Come creare e utilizzare rivalità binoculare

Neuroscience
 

Summary

Rivalità binoculare si verifica quando gli occhi sono presentati con immagini diverse nello stesso luogo: una sola immagine domina, mentre l'altro è soppresso, e si alterna periodicamente dominio. La rivalità è utile per indagare la selezione percettiva e della consapevolezza visiva. Qui si descrivono alcuni metodi semplici per creare e utilizzare gli stimoli rivalità binoculare.

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Carmel, D., Arcaro, M., Kastner, S., Hasson, U. How to Create and Use Binocular Rivalry. J. Vis. Exp. (45), e2030, doi:10.3791/2030 (2010).

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Abstract

Ciascuno dei nostri occhi vede normalmente un'immagine leggermente diversa del mondo che ci circonda. Il cervello può combinare queste due immagini in una rappresentazione unica e coerente. Tuttavia, quando gli occhi sono presentati con immagini che sono sufficientemente diversi gli uni dagli altri, accade una cosa interessante: invece di fondere le due immagini in una percezione consapevole combinato, ciò che traspare è un modello di alternanze perceptual dove un'immagine domina la consapevolezza, mentre l'altro è soppressa; alterna dominanza tra le due immagini, di solito ogni pochi secondi. Questo fenomeno percettivo è conosciuto come rivalità binoculare. Rivalità binoculare è considerato utile per studiare la selezione percettiva e la consapevolezza nei modelli umani e animali, perché immutabile input visivo di ciascun occhio porta ad alternanze nella consapevolezza visiva e percezione. Per creare uno stimolo binoculare rivalità, tutto ciò che è necessario è quello di presentare ogni occhio con un'immagine diversa nella stessa posizione percepita. Ci sono diversi modi per farlo, ma i nuovi arrivati ​​al campo sono spesso sicuri che il metodo sarebbe meglio si adattano alle loro esigenze specifiche. Lo scopo di questo articolo è quello di descrivere un certo numero di modi poco costoso e semplice da creare e utilizzare rivalità binoculare. Noi dettaglio i metodi che non richiedono costose attrezzature specializzate e descrivere i vantaggi di ogni metodo e svantaggi. I metodi descritti includono l'uso di occhialini rosso-blu, stereoscopi specchio e occhiali prisma.

Protocol

(1) Introduzione: Che cosa è la rivalità binoculare?

Normalmente, ognuno dei nostri occhi vede un'immagine leggermente diversa. Il nostro cervello combina le informazioni che riceve dagli occhi di creare un unico e coerente, rappresentazione tridimensionale della scena visiva. Ma cosa accadrebbe se ogni occhio sono stati artificialmente presentato con una immagine irrimediabilmente diversi in posizioni corrispondenti della retina? Cosa consapevole esperienza percettiva sarebbe tale stimolazione evocano? Intuizione di molte persone è che il cervello sarebbe ancora tentativo di fondere le due immagini. Tuttavia, questo non è ciò che accade. Che traspare in realtà è un modello di alternanze percettivo, in cui immagine ogni occhio domina la percezione cosciente per un certo periodo, mentre l'altra immagine è soppresso, e periodi di dominio e di invertire la soppressione periodicamente, con solo brevi periodi di percezione mista. Questo è noto come rivalità binoculare.

Rivalità binoculare è considerato un metodo utile per indagare i processi sottostanti selezione percettiva e della consapevolezza visiva, come input stabile (le stesse immagini mostrato costantemente per ogni occhio) porta ad alternata 1,2 percezioni coscienti. Così, rivalità binoculare può essere utilizzato per esaminare domande come:

  1. Il luogo di consapevolezza: In quale fase all'interno della gerarchia di elaborazione visiva fare eventi correlato neurale con esperienza cosciente?
  2. Selezione percettiva: Come fa il cervello a risolvere concorrenza tra stimoli e scegliere quale portare alla consapevolezza?
  3. L'elaborazione inconscia: Quali aspetti di un'immagine che viene soppressa dalla consapevolezza può comunque essere trattati, e come può influenzare il comportamento di elaborazione?

Queste domande sono al centro di numerose ricerche in corso.
Ci sono diversi metodi semplici per la creazione di un display binoculare rivalità, ma molti nuovi arrivati ​​al campo sono sicuri di come selezionare e utilizzare il metodo più adatto alle loro esigenze. In questo articolo descrivono alcuni dei metodi più diffusi per fare mostra rivalità binoculare, compresi i vantaggi di ogni metodo e le carenze. Abbiamo anche descritte alcune importanti considerazioni per la creazione e l'utilizzo di uno stimolo binoculare rivalità.

(2) Creazione di una visualizzazione rivalità binoculare

La creazione di un display rivalità binoculare è semplice. Qualsiasi metodo che presenta le immagini completamente diversa da posizioni corrispondenti delle due retine porterà alla rivalità.

