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지연 추정을 통한 시각적 작업 기억의 정밀도
 
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지연 추정을 통한 시각적 작업 기억의 정밀도

Overview

출처: 조나단 플롬바움 연구소 -존스 홉킨스 대학

인간의 기억은 제한적입니다. 실험 심리학은 역사의 대부분을 통해 기억의 개별적인 정량적 한계, 즉 사람이 기억할 수 있는 정보의 개별 적인 부분을 조사하는 데 초점을 맞추고 있습니다. 최근 실험 심리학자들은 더 많은 질적 한계에 관심을 갖게 되었습니다.

메모리 정밀도의 개념은 한 번에 직관적이고 애매할 수 있습니다. 예를 들어, 사람이 어머니가 어떻게 들리는지 정확하게 기억할 수 있다고 생각하여 전화나 군중 에서 즉시 어머니를 인식할 수 있다고 생각하는 것은 직관적입니다. 그러나 어떻게 그런 기억의 정밀도를 정량화 할 수 있습니까? 음성 자체와 메모리가 정확히 얼마나 비슷합니까?

기억과 작업 기억의 정밀도를 연구하기 위해, 특히 실험 심리학자들은 지연 된 추정으로 알려진 패러다임을 고안했습니다. 그것은 가장 자주 사용 되었습니다., 지금까지, 시각적 기억의 정밀도 공부, 특히 색상에 대 한 메모리, 그리고 메모리 한 번에 기억 하려고 더 많은 저하 하는 방법을 이해 하기 위해. 이 비디오는 지연된 추정을 사용하여 색상 작업 메모리의 정밀도를 조사하기 위한 표준 절차를 보여 주며, 더 많은 개체의 색상을 동시에 기억하려고 할 때 메모리가 어떻게 영향을 받는가에 중점을 둡니다.

Procedure

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1. 자극 디자인.

색상 작업 메모리 실험의 색상을 선택하는 것은 실험의 성공에 매우 중요합니다. 동일한 정신 색 원에 상주하는 색상을 선택하는 것이 중요하므로 색상은 모두 같은 평면에 거주하는 덕택에 동일한 휘도를 가지며 배경 색과 동일합니다. 물리적으로, 하나의 지각하는 색상은 선형 치수, 표면에서 반사되는 빛의 파장과 관련이 있습니다. 그러나, 지각적으로, 색상 공간 , 즉 색상을 정신적으로 표현하는 방식의 관계는 비선형입니다. 어린 시절에도 아이들은 색 "원"과 "반지"에 대해 생각하도록 배웁니다.

본 비디오에서, 각 실험 시험은 3개의 부분(도 1):파트 A, 180개의 색 중 1~8개가 무작위로 선택되어 디스플레이에 제시되는 샘플 단계, 각각 500ms에 대한 작은 사각형 내의; 부품 B, 샘플이 사라지는 지연, 참가자는 900 ms에 대한 빈 디스플레이에 직면; 및 파트 C, 전체 색상 반지와 함께 빈 사각형이 나타나는 테스트. 참가자의 임무는 샘플 단계(파트 A) 중에 보이는 색상을 기억하고 링의 색상이 있는 마우스로 클릭하는 것입니다.

Figure 1
그림 1. 지연된 추정 절차. 각 평가판에서, 180개의 개별 색상(샘플) 중 하나가 500ms에 표시되고, 디스플레이는 900ms에 대해 비어 있으며, 참가자는 색상 링을 마우스 클릭하여 기억된 샘플 색상을 보고해야 합니다.

  1. 평가판에서 평가판까지 자극 역할을 하는 개별 색상의 큰 집합을 선택합니다.
    1. 색상이 다른 색상보다 자연스럽게 더 기억에 남는 것을 방지하기 위해 배경에 비해 동일한 휘도 (빛의 강도)와 동일한 대비를 가지고 있는지 확인합니다.
    2. 색상을 선택할 때, CIELAB을 참조, 이는 세 가지 차원에서 지각 색상 공간을 설명하는 국제적으로 표준화 된 방법입니다. 이렇게 하면 올바른 속성으로 색상을 쉽게 선택할 수 있습니다.
    3. 배경 색을 해당 원의 중심으로 함께 원을 형성하는 색상을 선택합니다. 대부분의 실험은 180개의 개별 색상을 포함하며, 각각 동일한 휘도를 가지고 있지만 색조가 다양합니다(그림2).

