Medindo atenção e velocidade de processamento Visual pela análise baseada no modelo de decisões de ordem temporal

O objetivo geral deste protocolo é medir parâmetros de atenção e processamento visual para estímulos quase arbitrários. Isso é feito modelando dados de julgamentos de ordem temporal, TOJs. Nestes, os participantes julgam a ordem de apresentação de dois alvos, os dados resultantes são analisados com um novo modelo que permite medir como a atenção afeta as taxas de codificação do estímulo.

A teoria da atenção visual de Bundesen fornece vários usos para parâmetros, como peso atencional e taxas de processamento. Normalmente, eles são estimados em tarefas de relatório de itens em que letras ou dígitos são usados, usar qualquer coisa que não seja letras ou dígitos é difícil e requer treinamento intensivo e, portanto, raramente é feito. Por exemplo, é difícil imaginar como alguém mediria a saliência visual e as exibições pop-out com esse método.

Portanto, propomos um novo método baseado em TVA, que usa julgamento de ordem temporal que pode ser conduzido com estímulos quase arbitrários. Os julgamentos de ordem temporal têm sido usados para avaliar a atenção há muito tempo, mas combinados com o TVA, eles se tornam mais poderosos, fornecendo parâmetros prontamente interpretáveis. Na tarefa de julgamento de ordem temporal, dois estímulos, aqui identificados como A e B, são mostrados em estreita sucessão ou simultaneidade.

A percepção da ordem temporal pode ser modelada com um modelo de canais independentes. Nesse modelo, existem canais de processamento independentes para cada alvo. Um comparador de ordens monitora os canais e registra a contagem quando um alvo específico, aqui A, chega a ele antes do outro alvo.

Antes que isso seja demonstrado, descrevemos brevemente a forma em que os dados experimentais são normalmente representados. A frequência relativa de um determinado tipo de julgamento, aqui A primeiro, é plotada dependendo da SOA, o intervalo de tempo entre as apresentações dos dois alvos. Agora, com um grande SOA negativo, aqui isso significa que o estímulo A lidera, é mais provável que A chegue primeiro ao comparador.

Apenas muito raramente o estímulo B chegará mais cedo. Portanto, obtemos um ponto de dados que representa uma frequência relativa próxima a um. Para um grande SOA positivo, ou seja, o estímulo B leva, o comparador registra os primeiros resultados A apenas muito raramente.

Portanto, obtemos um ponto de dados próximo de zero. Se o SOA for zero, os alvos serão apresentados simultaneamente e um ponto de dados no nível de chance do ponto cinco será registrado. Quando os SOAs variaram em uma faixa de valores, o padrão resultante pode ser descrito com uma função psicométrica.

Agora, quando a atenção é direcionada para um estímulo, aqui, o estímulo A, ela chega mais cedo ao comparador, conseqüentemente, aqui mostrado para SOA zero, a probabilidade de A primeiros julgamentos é aumentada. Isso muda toda a função psicométrica. O SOA no qual a curva vermelha cruza o nível do ponto cinco é frequentemente usado para quantificar a influência da atenção.

O autojulgamento temporal parece ser a maneira natural de avaliar a latência perceptiva, e muitas perguntas sobre a influência da atenção e da percepção do tempo foram respondidas com esse método. No entanto, o TOJ tem uma fraqueza central, e essa é sua natureza relativa. A autopercepção temporal pode nos dizer que o estímulo A é percebido antes do estímulo B, mas não nos diz por quê.

Pode ser porque o estímulo A é processado mais rapidamente ou porque B é processado mais lentamente. Para aumentar o poder explicativo, um modelo TOJ é derivado do TVA, que modela os processos de codificação de estímulos visuais. Em cada canal, a codificação é assumida para prosseguir de acordo com o modelo de corrida exponencial da TVA.

As probabilidades de codificar cada alvo dentro de uma determinada duração são transformadas na probabilidade de codificar um alvo antes do outro. A percepção da ordem temporal. É importante ressaltar que os dois parâmetros de taxa herdados do TVA permitem responder a perguntas como: foi o estímulo atendido que foi processado mais rapidamente ou foi o não atendido que foi desacelerado?