  1. Il mantenimento di convergenza stabili: Prima di entrare nei metodi specifici per la creazione di rivalità, è importante sottolineare la questione della convergenza stabili, che è una considerazione importante in tutti i metodi che verranno descritti.
    Normalmente, i nostri occhi turno (fare movimenti convergenza) in un modo che rende la caduta stessa immagine fissata su ogni fovea. Tuttavia, convergenza di successo dipende da ogni occhio vede le stesse cose. Se ogni occhio si presenta con un'immagine completamente diversa, convergenza sarà interrotto, in quanto il cervello non si dispone di informazioni sufficienti per decidere l'angolo di convergenza corretta. Questo potrebbe interrompere rivalità binoculare, come le due immagini non possono cadere su posizioni corrispondenti della retina. Quindi, oltre alle immagini diverse, il display dovrebbe contenere elementi che sono identici per entrambi gli occhi. Ciò consente agli occhi di mantenere lo sguardo stabile nonostante la differenza tra gli elementi di rivaleggiare con le immagini.
    1. Di solito, convergenza-stabilizzazione elementi identici includono un punto di fissazione al centro delle immagini rivaleggiare e una cornice attorno alle immagini, il telaio può essere sia uniforme (Figura 1A) o strutturato (Figura 1B; alcuni considerano una cornice texture più potente nel prevenire non vergent movimenti oculari). Il telaio può avere qualsiasi forma, purché è identico in entrambi gli occhi.
    2. Scorrelati movimenti oculari orizzontali sono più probabili di quelle verticali. Pertanto, una barra di texture su entrambi i lati di ogni immagine può essere usato al posto di un fotogramma completo (Figura 1C; refs 3,4).
    3. Infine, in alcuni studi un telaio può essere indesiderabile (per esempio, se l'esperimento richiede che gli stimoli appaiono su uno sfondo uniforme). In questi casi, è possibile utilizzare le linee nonio (linee che ha come centro l'immagine da diverse direzioni) e / o un'immagine che appare più lontano dallo stimolo, come anelli bersaglio (Figura 1D; rif 5).

      Figura 1
      Figura 1: Esempi di display rivalità binoculare con diversi tipi di elementi identici migliorare la convergenza stabili. In tutti i pannelli, l'occhio sinistro è presentato con una grata verticale e l'occhio destro con una orizzontale. I diversi tipi di elementi identici sono: (A) punti di fissaggio e telaio solido. Una cronologia raffigurante la alternations della percezione cosciente è anche dimostrato, (B), punto di fissaggio e telaio texture; (C) punti di fissaggio e barre strutturato, a ridurre i vergent movimenti oculari orizzontali; (D), punto di fissazione, le linee nonio e anello bersaglio.

  2. Metodi per indurre il rivalità binoculare: Ci sono diversi metodi popolari per la creazione di un display rivalità binoculare. Qui si passerà in rassegna tre opzioni poco costoso e semplice: Utilizzando occhiali colore, uno stereoscopio specchio, e occhiali prisma.
    1. Rosso-blu occhiali: Questo è un metodo popolare, preferito da molti ricercatori, perché è il più semplice ed economica da implementare. Basta solo un paio di occhialini rosso-blu cellophane, disponibile nei negozi di giocattoli più (qui la spiegazione si assumerà l'uso di occhialini rosso-blu, anche se altre combinazioni di colori, come rosso-verde, può anche essere usato).
      1. La maggior parte del lavoro necessario per utilizzare questo metodo va in preparazione stimolo. Non è essenziale per presentare gli stimoli sullo schermo di un computer (alcuni studi rivalità binoculare hanno usato immagini stampate su cartoncino montato carta), ma di solito è più semplice di presentare le immagini su un monitor. Preparare una sola immagine che viene visualizzato solo dalla pistola blu del monitor (o cartuccia blu della stampante, se gli stimoli sono stampati su carta) e un altro che viene visualizzato, nella stessa posizione sullo schermo, solo dalla pistola rosso (o stampante red cartuccia, ad esempio, rif 7). Ognuna delle lenti solo passare una delle immagini, così le due immagini diverse cadrà sulla retina corrispondenti posizioni nei due occhi e cominciare a rivaleggiare tra loro (Figura 2).

        Figura 2
        Figura 2: Rosso-blu visualizzazione maschera. L'immagine è costituito da un colore rosso-solo foto di un volto e un blu-solo l'immagine di una casa. Quando viene visto attraverso gli occhiali rosso-blu, qui rappresentata schematicamente, le due immagini dovrebbero impegnarsi in rivalità.