Figure 2
그림 2. 180가지 개별 컬러를 포함한 컬러 링. 링은 CIELAB 공간에 렌더링된 표시됩니다. 모든 샘플은 L* 좌표 값이 같기 때문에 휘도가 동일합니다. 링의 중심점(회색으로 정확하게 표시됨)은 샘플 색상과 동일한 휘도가 있는 achromatic point이지만 색도값(예:a*및 b* 좌표가 0과 동일)은 아닙니다. 180개의 개별 색상 샘플은 a*및 b* 값의 측면에서 다양하며, 각 개별 색상을 생성하기 위해 파란색/노란색 및 마젠타/녹색의 비례 혼합물을 지정합니다.

2. 절차.

  1. 시작하기 전에 참가자에게 자극과 색상을 기억하도록 지시합니다. 각 시험에서 디스플레이에 180개의 색상 중 1~8색을 500ms에 표시합니다.
    1. 각 평가판의 색상을 임의로 선택하고 작은 사각형의 각 색상을 시각적 각도의 약 1°를 차지합니다. 이러한 사각형은 샘플 자극입니다.
    2. 각 평가판에 1~8개의 사각형이 있는지 확인합니다. 전반적으로 실험에는 각각 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 및 8 개의 샘플 사각형이있는 60 개의 시험이 있어야합니다. 이것은 총 480 의 시험을 만듭니다.
    3. 480실험 외에도 10번의 연습 실험으로 실험을 시작합니다. 처음 다섯 참가자를 수용하기 위해 1-2 샘플 항목만 있어야 합니다.
      1. 실험이 시작될 때 참가자에게 다음과 같이 지침을 설명합니다. 각 평가판에서 여러 사각형이 서로 다른 색상으로 동시에 표시됩니다. 당신의 임무는 당신이 할 수있는 한 정확하게 각 사각형의 색상을 기억하려고하는 것입니다. 약 반 초 후, 사각형은 사라질 것입니다. 그들을 염두에 두십시오. 그런 다음 사각형 중 하나의 위치가 조사되고 색상 휠에서 해당 위치에 있던 사각형의 색상을 보고하는 작업이 됩니다. 우리는 당신이 모든 것에 익숙해 하기 위해 10 연습 시험을 할 거 야. 질문이 있는 경우 언제든지 질문하십시오. 최선을 다하고, 불확실하다고 느끼면 그냥 추측할 수 있습니다."
  2. 샘플 사각형이 사라지면 900ms의 빈 디스플레이를 표시합니다. 이 기간은 참가자가 디스플레이에 더 이상 존재하지 않으므로 방금 본 샘플 항목에 대한 메모리를 유지 관리해야 하는 지연 기간입니다.
  3. 지연 기간이 테스트 다음에 샘플 디스플레이에서 항목 중 하나를 무작위로 선택하여 시작합니다.
  4. 원래 있던 장소에서 검은 색 사각형 윤곽선을 그립니다. 이것은 프로브입니다. 참가자에게 메모리에서 회수할 항목을 알려줍니다.
  5. 프로브와 함께 색상이 선택된 색상 링을 제시합니다.
  6. 참가자에게 프로브된 샘플 항목에 대해 기억할 수 있는 색상에 가까운 링을 클릭하도록 지시합니다.
    1. 각 테스트 평가판에서 링이 다른 임의 회전으로 표시되므로 참가자는 공간의 특정 부분을 특정 색상과 연결할 수 없습니다.
    2. 참가자에게 어떤 재판에서의 대답에 대해 확신할 수 없다고 생각되면 추측해야 한다고 설명하십시오. 참가자가 색상 링을 클릭할 때마다 평가판이 종료될 때까지 테스트 디스플레이를 그대로 둡니다.
  7. 각 평가판에 대해 가능한 한 많은 데이터를 저장합니다. 이 실험의 출력 파일에는 여러 가지가 중요합니다.
    1. 스프레드시트에서 출력 파일을 만듭니다. 시트의 각 줄은 지정된 평가판을 반영합니다.
    2. 비판적으로 평가판의 샘플 항목 수, 프로브된 항목의 실제 색상 및 참가자가 응답으로 선택한 색상 을 기록합니다. 이러한 데이터를 사용하면 true와 응답한 색상 간의 각도 차이를 나중에 계산할 수 있습니다.

