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Mascheramento della sostituzione degli oggetti
 
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Mascheramento della sostituzione degli oggetti

Overview

Fonte: Laboratorio di Jonathan Flombaum—Johns Hopkins University

Il mascheramento visivo è un termine usato dagli scienziati percettivi per riferirsi a una vasta gamma di fenomeni in cui in un'immagine viene presentato ma non percepito da un osservatore a causa della presentazione di una seconda immagine. Esistono diversi tipi di mascheramento, molti dei quali relativamente intuitivi e non sorprendenti. Ma un tipo sorprendente e importante di mascheramento è chiamato Object Substitution Masking. È stato al centro della ricerca nella scienza della visione da quando è stato scoperto, relativamente di recente, intorno al 1997 da Enns e Di Lollo. 1

Questo video dimostrerà le procedure standard su come condurre un esperimento di sostituzione degli oggetti, come analizzare i risultati e spiegherà anche le cause ipotizzate di questa insolita forma di mascheramento.

Procedure

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1. Stimoli e design

  1. Per eseguire questo esperimento, è necessario un ambiente di programmazione come MATLAB o un software di sequenziamento sperimentale come E-Prime.
  2. Ogni prova sarà composta da quattro componenti di base: una croce di fissazione, un display di stimolo di forma (chiamato display target), una maschera (quattro punti) e un display di risposta. La Figura 1 illustra i quattro elementi principali di ogni prova.
    1. Lo sfondo del display sarà sempre bianco.
    2. La croce di fissaggio è una piccola croce al centro del display, con ogni braccio della croce che misura 0,25 cm. La croce di fissazione sarà presente in ogni momento, tranne quando viene visualizzata la visualizzazione della risposta.
    3. La visualizzazione delle risposte sarà costituita da un contorno nero di un quadrato, un cerchio, un diamante e un triangolo disposti orizzontalmente e al centro dello schermo. Le forme devono essere incise ciascuna all'interno di un cerchio invisibile con un raggio di 0,75 cm.
    4. Il display target includerà otto forme, selezionate casualmente su ogni prova dal set di quattro: un contorno nero di un cerchio, quadrato, diamante e triangolo. Non tutte le forme devono apparire in ogni prova e, naturalmente, le forme possono (e saranno ripetute) in una determinata prova. Ancora una volta, le forme saranno ciascuna di 0,75 cm di raggio. Appariranno in posizioni casuali su un cerchio invisibile con un raggio di 1,5 cm dalla croce di fissazione al centro dello schermo.
    5. La maschera sarà composta da quattro dischi neri (puntini) con un raggio di 0,25 cm. I punti dovrebbero essere disposti in modo da formare i quattro angoli di un quadrato abbastanza grande da includere tutte e quattro le forme target all'interno.

Figure 1
Figura 1: Visualizzazione degli elementi primari di una sottostazione di oggetti. Ogni prova inizierà con una visualizzazione di fissazione e i partecipanti saranno istruiti a fissare la croce prima di iniziare una prova. Ogni prova si concluderà con un display di risposta, in cui il partecipante selezionerà la forma che ricorda di aver visto tra i quattro punti. Tra la visualizzazione di fissazione e di risposta, un display di destinazione mostrerà un anello di otto forme e apparirà anche una maschera di quattro punti, in una posizione che circonda una delle forme. Come descritto più dettagliatamente nella procedura, la maschera e il display di destinazione possono apparire in ordini diversi, ma ognuno rimarrà presente per 30 ms.