      2. Si noti che le due immagini devono contenere informazioni identiche - ad esempio, una cornice e croce fissazione - come, nonostante il fatto che gli stimoli sono fisicamente sovrapposti, convergenza stabili (vedi sopra) deve ancora essere garantita. Questi elementi dovrebbero essere identici in un colore che entrambi gli obiettivi sarà lasciato passare, come il nero.
      3. I principali vantaggi e svantaggi di usare gli occhiali rosso-blu.
        Vantaggi:
        1. L'attrezzatura è molto economico, e gli stimoli sono molto facili da preparare.
        2. Rosso-blu occhiali può essere facilmente utilizzato con tutti i metodi di neuroimaging, tra cui la risonanza magnetica.
        3. Rosso-blu occhiali non richiedono la stabilizzazione testa o regolazione individuale del dispositivo di visualizzazione per ogni osservatore.
        Svantaggi:
        1. Ogni immagine può contenere solo sfumature di un unico colore-no cromatica (colori) stimoli.
        2. Le lenti non sono perfetti (anche quelli molto più costosi di quelli giocattolo-store lenti sarebbe ancora un po 'si sovrappongono nelle lunghezze d'onda di luce che lasciano passare), quindi, ci sarà sempre almeno un po' sanguinare-through '- ogni occhio vedrà alcuni di immagine dell'occhio altrui. Questo crea un problema per affermare che l'immagine era completamente soppressa invisibile.
        3. Occhialini rosso-blu non funzionano bene con la maggior parte corrente degli occhi-trackers.
    2. Stereoscopio specchio: Specchi può essere facilmente configurato per offrire un'immagine diversa per ciascuno degli occhi dell'osservatore.
      1. Stimoli: Preparare due immagini diverse che hanno alcuni elementi identici (per il mantenimento della convergenza stabile, come spiegato sopra). Come con gli occhiali rosso-blu, gli stimoli non così devono essere presentate sullo schermo di un computer, ma presentando la immagini una accanto all'altra su un monitor di solito è il metodo più semplice.
      2. Un stereoscopio specchio è costituito da quattro specchi (Figura 3A). E 'possibile acquistare uno stereoscopio prodotti commercialmente. E 'anche facile da costruire uno stereoscopio. Per farlo, posizionare due specchi in modo che ciascuno è vicino a un occhio e ad un angolo di 45 ° di linea che l'occhio della visione (utilizzare una mentoniera per stabilizzare la posizione della testa dell'osservatore). Posto un altro specchio su entrambi i lati di ciascuno dei primi due specchi, di fronte al stimoli ad un angolo di 45 ° (Figura 3B). Questo accordo renderà ogni autunno immagine in una posizione corrispondente a ciascun occhio. Le immagini dissimili dovrebbe ora rivali tra loro.
      3. Occhi di ogni osservatore sono un po 'diverso, per cui quando si posiziona un osservatore di fronte al display, può essere necessario per regolare gli angoli degli specchi' di raggiungere convergenza stabili. Anche se la maggior parte stereoscopi specchio funzionano bene quando gli specchi sono fissi, è possibile aumentare la regolazione per gli occhi di ogni osservatore, consentendo gli specchi di ruotare und / o di scorrere avanti e indietro (frecce blu in figura 3B).

        Figura 3
        Figura 3: stereoscopio Mirror. (A) un osservatore che guarda attraverso un disponibile in commercio stereoscopio specchio. (B) Una rappresentazione schematica di uno stereoscopio specchio. Linee continue rappresentano specchi. Linee tratteggiate rappresentano la linea di visione, e le frecce blu rappresentano eventuali adeguamenti sia la posizione (freccia dritta) o l'angolo (frecce curve) di specchi. Ogni tipo di freccia è visibile solo su un lato per la semplicità, ma le stesse regolazioni possono essere fatte su entrambi i lati.

      4. Quando si utilizza uno stereoscopio specchio, è importante fare in modo che ogni occhio può vedere solo l'immagine che si suppone, e che questa immagine è visto solo nella posizione in cui si rivali l'altra immagine. Tuttavia, in molti casi, ogni occhio avrà anche una linea di visione per l'altra immagine (Figura 4A). Per bloccare questa linea indesiderato di visione, posizionare un divisore (per esempio, un foglio di cartone) si estende dalla linea mediana lo stereoscopio, tra gli occhi dell'osservatore, verso il centro dello schermo in modo che possa bloccare la linea di visibilità l'altro occhio di stimolo (Figura 4B). Il divisore può essere fatto di qualsiasi materiale, a condizione che serve a questo scopo. Tuttavia, è preferibile fare il divisore di materiale opaco, come materiale lucido che riflettono la luce emessa dal monitor e creare riflessi.

        Figura 4
        Figura 4: Bloccare la linea di visione per l'occhio stimolo altri. Ogni occhio può avere una chiara linea di visibilità stimolo destinato per l'altro occhio. (A) spesse linee nere tratteggiate rappresentano la linea di visione di stimolo destinato ogni dell'occhio. Sottili linee grigie tratteggiate rappresentano la linea di visione per l'occhio stimolo altri. (B) La linea di visione di stimolo l'altro occhio può essere bloccato con un divisore (spessa linea continua).

