which inter-stimulus spacing prevents crowding, supporting measuring just noticeable differences in visual perception.