  1. La sequenza di eventi in ogni prova inizierà con una schermata di fissazione che rimarrà presente fino a quando il partecipante preme la barra spaziatrice e per 200 ms dopo.
  2. Una prova terminerà sempre con una visualizzazione della risposta che rimarrà presente fino a quando il partecipante non entrerà in una risposta (facendo clic sulla forma che crede di aver visto tra i quattro punti di quella prova).
  3. Tra la fissazione e la risposta viene visualizzato un display di destinazione e una maschera per 30 ms. La maschera circonderà la posizione di una forma target selezionata casualmente in ogni prova.
  4. La variabile critica indipendente in questo esperimento è l'asincronia di insorgenza dello stimolo (SOA). Questo è definito come la differenza di tempo tra l'inizio di due stimoli, nel caso di questo esperimento, la maschera e il display del bersaglio. Pertanto, la SOA è il momento di inizio della visualizzazione di destinazione meno il tempo di inizio della visualizzazione della maschera. Le figure 2-4 schematizzano diverse prove dell'esperimento con diverse SOA.
    1. Se la SOA è 0, significa che gli stimoli appaiono insieme (e poiché ciascuno dura per 30 ms, scompaiono anche insieme).
    2. Se la SOA è negativa, significa che la maschera è apparsa prima del display di destinazione.
    3. Se la SOA è positiva, significa che la maschera è apparsa dopo la visualizzazione del target.
    4. L'esperimento includerà 15 diverse SOA, 0 ms, nonché positive e negative: 10, 30, 50, 70, 90, 150 e 300 ms.

Figure 2
Figura 2: Asincronia di insorgenza dello stimolo di 0 ms. In uno studio con una SOA di 0 ms, la maschera e gli obiettivi appaiono contemporaneamente. Poiché ognuno è programmato per rimanere presente per 30 ms, sono presenti e scadono anche insieme.

Figure 3
Figura 3: Asincronia ad esordio di stimolo di 50 ms. Una SOA di 50 ms, sia negativa che positiva, significa che uno stimolo si indurrà 50 ms dopo l'altro. Ma questi stimoli sono programmati per durare solo 30 ms, il che significa che un SOA di 50 lascerà 20 ms con un display vuoto (ad eccezione della croce di fissazione). Per questo esperimento, abbiamo definito SOA come l'insorgenza della maschera di insorgenza target, il che significa che i valori SOA negativi sono associati alla maschera che appare per prima e i valori positivi sono quando la maschera appare seconda.

Figure 4
Figura 4: Asincronia ad esordio di stimolo di 10 ms. Con maschere e bersagli programmati per rimanere presenti per 30 ms, le SOA di 10 ms lasciano 20 ms durante i quali la maschera e il target si sovrappongono.

  1. Sequenzia l'esperimento per includere 20 prove con ciascuna delle 15 SOA, mescolando casualmente tutti i diversi tipi di prove.
  2. Un fattore critico è che il partecipante non sa dove appariranno i punti in ogni prova, quindi assicurati che i punti appaiano in modo imprevedibile da un processo all'altro.
  3. Assicurarsi che il programma sperimentale emetta informazioni sufficienti su ogni prova per consentire di analizzare i risultati in un secondo momento. Le informazioni rilevanti per ogni studio sono: il numero dello studio, la SOA su quello studio, la forma mostrata tra la maschera e la risposta alla forma data dal partecipante.

2. Esecuzione dell'esperimento

  1. Per eseguire questo esperimento, ti consigliamo di reclutare 10 partecipanti, testando ciascuno individualmente in una stanza tranquilla.
  2. Quando un partecipante arriva per l'esperimento, siediti a 60 cm di distanza dal monitor del computer di prova.
  3. L'immagine sullo schermo dovrebbe essere di un display di destinazione con una maschera. Utilizzare questa immagine per spiegare le istruzioni come segue:
    1. In ogni prova di questo esperimento vedrai un anello di forme, come quello mostrato qui [puntamento]. Inoltre, vedrai quattro punti, come quelli qui. A volte, si sovrappongono, come in questa immagine. Ma a volte, uno potrebbe precedere l'altro. Indipendentemente dal loro ordine di apparizione, il tuo compito è semplicemente cercare di vedere e ricordare la forma che appare nello spazio tra quei quattro punti. Ha senso?"
    2. Benissimo. A volte, potrebbe sembrare difficile, potresti sentirti come se non conoscessi davvero la risposta. Basta indovinare in quei casi. Alcune altre cose. Ogni prova inizierà con l'esposizione di una sola croce, come quella nel mezzo, qui. Prima di iniziare una prova, assicurati di fissare la croce e fai del tuo meglio per non muovere gli occhi. Quando sei pronto, premerai la barra spaziatrice per iniziare una prova. "
  4. Dopo aver spiegato le istruzioni al partecipante, inizia l'esperimento e osserva il partecipante per quattro o cinque prove per assicurarti di aver compreso le istruzioni. Quindi lasciali completare l'esperimento.

