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La precisione della memoria di lavoro visiva con stima ritardata
 
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La precisione della memoria di lavoro visiva con stima ritardata

Overview

Fonte: Laboratorio di Jonathan Flombaum—Johns Hopkins University

La memoria umana è limitata. Nel corso della maggior parte della sua storia, la psicologia sperimentale si è concentrata sull'indagine dei limiti discreti e quantitativi della memoria, su quante singole informazioni una persona può ricordare. Recentemente, gli psicologi sperimentali si sono anche interessati a limiti più qualitativi: quanto precisamente vengono memorizzate le informazioni?

Il concetto di precisione della memoria può essere sia intuitivo che sfuggente allo stesso tempo. È intuitivo, ad esempio, pensare che una persona possa ricordare esattamente come suona la propria madre, rendendo possibile riconoscere immediatamente la propria madre al telefono o in mezzo alla folla. Ma come si può quantificare la precisione di una tale memoria? Esattamente quanto è simile la memoria alla voce stessa?

Per studiare la precisione della memoria e della memoria di lavoro, in particolare, gli psicologi sperimentali hanno ideato un paradigma noto come stima ritardata. È stato usato più spesso, finora, per studiare la precisione dei ricordi visivi, in particolare la memoria per il colore, e per capire come la memoria si degrada più si cerca di ricordare contemporaneamente. Questo video illustra le procedure standard per studiare la precisione della memoria di lavoro a colori utilizzando la stima ritardata, con particolare attenzione a come la memoria viene influenzata mentre si cerca di ricordare i colori di più oggetti contemporaneamente.

Procedure

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1. Design dello stimolo.

La scelta dei colori per un esperimento di memoria di lavoro a colori è vitale per il successo dell'esperimento. È importante scegliere colori che risiedano sullo stesso cerchio di colori mentali, quindi i colori hanno tutti la stessa luminanza, in virtù del fatto di risiedere sullo stesso piano, e lo stesso contrasto, in virtù del fatto di essere equidistanti dal colore di sfondo. Fisicamente, il colore che si percepisce è legato a una dimensione lineare, le lunghezze d'onda della luce che si riflettono da una superficie. Ma, percettivamente, lo spazio colore – le relazioni nel modo in cui i colori sono rappresentati mentalmente – non sono lineari. Anche in età più antica, ai bambini viene insegnato a pensare ai "cerchi" e agli "anelli" di colore.

In questo video, ogni prova sperimentale comprende tre parti (Figura 1): Parte A, la fase di campionamento, in cui da uno a otto dei 180 colori viene selezionato in modo casuale e presentato nel display, ciascuno all'interno di un piccolo quadrato per 500 ms; Parte B, il ritardo, dove i campioni scompaiono, e il partecipante si trova di fronte a un display vuoto per 900 ms; e la parte C, il test, in cui appare un quadrato vuoto, insieme all'anello a colori. Il compito del partecipante è quello di richiamare il colore visto durante la fase di campionamento (Parte A) e di cliccare con il mouse quel colore sull'anello.

Figure 1
Figura 1. Procedura di stima ritardata. In ogni prova, uno dei 180 colori individuali (il campione) viene mostrato per 500 ms, il display diventa vuoto per 900 ms, e quindi il partecipante deve segnalare il colore del campione ricordato tramite clic del mouse sull'anello di colore.

  1. Scegli un ampio set di colori individuali per fungere da stimolo da prova a prova.
    1. Assicurati che i colori abbiano la stessa luminanza (intensità della luce) e lo stesso contrasto rispetto allo sfondo per evitare che un colore sia naturalmente più memorabile di qualsiasi altro.
    2. Quando si effettuano le scelte cromatiche, fare riferimento a CIELAB, che è un modo standardizzato a livello internazionale di descrivere lo spazio colore percettivo in tre dimensioni. In questo modo è più facile selezionare i colori con le proprietà giuste.
    3. Selezionare i colori che formano un cerchio insieme, con il colore di sfondo come centro di quel cerchio. La maggior parte degli esperimenti include 180 singoli colori, ognuno con la stessa luminanza, ma con tonalità variabile (Figura 2).