      5. Un ulteriore problema che può verificarsi è che ciascun occhio possa vedere l'immagine si suppone che vedere due volte - una volta attraverso lo specchio, e ancora una volta direttamente (Figura 5A). Questo farà sì che l'immagine di ogni ulteriore stimolo ad apparire accanto alla posizione in cui rivalità si verifica. Per evitare questo, regolare il rapporto tra la posizione dell'immagine e la distanza dell'osservatore dallo schermo (Figura 5B).

        Figura 5
        Figura 5: Fare in modo ogni occhio ha solo una singola linea di visione al suo stimolo. (A) Oltre alla linea di visione che passa attraverso gli specchi (spessa linea nera tratteggiata), ogni occhio può anche avere una linea diretta di visione al suo stimolo destinato (sottile linea grigia tratteggiata), causando lo stimolo per essere visto due volte . (B) Il problema può essere evitato regolando la posizione relativa dei stereoscopio e il posizionamento di stimoli.

      6. Al fine di effettuare le regolazioni sopra prima che l'esperimento comincia, preparare un'immagine che mostra solo le parti dello schermo che sono identici in entrambe le immagini, e utilizzarlo per impostare la stereoscopio per ogni osservatore prima di visualizzare lo stimolo rivalità.
      7. I principali vantaggi e svantaggi di usare stereoscopi specchio.
        Vantaggi:
        1. Immagini separate consentono l'impiego dei cromatica (colori) stimoli.
        2. Le immagini sono completamente separati e non puo 'sanguinare in' altro ', a differenza di rosso-blu, occhiali di protezione.
        3. Preparazione stimolo è facile e semplice - le due immagini presentate fianco a fianco possono competere tra di loro.
        4. Stereoscopi può essere utilizzato in combinazione con eye-tracking.
        Svantaggi:
        1. Stereoscopi consentono solo per la presentazione degli stimoli piuttosto piccole, come solo la metà del campo visivo può essere utilizzato per presentare ogni immagine, e la necessità di mantenere la convergenza stabili rende difficile agli stimoli presenti che sottendono più di pochi gradi di angolo visivo.
        2. Stereoscopi non può essere facilmente utilizzato in uno scanner MRI, in quanto ciò richiederebbe tutti gli elementi dello stereoscopio da non magnetico, e la configurazione dovrebbe anche incorporare l'inclinazione aggiuntiva dello specchio attraverso il quale gli stimoli sono normalmente visualizzate nello scanner. Stereoscopi specchio sono anche suscettibili di essere troppo grande per l'ambiente scanner angusti. Tuttavia, stereoscopi sono compatibili con altri metodi come EEG, MEG e NIRS.
        3. Stereoscopi richiedono la stabilizzazione della testa e la regolazione individuale di ciascun osservatore.
    3. Occhiali Prism: Questa è una variazione sull'idea dello stereoscopio, utilizzando occhiali in cui le lenti sono invece prismi di specchi. Come in uno stereoscopio a specchio, le immagini sono presentati fianco a fianco (di solito su un monitor).
      1. Lenti prisma può essere purchèased da qualsiasi fornitore commerciale ottica, con montature in plastica.
      2. Ciascuno dei prismi di luce curva rendendola oggetti che sono fuori al lato sembrano essere dritto (Figura 6). Due prismi tale, orientati in direzioni opposte, agiscono nello stesso modo come uno stereoscopio specchio sarebbe - creano l'illusione che due immagini che sono, di fatto, fisicamente fianco a fianco si sovrappongono nello spazio 6.

        Figura 6
        Figura 6: occhiali Prism. Ogni prisma lente curve di luce, provocando gli stimoli che sono fisicamente fianco a fianco per apparire nella stessa posizione spaziale. Si noti che un divisore è necessaria per evitare ulteriori linee di visione.