3. Analisi dei risultati

  1. Per analizzare i risultati, è innanzitutto necessario calcolare l'accuratezza della risposta individualmente per ciascun soggetto e SOA.
  2. Successivamente, è possibile mediare insieme l'accuratezza della risposta per SOA, tra i soggetti.
  3. Per determinare se esiste un effetto significativo della SOA sulle prestazioni, eseguire una misurazione ripetuta ANOVA sulla precisione in funzione della SOA utilizzando MATLAB o un pacchetto statistico come SPSS.

Il mondo visivo è pieno di oggetti che interagiscono nello spazio e nel tempo e la sovrapposizione all'interno di queste dimensioni può influenzare la percezione cosciente di essi, un concetto denominato mascheramento visivo.

Simile a qualcuno che indossa un travestimento in costume, il fenomeno si verifica quando un oggetto bersaglio, come un volto, non può essere percepito a causa della presenza di un secondo oggetto, una maschera.

Quando un bersaglio viene sostituito con uno stimolo che si sovrappone in parte della stessa posizione spaziale, questa è una forma di mascheramento visivo chiamata sostituzione dell'oggetto.

Basato sui metodi sperimentati da Enns e Di Lollo nel 1997, questo video dimostra come progettare e implementare un esperimento di mascheramento della sostituzione degli oggetti, nonché come analizzare i dati e interpretare i risultati che si occupano delle percezioni coscienti delle forme.

In questo esperimento, il mascheramento della sostituzione degli oggetti è indotto nei partecipanti mentre osservano la presentazione di quattro elementi sullo schermo di un computer: una croce di fissazione, display target, maschera e scelte di risposta.

All'inizio di ogni prova, viene mostrata una croce di fissazione, che consiste di linee di 50 mm al centro dello schermo e garantisce che i partecipanti prestino attenzione.

Questo è seguito dal secondo elemento, il display di destinazione: otto forme selezionate casualmente da una serie di quattro immagini: un cerchio, un quadrato, un diamante e un triangolo. Sono visualizzati attorno a un cerchio invisibile con un raggio di 150 mm per 30 ms.

Subito dopo si trova il terzo elemento, la maschera, che consiste in quattro punti neri, ciascuno con un raggio di 25 mm, disposti a formare i quattro angoli di un quadrato abbastanza grande da racchiudere una forma. La maschera circonda la posizione della forma target selezionata casualmente e rimane visibile per 30 ms durante una prova.

Una variabile critica indipendente qui è l'asincronia di insorgenza dello stimolo , SOA in breve - definita come la differenza di tempo tra l'aspetto del display di destinazione e della maschera.

Un'asincronia di insorgenza di stimoli positivi significa che la maschera apparirà dopo la visualizzazione del target. Con, ad esempio, una SOA di 50 ms, il display di destinazione viene mostrato per 30 ms, seguito da un periodo di 20 ms in cui è presente solo la croce di fissaggio prima che la maschera si accende per 30 ms.

Per le SOA inferiori a 30 ms, ad esempio 10, il display di destinazione viene mostrato per 10 ms prima che la maschera diventi visibile. Dopo altri 20 ms, il display di destinazione scompare e la maschera rimane per altri 10 ms.