3. 분석.

  1. 각 시행착오에 대해 각 응답 오류를 계산합니다.
    1. 각 평가판의 올바른 응답과 지정된 응답 사이의 색상 수를 계산한 다음 2°가 각 색상을 분리하기 때문에 해당 수를 2로 곱합니다. 결과는 각 시행기의 각 오류입니다.
    2. 스프레드시트에서 이 열을 만듭니다.
  2. 모든 시험에서 각 오류를 함께 평균합니다(한 색이 다른 시험보다 큰 평균 각도 오류를 생성할 이유가 없다는 가정 하에). 이로 인해 다른 각도오류(그림 3)의주파수분포가 발생합니다. 분포의 평균은 0이며 일반적으로 배포됩니다.
  3. 각 오류의 분포에서 색상 작업 메모리의 정밀도를 계산합니다.

Figure 3
그림 3. 각 오류의 빈도는 실험 과정에서 모든 시험에서 축소되었습니다. 오류는 0을 중심으로 일반 분포를 형성해야 하며 올바른 응답을 평균 답변으로 표시해야 합니다. 분포의 가변성, 특히 표준 편차는 메모리 정밀도를 추정하는 데 사용할 수 있습니다.

실험 심리학자들은 지연된 추정 패러다임을 사용하여 시각적 기억의 정밀도를 평가하고, 그러한 기억이 한 번에 기억하려고 더 많이 기억하려고 시도하는 것을 어떻게 저하시키는지 평가합니다.

한편으로는, 인간의 기억은 개인이 정량적으로 제한된 것을 의미 식료품 저장실-의미를 재입고하는 데 필요한 항목 수와 같은 것을 기억할 수 있는 정보의 수에 의해 제한됩니다.

메모리의 정밀도도를 제한할 수도 있습니다. 예를 들어, 한 사람이 자신의 목소리의 소리를 기억하기 때문에 전화로 어머니를 인식할 수 있습니다. 그러나, 그들의 어머니의 목소리의 개인의 "저장" 메모리 완벽 하 게 실제 일치 하지 않을 수 있습니다., 물리적 소리. 따라서, 메모리는 또한 질적으로 제한 될 수 있습니다.

지연된 추정 패러다임은 이러한 정량적 및 질적 메모리 한계 사이의 관계를 평가하는 방법을 제공합니다.

이 비디오는 자극을 설계하고 지연된 추정 패러다임과 관련된 실험을 수행하는 방법과 결과를 분석하고 해석하는 방법을 포함하여 시각적 작업 메모리의 정밀도를 조사하는 방법을 보여줍니다.

이 실험에서 색상은 색상 링으로 알려진 연속적이고 비선형 스펙트럼으로 정신적으로 표현될 수 있으므로 시각적 작업 메모리의 정밀도를 평가하는 이상적인 자극을 제공합니다.

참가자는 색상 자극을 기억해야 하는 동안 여러 가지 시험을 수행하도록 요청받습니다. 이러한 각 예심은 샘플, 지연 및 테스트의 세 단계로 구성됩니다.

샘플 단계에서는 500ms의 화면에 무작위로 색의 사각형이 나타납니다. 그런 다음 사각형이 사라져 빈 화면이 남습니다.

이 지연 단계를 통해 참가자는 900 ms의 빈 화면에 초점을 맞추어 샘플 색상을 기억해야합니다.

최종 테스트 단계에서는 검은색으로 윤곽이 나와 있고 색상이 없는 프로브가 이전에 표시된 컬러 상자와 동일한 위치에 나타납니다.

동시에 참가자들은 180가지 색상으로 구성된 컬러 링을 표시하고 원래 샘플 색상과 가장 유사한 색상 링 영역을 선택하도록 요청받습니다.

색상 링은 항상 임의의 방향으로 나타나므로 참가자가 화면의 특정 영역과 특정 색상을 연결할 수 없습니다.

작업 난이도를 높이기 위해 각 평가판에 표시된 컬러 박스의 메모리 로드 수는 1개에서 8개로 다양합니다.

그런 다음 종속 변수는 색상 작업 메모리의 정밀도이며, 참가자가 샘플 단계에서 표시된 색상이나 색상을 정확하게 기억하는 방법입니다.