      3. Si noti che quando si usano gli occhiali prisma, è comunque necessario utilizzare un divisore (vedi figura 4) come ogni occhio può vedere l'immagine dell'occhio altrui. Tuttavia, non è necessario preoccuparsi di regolare la distanza e la dimensione del display, come si farebbe con uno stereoscopio specchio (Figura 5), ​​ogni immagine ha una sola linea di visione di ogni occhio.
      4. I vantaggi e gli svantaggi di occhiali prisma sono simili a quelli di stereoscopi specchio, con una grande differenza: è facile da usare occhiali prisma in uno scanner MRI come occhiali e lenti possono essere di plastica e sono più compatti di uno stereoscopio specchio.
        Vantaggi:
        1. Immagini separate consentono l'impiego dei cromatica (colori) stimoli.
        2. Le immagini sono completamente separati e non puo 'sanguinare in' altro '(a differenza di occhialini rosso-blu).
        3. Preparazione stimolo è facile e semplice - le due immagini presentate fianco a fianco possono competere tra di loro.
        4. Occhiali Prism può essere facilmente utilizzato in uno scanner MRI.
        5. Occhiali Prism può essere utilizzato in combinazione con eye-tracking (anche se eye-tracker di calibrazione può essere difficile a causa della distorsione dell'immagine dell'allievo dalla lente).
        Svantaggi:
        1. Prism occhiali consentono solo per la presentazione degli stimoli piuttosto piccole, come solo la metà del campo visivo può essere usato per presentare ogni immagine, e la necessità di mantenere la convergenza stabili rende difficile agli stimoli presenti che sottendono più di pochi gradi di angolo visivo.
        2. Per gli stimoli di grandi dimensioni, o stimoli presentati lontano dalla fissazione, presentazione prisma può causare la distorsione dell'immagine.
        3. Occhiali prisma richiedono la stabilizzazione testa.
    4. Altri metodi, che non andrà in in dettaglio in questa sede, può richiedere costose attrezzature specializzate. Questi sono i seguenti:
      1. Occhiali Shutter: Questi sono gli occhiali a cristalli liquidi in cui ogni obiettivo può diventare opaco in modo indipendente. Rivalità binoculare può essere creato da opacità del cristallino si alternano rapidamente, in tempo con alternanza di immagini nella stessa posizione sul monitor.
      2. Display occhiali: in queste, ogni oculare è dotato di un display indipendente. Rivalità binoculare possono essere creati da mostrare immagini diverse nello stesso luogo in ogni schermata.

(3) Rappresentante risultati R: Considerazioni nella creazione di un display rivalità binoculare

Molte delle pubblicazioni in questo campo sono rivolti a un pubblico che è già molto familiarità con rivalità binoculare. Queste carte tendono così a non andare in determinati particolari l'esperienza di rivalità. Questo può essere fuorviante per un nuovo arrivato. Pertanto, qui ci esplicitamente descrivere alcune caratteristiche di rivalità.

  1. Soppressione incompleta: in rivalità ordinaria che coinvolgono le immagini con un contrasto quasi uguali, la soppressione spesso non è del tutto completa. L'immagine soppresso è spesso ancora un po 'visibile.
    1. Frammentario rivalità: la soppressione incompleta può verificarsi, ad esempio, attraverso piccole macchie di immagine soppressa essere dominante, un fenomeno noto come 'frammentario rivalità' (Figura 7, rif 8) che tende a verificarsi più grande è il rivaleggiando con le immagini sono, in tal casi, gli osservatori tendono a segnalare il dominio in base al quale le patch dominante dell'immagine aggiungere fino a coprire un'area maggiore. Quando questo è il caso, i criteri per la dichiarazione di una immagine dominante può variare notevolmente tra gli osservatori. Il modo migliore per evitare frammentario rivalità è quella di utilizzare piccoli stimoli (ad esempio, che sottendono 1 ° di angolo visivo o meno).

      Figura 7
      Figura 7: a fasi rivalità. In alcuni casi, uno degli stimoli dominerà alcune parti dell'immagine, mentre l'altro stimolo domina le altre parti. Tali frammentario rivalità può avvenire sia come una fase di transizione tra periodi in cui uno stimolo è completamente dominante o continuamente con nessuno stimolo riuscendo a dominare completamente.