Il tempo in cui il display di destinazione e la maschera sono entrambi sullo schermo è indicato come sovrapposizione di stimolo. Questo è massimo quando l'asincronia di insorgenza dello stimolo è zero.

Quando le asincronie di inizio stimolo sono negative, l'ordine degli elementi viene invertito: la maschera appare prima della visualizzazione del target. Con un SOA di -10 ms, la maschera viene presentata per 10 ms prima che il target si sovrapponga per 20 ms. Quindi scompare, lasciando il display di destinazione visibile per altri 10 ms.

Con valori negativi più grandi, come una SOA di -50 ms, la maschera viene mostrata per 30 ms. C'è quindi un periodo di 20 ms in cui appare solo la croce di fissazione prima che il display di destinazione si accende per 30 ms.

Indipendentemente dalla SOA, il quarto e ultimo elemento è il display di risposta: quattro forme disposte orizzontalmente al centro dello schermo. Vengono mostrati fino a quando il partecipante non preme il tasto corrispondente alla forma di sua scelta.

La variabile dipendente è la percentuale di risposte corrette registrate nel numero di SOA. Si prevede che il mascheramento della sostituzione degli oggetti sia indotto in un intervallo di tempo discreto, con conseguente prestazioni con precisione ridotta durante le SOA positive, quando la maschera si verifica poco dopo e si sovrappone al display di destinazione.

Per iniziare l'esperimento, saluta uno dei partecipanti reclutati in laboratorio e guidali attraverso i moduli di consenso. Quindi, farli sedere comodamente, a 60 cm di distanza dal monitor del computer di prova.

Spiega le istruzioni per l'attività: vedranno un anello di otto forme, insieme a quattro punti che appariranno in una posizione casuale. Indicare che questa maschera può talvolta sovrapporsi a una forma nel tempo, ma potrebbe anche precederla o verificarsi dopo di essa.

Istruisci il partecipante a ricordare la forma che appare nello spazio tra e, in caso di dubbio, a indovinare semplicemente.

Una volta comprese le regole principali, descrivi alcuni altri punti: dovrebbero premere la barra spaziatrice per iniziare ogni prova; e quando la croce di fissazione appare sul display, non dovrebbero muovere gli occhi durante le prove.

Ora, fai in modo che il partecipante avi il programma e li guardi mentre completano un paio di prove. A questo punto, lascia la stanza.

Senza supervisione, consentire al partecipante di completare tutti i 300 studi: 20 per ogni valore di asincronia di insorgenza dello stimolo. Si noti che ci sono 15 valori, che vanno da negativo, con la maschera che precede la destinazione, a positivo, con la maschera che segue, inclusa una zona di sovrapposizione.

Quando il partecipante ha completato il compito, torna nella stanza e ringrazialo per aver preso parte all'esperimento.

Per analizzare i dati, calcolare l'accuratezza della risposta, come percentuale corretta, in tutte le asincronie di insorgenza dello stimolo e rappresentare graficamente le medie per i 15 punti temporali.

Come previsto, con SOA molto grandi di 150 o 300 ms, positive o negative, le prestazioni erano altamente accurate perché la maschera e il display target erano percepiti come eventi separati.

Allo stesso modo, per le SOA negative tra -90 e -10 ms, le prestazioni sono state abbastanza accurate poiché l'attenzione del partecipante è stata diretta alla posizione corretta dall'aspetto della maschera prima del display target.

Tuttavia, l'accuratezza è scesa al 50% quando le SOA erano vicine allo zero, poiché gli stimoli si sovrapponevano e apparivano troppo brevemente per essere percepiti.

L'intervallo critico delle SOA consisteva in valori compresi tra 10 e 90, in cui il display di destinazione veniva mostrato prima della maschera. Qui, le prestazioni erano scarse, scendendo vicino al livello di possibilità. Ciò suggerisce che il mascheramento della sostituzione degli oggetti ha avuto luogo e che la maschera a quattro punti era sufficiente a confondere il cervello prima che si formasse una percezione cosciente della forma.