Figure 2
Figura 2. Un anello di colore che include 180 colori individuali. L'anello viene mostrato renderizzato nello spazio CIELAB. Tutti i campioni hanno lo stesso valore di coordinate L*, il che significa approssimativamente che hanno la stessa luminanza. Il punto centrale dell'anello (mostrato accuratamente in grigio) è un punto acromatico, con la stessa luminanza dei colori del campione, ma non il valore cromatico(cioè, con coordinate a* e b* uguali a zero). I 180 singoli campioni di colore variano in termini di valori a* e b*, specificando le loro miscele proporzionali di blu/giallo e magenta/verde per produrre ogni singolo colore.

2. Procedura.

  1. Prima di iniziare, istruisci il partecipante a ricordare gli stimoli e i loro colori. In ogni prova, mostra da uno a otto dei 180 colori nel display per 500 ms.
    1. Scegli i colori in ogni prova in modo casuale e renderizza ciascuno dei colori in un piccolo quadrato, occupando circa 1 ° di angolo visivo. Questi quadrati sono gli stimoli del campione.
    2. Assicurati che ogni prova abbia da uno a otto quadrati. Complessivamente, l'esperimento dovrebbe avere 60 prove, ciascuna con 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 e 8 quadrati di campione. Questo fa un totale di 480 prove.
    3. Oltre alle 480 prove sperimentali, inizia l'esperimento con 10 prove pratiche. I primi cinque dovrebbero avere solo 1-2 elementi campione per far acclimatare il partecipante.
      1. All'inizio dell'esperimento, spiega le istruzioni al partecipante come segue: "In questo esperimento, vogliamo studiare come esattamente le persone ricordano i colori. In ogni prova, vedrai un numero di quadrati presentati contemporaneamente in diversi colori. Il tuo compito è cercare di ricordare il colore di ogni quadrato nel modo più preciso possibile. Dopo circa mezzo secondo, i quadrati scompariranno. Tienili a mente. Quindi, verranno esaminate le posizioni di uno dei quadrati e il tuo compito è quello di segnalare il colore del quadrato che si trovava proprio in quella posizione su una ruota dei colori. Faremo 10 prove pratiche per abituarti a tutto. Sentiti libero di fare domande, se ne hai. Fai del tuo meglio e, se ti senti incerto, indovina".
  2. Dopo che i quadrati di esempio sono scomparsi, presentare un display vuoto per 900 ms. Questo è il periodo di ritardo, durante il quale il partecipante deve mantenere la propria memoria per gli elementi campione appena visti, poiché non sono più presenti nel display.
  3. Il periodo di ritardo è seguito dal test: inizia selezionando casualmente uno degli elementi dal display del campione.
  4. Nel luogo in cui era originariamente, disegna un contorno quadrato nero. Questa è la sonda. Dice al partecipante quale elemento richiamare dalla memoria.
  5. Insieme alla sonda, presenta l'anello di colore da cui sono stati selezionati i colori.
  6. Chiedi al partecipante di fare clic sull'anello il più vicino possibile al colore che può ricordare per l'elemento campione sondato.
    1. In ogni prova di prova, presentare l'anello in una diversa rotazione casuale, in modo che i partecipanti non possano associare parti specifiche dello spazio a colori specifici.
    2. Assicurati di spiegare al partecipante che se non si sentono sicuri della risposta in qualsiasi prova, dovrebbero indovinare. Lascia presente il display del test fino a quando non viene data una risposta, con una prova che termina ogni volta che il partecipante fa clic sull'anello di colore.
  7. Memorizza il maggior numero possibile di dati su ogni prova. Una serie di elementi sono fondamentali per il file di output in questo esperimento:
    1. Creare il file di output in un foglio di calcolo. Ogni riga del foglio riflette una determinata prova.
    2. Criticamente, registrare quanto segue: il numero di elementi campione nello studio, il vero colore dell'elemento sondato e il colore selezionato dal partecipante come risposta. Con questi dati, la differenza angolare tra il colore vero e il colore risposto può essere calcolata in un secondo momento.