지정된 샘플 색상의 경우 참가자는 "true" 색상 범위 내에서 다를 것으로 예상되지만 크게 다른 색상을 선택하는 경우는 거의 없습니다.

메모리 부하가 증가함에 따라 색상 작업 메모리의 정밀도가 감소할 수 있습니다.

먼저 다양한 색조의 180색 세트를 선택하여 컬러 링을 형성합니다. 이러한 색상이 화면의 배경 색과 비교하여 동일한 광 강도와 대비를 보여 주는지 확인합니다. 이렇게 하면 시험 기간 동안 참가자에게 단일 색상이 더 기억에 남지 않습니다.

참가자가 도착하면 컴퓨터로 지시하고 실험 절차를 설명합니다.

화면의 특정 영역이 조사되면 동일한 위치에 이전에 나타난 상자의 색상만 선택해야 한다고 강조합니다. 또한 참가자에게 프로브된 샘플 색상이 확실하지 않은지 추측하도록 지시합니다.

참가자가 작업을 이해하도록 하려면 10번의 연습 시험을 수행할 수 있습니다.

참가자가 지침을 이해하면 480개의 실험 시험을 완료하고 1번에서 8사이의 메모리 로드에 대한 동일한 수의 실험이 완료됩니다.

각 평가판에 대해 메모리 로드, 샘플 상자의 실제 색상 및 지연 기간 이후에 참가자가 선택한 색상을 기록합니다.

색상과 독립적인 데이터를 분석하려면 시험에서 표시되고 프로브된 모든 샘플 상자에 대해 색상 링의 실제 응답 색상과 선택한 응답 색상 사이의 각도 오차 거리를 계산합니다.

참가자가 지연 기간 이후에 샘플 상자의 정확한 색상을 기억하는 경우 각 오류는 0이어야 합니다.

동일한 메모리 부하를 다루는 각 평가판 그룹에 대해 각도 오차가 X 축및 Y 축의 주파수에 플롯되는 주파수 분포 곡선을 만듭니다.

주파수 분포 곡선이 생성되면 표준 편차-각 값 에 대한 값 의 스프레드를 계산합니다.

표준 편차의 반전을 통해 메모리 정밀도를 나타내는 값을 생성합니다. 이 값이 큰 경우 이 값은 예심 그룹에 대한 메모리가 정확하다는 것을 나타냅니다.

데이터를 시각화하려면 계산된 메모리 정밀도 값을 메모리 로드 함수로 플롯합니다. 부하가 증가함에 따라 메모리 정밀도가 감소하는 경향이 있으며, 이는 참가자가 한 번에 기억할 수 있는 수와 이 정보를 저장할 수 있는 방법 사이의 절충을 시사합니다.

이제 지연된 추정을 사용하여 실험을 설계하고 수행하는 방법을 알고 있으므로 연구원들이 현재 이 패러다임을 사용하여 시각적 기억의 여러 측면을 애타게 하는 방법을 살펴보겠습니다.

지금까지 는 참가자가 단일 평가판에 대해 색상 정보를 간략하게 저장해야 하는 단기 작업 메모리를 평가하기 위해 지연된 추정이 어떻게 사용되었는지에 대해 논의했습니다. 그러나, 연구원은 또한이 패러다임으로 장기 컬러 메모리를 조사 할 수 있습니다.

또한, 이 패러다임은 또한 다른 개인 간의 시각적 기억의 정밀도를 비교하는 데 사용할 수 있습니다, 예를 들어, 인테리어 디자이너와 같은 시각 기반 전문가, 그리고 잠재적으로 덜 시각적 인 과목, 변호사 또는 의사와 같은.

마지막으로, 연구원은 일반적으로 색상에 대 한 메모리를 평가 하는 지연 된 추정 패러다임을 사용 하지만, 그것은 또한 모양에 관한 시각적 작업 메모리 같은 시각적 작업 메모리의 다른 유형의 신경 인지 평가에 사용할 수 있습니다.

당신은 방금 지연 된 추정에 대한 JoVE의 소개를 보았습니다. 이 방법을 수행하는 방법을 검토하고 참가자 색상 메모리 데이터를 수집하고 분석했습니다. 중요한 것은, 우리는 이 기술이 인간 색 기억의 질적 한계가 양적 요인에 의해 어떻게 영향을 받을 수 있는지 이해하는 데 어떻게 도움이 될 수 있는지 지적했습니다.

시청해 주셔서 감사합니다!