Ora che hai familiarità con il mascheramento a sostituzione degli oggetti, diamo un'occhiata a come viene utilizzato negli studi sulla consapevolezza cosciente, così come quelli che indagano i circuiti neurali coinvolti nella percezione visiva.

Questo paradigma di mascheramento può essere combinato con la stimolazione magnetica transcranica ripetuta, rTMS, per isolare i circuiti cerebrali coinvolti nella percezione cosciente. Una bobina magnetica può essere utilizzata per indurre ripetutamente piccoli potenziali elettrici nel cervello, causando una breve disattivazione di una piccola porzione di corteccia.

In uno studio, Hirose e colleghi hanno scoperto che se le regioni V5 / MT + della corteccia visiva, note per svolgere un ruolo nella percezione del movimento, sono state disattivate durante il compito, sono state in grado di negare gli effetti del mascheramento. Ciò suggerisce che l'interruzione rTMS ha fatto sì che la maschera e il bersaglio non fossero più percepiti come parte dello stesso evento, consentendo al soggetto di vedere entrambi.

Altri ricercatori stanno studiando se uno stimolo deve essere percepito per influenzare il comportamento, come l'innesco verbale. Per maggiori dettagli su questo effetto, guarda il nostro video nella collezione di psicologia cognitiva, Priming verbale.

In uno studio condotto da Goodhew e colleghi, hanno usato una variazione del compito di mascheramento – i quattro punti nella maschera erano rosa o blu – e hanno chiesto ai partecipanti di ricordare il colore. Le maschere sono state presentate con stimoli target costituiti dalle parole PINK, BLUE, MAIL, HOUR, JQCG e AWHF.

Con un SOA di 200 ms, i partecipanti hanno nominato il colore della maschera più velocemente quando la parola target era il nome del colore rispetto a quando il target non lo era. Questo era vero indipendentemente dal fatto che il partecipante potesse o meno identificare correttamente il bersaglio come una parola o una non parola, suggerendo che gli stimoli non hanno bisogno di essere percepiti o entrare nella coscienza per essere utili.

Hai appena visto il video di JoVE sul mascheramento della sostituzione degli oggetti. Ora dovresti avere una buona comprensione di come progettare gli elementi ed eseguire l'esperimento, nonché come analizzare e valutare i risultati.

Grazie per l'attenzione!

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Results

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La Figura 5 rappresenta la precisione media della risposta tra i partecipanti in funzione della SOA. Come il grafico dovrebbe chiarire, un ANOVA che analizza questi risultati probabilmente mostrerebbe un effetto significativo della SOA. Che tipo di effetto mostra? Sembra che con SOA molto grandi, negativi o positivi, la maschera non faccia nulla-le prestazioni nel compito sono molto buone. Se separati da 150 o 300 ms, la maschera e lo stimolo target sono in realtà solo eventi separati. Ma queste sono condizioni critiche perché dimostrano che le forme target possono essere percepite, anche in relazione alla posizione dei quattro puntini, nei 30 ms di esposizione. In altre parole, mostrano che non c'è nulla di intrinsecamente troppo veloce in questi tempi di presentazione. Allo stesso modo, con SOA negative, le prestazioni sono per lo più piuttosto buone. Si tratta di prove in cui la maschera precede lo stimolo target. Anche con una SOA di -10 e 0, le prestazioni sono del 50% o superiori e la maschera e lo stimolo si sovrappongono durante queste SOA per 20-30 ms.