3. Analisi.

  1. Per ogni prova, calcolare l'errore di risposta angolare.
    1. Calcola il numero di colori tra la risposta corretta in ogni prova e quella data, quindi moltiplica quel numero per 2, poiché 2 ° separa ciascuno dei colori. Il risultato è l'errore angolare in ogni prova.
    2. Rendilo una colonna nel foglio di calcolo.
  2. Media insieme gli errori angolari in tutte le prove (nell'ipotesi che non vi sia alcun motivo per cui un colore produca errori angolari medi più grandi di qualsiasi altro). Ciò si traduce in una distribuzione della frequenza dei diversi errori angolari (Figura 3). Si noti che la media della distribuzione è zero ed è normalmente distribuita.
  3. Dalla distribuzione degli errori angolari, calcola la precisione della memoria di lavoro a colori.

Figure 3
Figura 3. Frequenza degli errori angolari, collassata in tutte le prove, nel corso di un esperimento. Gli errori dovrebbero formare una distribuzione normale, centrata su zero, indicando la risposta corretta come risposta media. La variabilità della distribuzione, in particolare la deviazione standard, può essere utilizzata per stimare la precisione della memoria.

Gli psicologi sperimentali usano il paradigma della stima ritardata per valutare la precisione dei ricordi visivi e come tali ricordi si degradano più si cerca di ricordare contemporaneamente.

Da un lato, la memoria umana è limitata dal numero di informazioni che un individuo può ricordare, come quanti oggetti hanno bisogno per rifornire la dispensa, il che significa che è quantitativamente limitata.

La memoria può anche essere limitata nella sua precisione. Ad esempio, una persona può riconoscere la propria madre al telefono perché ricorda il suono della sua voce. Tuttavia, la memoria "memorizzata" di un individuo della voce della madre potrebbe non corrispondere perfettamente al suo suono fisico reale. Pertanto, la memoria può anche essere qualitativamente limitata.

Il paradigma della stima ritardata fornisce un modo per valutare la relazione tra questi limiti quantitativi e qualitativi della memoria.

Questo video mostra i metodi per indagare la precisione della memoria di lavoro visiva, incluso come progettare lo stimolo ed eseguire un esperimento che coinvolge un paradigma di stima ritardata, nonché come analizzare e interpretare i risultati.

In questo esperimento, il colore fornisce uno stimolo ideale per valutare la precisione della memoria di lavoro visiva, in quanto può essere rappresentato mentalmente in uno spettro continuo e non lineare noto come anello di colore.

Ai partecipanti viene chiesto di eseguire diverse prove durante le quali devono ricordare uno stimolo cromato. Ognuna di queste prove consiste di tre fasi: campione, ritardo e test.

Durante la fase di campionamento, sullo schermo appare un quadrato colorato in modo casuale per 500 ms. Il quadrato poi scompare, lasciando uno schermo vuoto.

Attraverso questa fase di ritardo, ai partecipanti viene chiesto di concentrarsi sullo schermo vuoto per 900 ms, per cui il colore del campione deve essere ricordato.

Nella fase finale di test, una sonda a contorno quadrato in nero e priva di colore appare nella stessa posizione della scatola colorata mostrata in precedenza.

Allo stesso tempo, ai partecipanti viene mostrato un anello di colore composto da 180 colori diversi e viene chiesto di selezionare la regione dell'anello di colore che più assomiglia al colore del campione originale.

Tieni presente che l'anello di colore appare sempre con un orientamento casuale, il che garantisce che i partecipanti non possano associare aree specifiche sullo schermo a determinati colori.

Per aumentare la difficoltà del compito, il carico di memoria - il numero di caselle colorate mostrate in ogni prova - varia da uno a otto.

La variabile dipendente è quindi la precisione della memoria di lavoro del colore, con quanta precisione i partecipanti ricordano il colore o i colori mostrati durante la fase di campionamento.