    2. Ridotto apparente contrasto: Tha soppresso l'immagine è talvolta riferito di non essere del tutto soppresso, ma semplicemente per apparire un contrasto ridotto. Anche se ci sono affermazioni che in un qualsiasi punto nel campo visivo una sola immagine può essere dominante 9, tali punti possono essere abbastanza piccolo per una generale sensazione di vedere una piena, ma 'deboli' versione dell'immagine soppressa a verificarsi. Per la visualizzazione rivalità stesso, ridotto apparente contrasto può verificarsi per alcuni osservatori, ma non per gli altri.
    3. Immagini residue: in alcuni casi, quando si cambia lo stimolo presentato ad occhio soppresse possono formarsi. Per evitare questo, usare una maschera monoculare al termine della presentazione dello stimolo. In alternativa, nel caso di stimoli grata, impedire la formazione immagine residua cambiando la fase del reticolo (la posizione delle linee chiare e scure) ad un ritmo rapido, sia in modo casuale o avendo la mossa grate.
    4. Verifica indipendente di soppressione completa: Alla luce delle precedenti tre sotto-sezioni, è facile capire perché invisibilità completo dell'immagine soppressa non può essere assunto. Se si vuole segnalare che gli stimoli sono stati soppressi invisibile (per esempio, quando sostiene che l'elaborazione inconscia è verificato), è importante verificare in modo indipendente che gli osservatori non poté vedere l'immagine soppressa. Per fare questo, utilizzare a scelta forzata domande dopo ogni prova (cioè, "quale di queste due immagini è stato appena presentato?"), Per dimostrare che i tassi di successo sono in occasione 3,4. Come sopra-chance prestazioni può verificarsi anche in assenza di consapevolezza (ad esempio, come nel fenomeno della visione cieca, rif 10), misure aggiuntive come voti fiducia 11 o le scommesse sul precisione 12 dovrebbe idealmente essere impiegati.
  2. Garantire la completa soppressione: Se la domanda di ricerca riguarda come una manipolazione particolare colpisce la durata di dominio e di repressione, poi la rivalità binoculare del tipo descritto finora è più adatto. Tuttavia, invece di durata dominanza e repressione, molti ricercatori sono interessati ad esaminare se il contenuto dell'immagine soppresse possono essere elaborati. Come abbiamo visto, la completa soppressione è difficile da garantire con la normale rivalità binoculare. Pertanto, per affrontare le questioni della ricerca relativa al trattamento delle immagini soppressa, una forma di forte rivalità, noto come rimozione flash continuo (CFS), è più adatto 13.
    1. Per creare uno stimolo CFS, presentano un relativamente basso contrasto (ma ancora visibile) ad un occhio, che sarà l'immagine soppressa. Presentano un elevato contrasto, in rapida evoluzione dell'immagine per l'altro occhio, che sarà la maschera dominante CFS. Per essere efficace al massimo, la maschera CFS dovrebbe cambiare ad una velocità di 10-20 Hz..
    2. CFS può essere indotta utilizzando tutti i metodi per la creazione di rivalità che abbiamo descritto sopra. Quando si utilizza uno stereoscopio prisma a specchio o occhiali, maschere CFS composto di molti piccoli elementi colorati ("Mondrian") sono altamente efficaci (Figura 8). Quando si utilizza rosso-blu occhiali, la maschera CFS può essere composto da molti elementi (rettangoli, ellissi, linee, punti) che sono tutti dello stesso colore 14.

      Figura 8
      Figura 8: rimozione flash continuo (CFS). Un occhio (in questo caso, quello di destra) è mostrato un elevato contrasto dinamico stimolo. In questo esempio, questo stimolo è un'immagine composta da rettangoli in molti colori (un 'Mondrian'; diverse immagini di questo tipo si deve alternare a 10-20 Hz per garantire la soppressione). L'altro occhio è presentato con un basso contrasto dell'immagine, che possono rimanere soppresso per lunghi periodi (qualche minuto).

    3. CFS può sopprimere completamente l'immagine più debole per un tempo molto lungo (qualche minuto). Si noti che anche allora, l'immagine soppressa potrebbe occasionalmente 'sfondare', specialmente se si tratta di un quadro significativo: per esempio un volto. Pertanto, assicurarsi di regolare il livello di contrasto dell'immagine soppressa prima che l'esperimento comincia, per massimizzare le probabilità di completa soppressione.
    4. Come sopra dettagliato (risultati Rappresentante A: soppressione incompleta), per consentire di trarre conclusioni circa l'elaborazione inconscia dell'immagine soppressa nel CFS, verificare in modo indipendente che gli osservatori sono a caso quando si chiede che cosa è stato presentato agli occhi soppressa.
  3. L'esperienza di alternanze rivalità: La maggior parte delle ricerche pubblicate sulla rivalità riporta solo la durata dominanza e repressione, dando l'impressione che le alternanze tra l'immagine dominante e soppresse sono immediati, tutto o niente eventi. Ma questo non è il caso: Alternanze di solito sono graduali e può essere piuttosto lento, il che significa che un po 'di tempo di visualizzazione può essere ripreso da' mista 'fasi. La forma specifica di fasi miste varia tra osservatori e per diversi stimoli. Di seguito sono due forme comuni.
    1. Una fase mista può essere costituito l'immagine soppressa gradualmente diventando dominante mediante un numero crescente di patch dominante (frammentariorivalità, vedere i risultati Rappresentante A: soppressione incompleta) attraverso lo stimolo.
    2. Una fase mista può avvenire anche attraverso un 'ondata' di dominanza spazzare tutta l'immagine. Per indurre una tale onda, introdurre un incremento di contrasto ad una parte specifica dell'immagine soppressa (Figura 9, rif 15).

      Figura 9
      Figura 9: Viaggiare ondate di posizione dominante. Quando una delle due immagini è soppressa, aumentando il contrasto in una piccola regione provocherà un'ondata di posizione dominante a diffondere fuori da quella regione. Nelle immagini anulare, come quelli mostrati qui, la posizione dominante si diffonderà come indicato dalle frecce blu. Si noti che una volta l'incremento di contrasto è stata introdotta, non devono rimanere (il contrasto può tornare a quella originale, di basso livello) per l'ondata di dominio per essere iniziato.