Figure 5
Figura 5: Risultati dell'esperimento Object Substitution Masking. I risultati tracciati sono di media precisione di risposta in funzione della SOA. Poiché c'erano quattro forme in ogni prova, indovinare produrrebbe una precisione media del 25%, etichettata dalla linea rossa contrassegnata dalla possibilità. Quando la maschera precede lo stimolo target (quando la SOA è negativa), le prestazioni tendono ad essere molto buone, migliori del 50% e spesso migliori dell'80%. Questo perché questo tipo di maschera deve venire dopo un bersaglio per mascherarlo. Con SOA nell'intervallo da 10 a 90 ms, tuttavia, la precisione è sorprendentemente bassa, a volte scendendo al 25%. Questa è la gamma di SOA durante le quali funziona una maschera di sostituzione degli oggetti.

Le SOA critiche sono quelle tra 10 e 90 ms. In queste SOA, le prestazioni sono pessime, scendendo fino alla possibilità, cosa farebbe qualcuno se stesse solo indovinando. Le prestazioni in queste SOA dimostrano che il mascheramento della sostituzione degli oggetti è in corso. Perché?

Ricorda che i quattro punti non si sovrappongono o coprono nessuna delle forme mascherate. Ma lo spazio che circondano include interamente la forma. La spiegazione di questo fenomeno è che affinché uno stimolo sia percepito consapevolmente deve fare di più che stimolare semplicemente la retina; deve essere elaborato e rielaborato. La percezione cosciente è qualcosa che richiede tempo per il nostro cervello per creare. I quattro punti che sembrano circondare una posizione che è stata appena occupata servono a confondere efficacemente il cervello; arrestano la rielaborazione dello stimolo originale che sarebbe necessario per renderlo consapevole cosciente.

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Applications and Summary

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Tra le molte applicazioni dell'Object Substitution Masking negli ultimi anni ci sono studi che lo hanno utilizzato in combinazione con tecniche neurofisiologiche al fine di isolare i circuiti cerebrali coinvolti nella produzione di esperienza cosciente. Hirose e colleghi2 nel 2005 hanno condotto un esperimento utilizzando una tecnica nota come stimolazione magnetica transcranica ripetuta (rTMS): i ricercatori usano una bobina magnetica per indurre piccoli potenziali elettrici nel cervello di un soggetto e l'induzione ripetuta può causare la disattivazione di una piccola porzione di corteccia per un breve periodo di tempo. Nello studio di Hirose et al., hanno disattivato una regione della corteccia visiva chiamata V5 / MT +. L'effetto è stato che questo ha impedito la sostituzione degli oggetti mascherando le presentazioni di punti SOA positivi non ha impedito la percezione degli stimoli. V5 / MT + è noto per svolgere un ruolo importante nella percezione del movimento. Questo studio ha suggerito che il suo ruolo potrebbe essere più ampio, partecipando a collegare i momenti insieme nell'esperienza percettiva. Quando viene interrotto, la maschera e lo stimolo target non possono essere visti come parte dello stesso evento e, di conseguenza, la maschera non riesce a mascherare.

Un altro modo in cui è stato utilizzato il mascheramento a sostituzione degli oggetti è quello di indagare le domande sul fatto che gli stimoli debbano diventare consapevolezza cosciente per influenzare il comportamento. Ad esempio, una parola mascherata non è segnalabile da un osservatore. Avrà comunque un effetto di innesco? Alcune ricerche suggeriscono che lo fa. 3

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References

  1. Enns, J. T., & Di Lollo, V. (1997). Object substitution: A new form of masking in unattended visual locations. Psychological Science, 8(2), 135-139.
  2. Hirose, N., Kihara, K., Tsubomi, H., Mima, T., Ueki, Y., Fukuyama, H., & Osaka, N. (2005). Involvement of V5/MT+ in object substitution masking: evidence from repetitive transcranial magnetic stimulation. Neuroreport,16(5), 491-494.
  3. Goodhew, S. C., Visser, T. A., Lipp, O. V., & Dux, P. E. (2011). Implicit semantic perception in object substitution masking. Cognition, 118(1), 130-134.

Transcript

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