Per un determinato colore campione, ci si aspetta che i partecipanti varino all'interno della gamma di colori "veri", ma raramente scelgono colori drasticamente diversi.

Con l'aumentare del carico di memoria, è probabile che la precisione della memoria di lavoro a colori diminuisca.

Per iniziare, scegli un set di 180 colori con tonalità diverse, che insieme formano un anello di colore. Verificare che questi colori dimostrino la stessa intensità luminosa e lo stesso contrasto rispetto al colore di sfondo sullo schermo; questo assicura che nessun singolo colore sarà più memorabile per i partecipanti durante le prove.

Quando il partecipante arriva, indirizzalo a un computer e spiega la procedura dell'esperimento.

Sottolinea che quando viene esaminata una regione specifica dello schermo, deve essere scelto solo il colore della casella apparsa in precedenza nella stessa posizione. Inoltre, istruisci il partecipante a indovinare se non è sicuro di un colore del campione sondato.

Per assicurare che i partecipanti comprendano il compito, consenti loro di eseguire dieci prove pratiche.

Una volta che il partecipante ha compreso le istruzioni, fargli completare 480 prove sperimentali, con un numero uguale di prove per carichi di memoria compresi tra uno e otto.

Per ogni prova, registrare il carico di memoria, i colori reali delle scatole campione e i colori scelti dal partecipante dopo il periodo di ritardo.

Per analizzare i dati indipendentemente dal colore, per ogni scatola campione mostrata e sonde in una prova, calcolare l'errore angolare- la distanza in gradi tra i colori di risposta reali e scelti sull'anello di colore.

Se il partecipante ha ricordato il colore esatto della scatola del campione dopo il periodo di ritardo, l'errore angolare dovrebbe essere zero.

Per ogni gruppo di prove che si occupano dello stesso carico di memoria, creare una curva di distribuzione della frequenza, in cui l'errore angolare viene tracciato sull'asse X e la frequenza sull'asse Y.

Una volta generate le curve di distribuzione della frequenza, calcolare la deviazione standard - la diffusione dei valori attorno alla media - per ciascuna.

Prendiamo l'inverso della deviazione standard per generare un valore che rappresenta la precisione della memoria. Se questo valore è grande, questo è indicativo del fatto che la memoria è precisa per un gruppo di prove.

Per visualizzare i dati, tracciare i valori di precisione della memoria calcolati in funzione del carico di memoria. Si noti che con l'aumentare del carico, la precisione della memoria tende a diminuire, suggerendo un compromesso tra quante cose un partecipante può ricordare contemporaneamente e quanto precisamente possono memorizzare queste informazioni.

Ora che sai come progettare ed eseguire un esperimento usando la stima ritardata, diamo un'occhiata a come i ricercatori stanno attualmente usando questo paradigma per separare diversi aspetti della memoria visiva.

Fino ad ora, abbiamo discusso di come la stima ritardata sia stata utilizzata per valutare la memoria di lavoro a breve termine, in cui un partecipante deve solo memorizzare brevemente un pezzo di informazioni sul colore per un singolo studio. Tuttavia, i ricercatori potrebbero anche studiare la memoria a colori a lungo termine con questo paradigma, valutandola per periodi molto più lunghi.

Inoltre, questo paradigma può anche essere utilizzato per confrontare la precisione della memoria visiva tra individui diversi, ad esempio professionisti visivi come interior designer e soggetti potenzialmente meno visivi, come avvocati o medici.

Infine, sebbene i ricercatori utilizzino tipicamente il paradigma di stima ritardata per valutare la memoria per il colore, può anche essere impiegato nelle valutazioni neurocognitive di altri tipi di memoria di lavoro visiva, simile a quella relativa alle forme.

Hai appena visto l'introduzione di JoVE alla stima ritardata. Abbiamo esaminato come eseguire questo metodo, nonché raccogliere e analizzare i dati della memoria a colori dei partecipanti. È importante sottolineare che abbiamo notato come questa tecnica possa aiutare a capire come i limiti qualitativi della memoria del colore umano possano essere influenzati da fattori quantitativi.

Grazie per l'attenzione!