(4) Rappresentante risultati B: Durata delle fasi di predominio in rivalità binoculare

Alternanze rivalità binoculare si verificano in modo casuale, indipendente-durata intervalli. Ciò significa che la durata dell'intervallo di dominio ultimi non prevedere per quanto tempo la prossima sarà. Se la durata dominio sono divise in scomparti, con una larghezza uguale (ad esempio, 500 ms), un istogramma che mostra quanti durata dominanza di ogni lunghezza si è verificato tende ad essere ben in forma con una distribuzione asimmetrica nota come funzione gamma 8.

In generale, gli effetti delle manipolazioni sperimentali sulle durate in rivalità tendono a manifestarsi nella forma del best-fit funzione gamma, il che significa che in ogni condizione di molti durata dominio diverso accadrà, ma la probabilità di queste potrebbe essere alterato dalla manipolazione .

I parametri specifici del best-fit funzione gamma differiscono tra osservatori diversi per lo stesso stimolo (Figura 10A) e tra i diversi stimoli per l'osservatore stesso.

Fattori come basso livello le due immagini 'caratteristiche sono noti per influenzare la durata relativa del loro dominio e periodi di soppressione 1. Per esempio, se le due immagini si differenziano per contrasto, più alto contrasto immagine avrà, in generale, durate più a lungo predominio, portando ad un best-fit distribuzione gamma con una media maggiore (Figura 10B). L'effetto delle funzioni cognitive di alto livello (come ad esempio l'attenzione su una delle immagini) su durate di predominio in rivalità è ancora controversa 16.

E 'possibile utilizzare i parametri della funzione gamma come variabili dipendenti in un esperimento, ma la relazione tra questi parametri e la forma della distribuzione non è facilmente trasparente. Di conseguenza, molti ricercatori preferiscono usare una misura di tendenza centrale più accessibile. Poiché la distribuzione gamma può essere molto asimmetrica, la durata mediana piuttosto che la media è spesso più rappresentativo dei risultati. Utilizzando la mediana di una distribuzione gaussiana non significa anche che se non c'è un gran numero di punti dati, i test statistici pertinenti dovrebbero essere non parametriche.


Figura 10
Figura 10: distribuzioni Gamma di durata dominanza. Gli istogrammi rappresentano la durata predominio cestinate, e le curve rappresentano il best-fit distribuzioni gamma di dati di ogni colore. Le distribuzioni stesso illustrano due diverse serie di possibili misure: (A) predominio due osservatori diversi 'durata in risposta agli stessi stimoli, o (B) L'effetto di stimolo caratteristiche differenti durate di dominanza. In questo caso, il rosso con cornice reticolo ha un contrasto più elevato, con conseguente predominio durata più a lungo e quindi a una distribuzione gamma con una mediana più alta.

Discussion

Abbiamo descritto la natura della rivalità binoculare, diversi metodi per la creazione di essa, e quali considerazioni devono essere prese in considerazione quando viene utilizzato. Come specificato nell'introduzione, l'uso appropriato di rivalità binoculare permette di affrontare sperimentalmente domande riguardanti il ​​luogo (o loci) di consapevolezza, la selezione percettiva e l'elaborazione inconscia. Per effettuare tali indagini correttamente, tuttavia, si deve essere consapevoli dei problemi, come l'importanza di mantenere convergenza stabili, e, se indagando l'elaborazione inconscia, la necessità di usare schermi che sono atte a produrre una completa soppressione.

Quando si sceglie il metodo da utilizzare al fine di creare rivalità, è importante tener conto dei vantaggi e svantaggi di ciascun metodo. Non ha senso, per esempio, nell'uso di rosso-blu occhiali se si è interessati ad usare multicolori stimoli, ma d'altra parte, questo metodo è probabilmente il più facile da utilizzare in uno scanner MRI. Allo stesso modo, uno stereoscopio specchio è un modo molto affidabile per garantire che immagini separate cadono corrispondente locations della retina, ma le regolazioni specifiche richieste per ogni osservatore e le difficoltà tecniche nel mettere uno stereoscopio in uno scanner MRI potrebbe rendere questo metodo meno attraente per alcuni studi.

Infine, è importante essere consapevoli delle caratteristiche dell'esperienza di rivalità binoculare al fine di impiegare le misure appropriate dipendente. Quando la domanda di ricerca riguarda l'elaborazione inconscia, la verifica indipendente che i partecipanti erano effettivamente a conoscenza del soppresso immagine è essenziale. Quando si è interessato a come una manipolazione sperimentale colpisce durata dominanza e la soppressione, può essere più illuminante di esaminare le (gamma-forma) la distribuzione delle durate e non solo una misura di tendenza centrale come la media o la mediana, e può essere importante di verificare se la osservatori esperti taglienti o graduale (frammentarie o wave-like) transizioni di posizione dominante.