Alternativamente, as taxas também podem ser expressas como pesos relativos de atenção. Selecione os estímulos de acordo com a questão de pesquisa. Em geral, deve ser possível mostrar dois alvos em locais diferentes na tela.

Mais adiante neste protocolo, mostramos resultados de experimentos com displays pop-out, imagens naturais e alvos de letras. Aqui está um exemplo de como o espaço de ação e os objetos de fundo em imagens naturais podem ser usados. A fotografia com os dois alvos presentes é colocada sobre um com um sem eles.

Os objetos são virtualmente removidos, tornando a imagem superior localmente transparente. Com esse procedimento, imagens com ambos, nenhum e qualquer um dos dois objetos presentes são criadas para estabelecer TOJs com plano de fundo primeiro, espaço de ação primeiro e apresentação simultânea. Para planejar o desenho e o tamanho da amostra do experimento, uma análise de poder bayesiano pode ser realizada.

Simule e ajuste repetidamente os dados com o modelo pretendido, o design do experimento e os parâmetros hipotéticos. As proporções de simulações para as quais um critério de sucesso é alcançado, por exemplo, uma diferença nos pesos de atenção, são usadas para estimar o poder do experimento. Use um construtor de experimentos ou uma biblioteca de apresentações psicofísicas para implementar o experimento.

Fornecemos um para o construtor de experimentos de código aberto OpenSesame, para TOJ com letras, dígitos e formas, no qual apenas a tabela de testes precisa ser especificada. Também fornecemos um exemplo do OpenSesame para TOJs com imagens naturais. Para cada condição, crie testes para todas as SOAs planejadas.

Distribuições SOA exemplares são mostradas nos resultados representativos. Os dois destinos são definidos como sonda e referência. A referência é sempre mostrada em zero e é o alvo autônomo, enquanto o estímulo da sonda está sujeito à manipulação da atenção.

Em ensaios com SOA negativo, apresente primeiro o estímulo sonda e, após o SOA, o estímulo de referência. Para ensaios com SOAs positivos, apresente primeiro o estímulo de referência e, após um atraso, a sonda de acordo com o SOA. Para a SOA de zero, apresente os dois alvos simultaneamente.

Em condições neutras, a atribuição de sonda e referência é arbitrária, mas necessária para analisar os dados. Crie repetições de todas as SOAs. Randomize ou varie sistematicamente as influências que não são de influência, como localização do estímulo ou identidade do alvo.

O número de repetições depende da potência atendida. Cerca de 800 ensaios podem ser apresentados em uma hora. Se forem necessárias mais repetições, considere dividir o experimento em várias sessões.

Dê as boas-vindas aos participantes e informe-os sobre o procedimento geral do experimento. Obtenha o consentimento para participar. Certifique-se de que eles tenham visão normal ou corrigida para normal.

Forneça uma cabine silenciosa para o experimento. Ajuste a cadeira, o apoio de queixo e o teclado, e assim por diante, para garantir as condições ideais. Conscientize os participantes de que os experimentos requerem atenção e foco mental e podem ser cansativos.

Peça-lhes que façam pequenas pausas quando necessário. Apresente instruções na tela detalhando as apresentações e a coleta de respostas. Lembre aos participantes que a tarefa é relatar a ordem temporal percebida dos alvos e adivinhar em tentativas em que eles não conseguem dizer a ordem.

Para evitar movimentos oculares durante os testes, peça aos participantes que fixem um marcador central sempre que ele for mostrado na tela. Peça-lhes que descansem a cabeça no apoio para o queixo. Peça-lhes que façam pequenas pausas, se necessário.

Realize um treinamento curto com dez a 20 tentativas. Confirme se os participantes entenderam a tarefa. Deixe-os explicar.

Se eles não tiverem mais perguntas, saia do estande para o experimento principal. Depois de converter os dados de julgamento por julgamento em contagens de primeiros julgamentos de sonda, os parâmetros podem ser estimados executando o modelo hierárquico Beyesiano desejado. Após a conclusão do processo, plote diagnósticos de convergência para todos os parâmetros e confirme se as cadeias convergiram e se fornecem um tamanho de amostra efetivo suficientemente grande.