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Results

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I dati grezzi di ogni prova sono un colore di risposta e il vero colore di destinazione. Ciò significa che l'accuratezza di una risposta su ogni prova può essere quantificata in termini di differenza angolare tra la risposta giusta e la risposta data. I colori, incluso il bersaglio e qualsiasi risposta, compongono un anello, occupando un totale di 360°. Quando la risposta data è esattamente giusta, l'errore angolare è zero, e il massimo che possa mai essere è 358°.

Poiché i colori hanno tutti la stessa luminanza e contrasto, le risposte possono essere compresse tra target di colore, analizzate proprio come sarebbero nel caso ipotetico di un singolo colore ripetuto molte volte (Figura 4). Il partecipante non sempre risponde esattamente con quel colore. Inoltre, non risponderanno con quelli che sono molto diversi, quindi l'aspettativa è che il colore esattamente corretto venga selezionato più frequentemente. Colori molto simili ad esso dovrebbero essere selezionati meno spesso, ma ancora frequentemente. E colori molto diversi dovrebbero essere selezionati quasi mai. Questo tipo di modello può essere descritto matematicamente in termini di una distribuzione normale: una curva a campana. La risposta corretta dovrebbe essere la risposta media in molti studi, ma a causa dell'imprecisione nella memoria, ci dovrebbe essere anche una certa diffusione: quantificare lo spread equivale a quantificare la precisione della memoria di lavoro a colori (Figura 4).

Figure 4
Figura 4. Analisi ipotetica assumendo la stessa caratteristica di colore su ogni prova. Supponendo che il blu etichettato "colore target effettivo" fosse il bersaglio della memoria in molti studi, ci si aspetterebbe che quel colore ottenesse il maggior numero di risposte(cioèla frequenza di risposta più alta), con all'incirca una distribuzione normale per i blu vicini. In altre parole, ci si dovrebbe aspettare risposte normalmente distribuite con l'obiettivo effettivo come media della distribuzione. La variabilità nella distribuzione può fornire una misura della precisione della memoria.

In altre parole, l'errore angolare equivale a un modo indipendente dal colore di caratterizzare l'accuratezza di ogni risposta.

La deviazione standard della distribuzione è la misura più utilizzata per descrivere la diffusione delle risposte. Una grande deviazione standard significa che la distribuzione ha molta diffusione e variabilità, un riflesso di risposte relativamente imprecise. Una piccola deviazione standard riflette una distribuzione stretta e una memoria precisa. In questo modo, i grandi numeri riflettono l'imprecisione e i piccoli numeri riflettono la precisione, quindi gli scienziati usano spesso l'inverso della deviazione standard (uno diviso per la deviazione standard) per quantificare la precisione. Ora, grandi numeri designano ricordi precisi e piccoli numeri designano ricordi imprecisi.

Quando viene condotto questo esperimento, i ricercatori in genere calcolano la precisione della memoria proprio come descritto, ma indipendentemente dal carico di memoria, che si riferisce al numero di quadrati di colore in uno studio.

Con carichi di memoria più elevati, la precisione tende a diminuire (Figura 5), suggerendo un compromesso tra quante cose una persona può memorizzare in memoria e quanto precisamente possono memorizzare quelle cose.

Figure 5
Figura 5. Precisione della memoria in funzione del carico di memoria, il numero di campioni di colore da ricordare in una determinata prova. Si noti che l'unità di precisione è gradi inversi, (1/°), poiché l'unità di errore di risposta angolare e la sua deviazione standard sono i gradi.

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La stima ritardata è un paradigma relativamente nuovo nella psicologia sperimentale, sebbene sia diventato rapidamente influente. Oltre a studiare i compromessi tra capacità di memoria e precisione, può essere utilizzato per confrontare la precisione dei sistemi di memoria, come la memoria di lavoro a colori rispetto alla memoria a lungo termine a colori, e anche per confrontare la precisione tra gli individui. Ad esempio, i decoratori d'interni o i pittori tendono ad avere una memoria più precisa del colore rispetto agli avvocati o ai medici?

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