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Results

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각 평가판의 원시 데이터는 응답 색상과 실제 대상 색상입니다. 즉, 각 평가판에 대한 응답의 정확성은 정답과 주어진 답변 사이의 각 차이 측면에서 정량화될 수 있습니다. 대상과 응답을 포함한 색상은 총 360°를 차지하며 링을 구성합니다. 주어진 대답이 정확히 맞으면 각 오차가 0이고 가장 많이 할 수 있는 것은 358°입니다.

색상은 모두 동일한 휘도와 대비를 가지므로 색상 대상에서 응답이 축소될 수 있으며, 단일 색상의 가설 케이스에 여러 번 반복되는 것처럼 분석할 수있습니다(그림 4). 참가자가 항상 해당 색상으로 응답하지는 않습니다. 또한 매우 다른 색상으로 응답하지 않으므로 정확한 색상을 가장 자주 선택한다는 기대가 있습니다. 이것과 매우 유사한 색상은 덜 자주 선택해야 하지만 여전히 자주 선택해야 합니다. 그리고 매우 다른 색상은 거의 선택해서는 안됩니다. 이러한 종류의 패턴은 일반 분포인 종 곡선의 관점에서 수학적으로 설명할 수 있습니다. 정답은 많은 시험에 대한 평균 응답이어야 하지만 메모리의 부정확성으로 인해 일부 스프레드가 있어야 하며, 확산 금액을 정량화하여 색상 작업 메모리의 정밀도를 정량화해야합니다(그림 4).

Figure 4
그림 4. 각 평가판에서 동일한 색상 피쳐를 가정하는 가상 분석입니다. 파란색으로 "실제 대상 색상"이 많은 시험을 통해 메모리 대상이라고 가정하면 색상이 가장 많은응답(즉,가장 높은 응답 빈도)을 얻을 것으로 예상하며, 근처의 블루스에 대한 일반 분포가 거의 포함됩니다. 즉, 실제 대상을 배포하는 일반적으로 분산된 응답을 분포의 평균으로 예상해야 합니다. 분포의 가변성은 메모리 정밀도의 측정을 제공할 수 있습니다.

즉, 각 오류는 각 응답의 정확도를 특성화하는 색상 불가지론적 방법에 해당합니다.

분포의 표준 편차는 응답확산을 설명하는 데 가장 자주 사용되는 측정값입니다. 큰 표준 편차는 분포가 확산 및 가변성을 많이 가지고 있음을 의미하며, 이는 상대적으로 부정확한 응답을 반영합니다. 작은 표준 편차는 단단한 분포와 정확한 메모리를 반영합니다. 이러한 방식으로, 많은 숫자가 부정확성을 반영하고 작은 숫자는 정밀도를 반영하므로 과학자들은 종종 표준 편차 (표준 편차로 나눈 것)의 반전을 사용하여 정밀도를 정량화합니다. 이제 많은 숫자가 정확한 기억을 지정하고, 작은 숫자는 부정확한 기억을 지정합니다.

이 실험이 수행될 때, 연구원은 일반적으로 설명된 것과 같이 기억 정밀도를 계산합니다, 그러나 평가판에 있는 색깔 제곱의 수를 의미하는 메모리 부하에 대해 독립적으로.

메모리 부하가 높을수록 정밀도가 감소하는 경향이있습니다(그림 5)는사람이 메모리에 저장할 수 있는 물건과 이러한 것들을 저장할 수 있는 방법 사이의 절충점을 시사합니다.

Figure 5
그림 5. 메모리 부하 함수로서의 메모리 정밀도, 지정된 평가판에서 기억할 색상 샘플 수입니다. 각도 응답 오차 와 표준 편차의 단위는 도이기 때문에 정밀도(1/°)가 역도입니다.

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Applications and Summary

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지연된 추정은 실험 심리학에서 비교적 새로운 패러다임이지만 빠르게 영향을 미치고 있습니다. 메모리 용량과 정밀도 간의 절충을 조사하는 것 외에도 색상 작업 메모리와 같은 메모리 시스템의 정밀도를 색상 장기 메모리에 비교하고 개인 간의 정밀도를 비교하는 데 사용할 수 있습니다. 예를 들어, 인테리어 데코레이터나 화가들은 변호사나 의사보다 색의 기억을 더 정확하게 기억하는 경향이 있습니까?

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