Em seguida, plote e avalie os parâmetros de interesse. Resultados exemplares são mostrados na próxima seção deste vídeo. O primeiro experimento mediu a influência da saliência visual na velocidade de processamento.

Os participantes julgaram qual dos dois segmentos de linha alvo, esquerda ou direita, em um padrão de fundo, piscou primeiro. Em metade dos testes, a sonda foi um pop-out colorido. Os dados foram ajustados com o modelo TOJ derivado do TVA, que foi descrito anteriormente.

O benefício do estímulo saliente pode ser visto na condição de atenção, como um aumento do peso atencional do ponto cinco nove para a sonda. Na condição de controle em que nenhum alvo era saliente, o peso neutro do ponto cinco foi obtido, portanto, o peso de atenção da sonda na condição de atenção foi confiavelmente maior. Zero, sem diferença, não foi incluído no IDH 95.

Os pesos individuais da sonda e sua referência mostram que a vantagem do estímulo saliente resulta de uma redução da taxa de processamento de 16 hertz do estímulo não saliente. Possivelmente, o alvo saliente suprime o processamento do não saliente até certo ponto e, portanto, se beneficia relativamente. O segundo experimento investigou as vantagens atencionais no espaço de ação representado em imagens naturais.

Espaço de ação, sonda e referência de objetos de fundo, apareceram para o TOJ. Em um experimento de controle, uma linha de base sem vantagens do espaço de ação foi registrada usando versões de cabeça para baixo das imagens, para as quais a percepção do layout da cena é perturbada. O parâmetro posterius indica uma vantagem do espaço de ação na condição de atenção.

O peso da sonda é maior que o neutro do ponto cinco. Curiosamente, isso também é encontrado na condição de controle, sugerindo que a inversão da imagem não removeu a vantagem potencial do espaço de ação. Portanto, muito provavelmente as vantagens causadas por fatores como saliência ou visibilidade, que não são removidas pela inversão de cena.

A possibilidade de que o poder experimental tenha sido muito baixo para detectar o efeito do espaço de ação é discutida na parte escrita deste protocolo. Uma sugestão periférica é usada no terceiro experimento, leva a um grande efeito em um parâmetro adicional, que modela o atraso entre os processos de codificação. Este experimento é discutido em detalhes na parte escrita deste protocolo.

Em conclusão, o protocolo neste artigo descreve como conduzir TOJs simples e ajustar os dados com base em um modelo fundamental de codificação de estímulo. Em três experimentos, mostramos que os resultados podem ser avaliados em uma estrutura hierárquica de estimação bayesiana. Descobrimos que a saliência em displays pop-out leva ao aumento dos pesos de atenção.

Além disso, pesos aumentados foram estimados para objetos do espaço de ação em imagens naturais, no entanto, devido à vantagem persistente, quando as relações espaciais foram perturbadas ao mostrar as imagens de cabeça para baixo, é provável que outro benefício atencional tenha levado ao aumento de peso. Uma sugestão periférica no experimento três levou a um grande valor para um parâmetro que modela um atraso adicional entre os processos de codificação. As vantagens do protocolo são a simplicidade da tarefa TOJ, que pode utilizar estímulos quase arbitrários.

A base teórica completa da TVA e o esquema de avaliação bayesiano. Embora a saliência desempenhe um papel importante em muitos estudos, apenas alguns deles tentaram quantificar a saliência visual. Quantificar a saliência visual, no entanto, nos permitiria comparar diferentes dimensões de recursos, como orientação, cor ou movimento.

Aqui, investigamos a influência do contraste de cores nos pesos atencionais do modelo formal derivado do TVA, o que nos permitiu medir a saliência quantitativamente e de maneira psicologicamente sólida. Para o sucesso deste protocolo, é crucial que existam apenas dois estímulos que gerem sinais temporais nos locais de destino. A modelagem explícita de estímulos adicionais em TOJs, como pistas periféricas, é o objetivo de pesquisas futuras.