Speriamo ricercatori interessati a impiegare questo fenomeno affascinante troveranno questa introduzione utile.

Disclosures

Nessun conflitto di interessi dichiarati.

Acknowledgments

Gli autori sono supportati da un International Brain Research Foundation Fellowship post-dottorato (DC); dottorato di formazione concedere T90 DA 022.763 (MA), e concedere NIH R01-EY017699 e NSF concedere BCS-0633281 (SK). Gli autori sono grati a Randolph Blake per gli utili commenti.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Mirror stereoscope
Prism goggles
Red-blue or red-green cellophane goggles
Computer monitor (optional)

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References

  1. Blake, R., Logothetis, N. K. Visual competition. Nat. Rev. Neurosci. 3, 13-21 (2002).
  2. Rees, G. Neuroimaging of visual awareness in patients and normal subjects. Curr. Op. Neurobiol. 11, 150-156 (2001).
  3. Bahrami, B., Carmel, D., Walsh, V., Rees, G., Lavie, N. Unconscious orientation processing depends on perceptual load. Journal of Vision. 8, 1-10 (2008).
  4. Bahrami, B., Carmel, D., Walsh, V., Rees, G., Lavie, N. Spatial attention can modulate unconscious orientation processing. Perception. 37, 1520-1528 (2008).
  5. Carmel, D., Walsh, V., Lavie, N., Rees, G. Right parietal TMS shortens dominance durations in binocular rivalry. Current Biology. Forthcoming Forthcoming.
  6. Schurger, A. A very inexpensive MRI-compatible method for dichoptic visual stimulation. J. Neurosci. Methods. 177, 199-202 (2009).
  7. Tong, F., Nakayama, K., Vaughn, J. T., Kanwisher, N. Binocular rivalry and visual awareness in human extrastriate cortex. Neuron. 21, 753-759 (1998).
  8. Kovacs, I., Papathomas, T. V., Ming, Y., Feher, A. When the brain changes its mind: interocular grouping during binocular rivalry. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 93, 15508-15511 (1996).
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  15. Wilson, H. R., Blake, R., Lee, S. Dynamics of travelling waves in visual perception. Nature. 412, 907-910 (2001).
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Comments

8 Comments

  1. DŒs anyone knows if it is possible, using continuous flash suppression, to use a video also for the non dominant eye? I mean to use a dynamic stimulus displaying a movement, for instance?
    Thanks a lot
    A. Curioni

    Reply
    Posted by: Arianna c.
    March 26, 2013 - 6:14 AM
  2. Hi Arianna,

    We have been able to suppress movies (up to 10 minutes continuous) using a variant of continuous flash suppression called binocular switch suppression (http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S004²698908000540). Overall, we have found suppression to be more stable using this technique. For movies, we had to lower the contrast greatly to ensure complete suppression. Feel free to e-mail me if you have more specific questions on what we did.

    Best,
    Mike Arcaro

    Reply
    Posted by: Michael A.
    March 26, 2013 - 10:42 AM
  3. Could you tell me where can I purchase a fully adjustable mirror stereoscope? The inner pair of mirrors of the common commercial ones seems not adjustable.
    Another questions is, is it necessary to adjust the prism goggle for each participant?

    Thank you!

    Shan

    Reply
    Posted by: Shan X.
    May 2, 2013 - 6:49 AM
  4. Hi Shan,

    We have used stereoscope and geoscope models from this company: http://www.stereoaids.com.au/
    Indeed, these are not fully adjustable, but I'm not sure why you would want / need to adjust the inner mirrors. You should be able to accomplish any field of view overlap with adjustments to the outer mirrors.

    As for adjusting the prism goggles for each participant, I'd recommend doing so. It might not be necessary, but getting the field of view to overlap in individual subjects will be more precise. Poor alignment of monocularly presented images will add unwanted noise to your experiment.

    Best,
    Mike

    Reply
    Posted by: Michael A.
    May 9, 2013 - 12:40 PM
  5. Very informative, thank you! I had some issues procuring decent prism goggles, the one in the video seemed ideal. Could you point me to a retailer please?

    Reply
    Posted by: shur s.
    May 12, 2013 - 10:14 AM
  6. Hi Shur,

    We were able to get our local eye shop to make us the prism lenses. I think your best bet will be talking to your local eye shop. You might have luck with a chain store such as LensCrafters, but they shot me down.

    It took some convincing with my local eye shop too. The lenses technically require a prescription. We were able to get the shop to make the lenses after providing a signed form saying these were for research purposes. Other shops should be able to do the same.

    When you ask for the glasses, request XX diopters of prism correction, base-out. We use 3.5 diopters. The eye shop should actually understand what you want if you just describe the prims glasses too. You should think about unit of diopter correction you want. Unlike the stereoscope, you won't be able to adjust the glasses. For this reason, I only use these prism glasses for fMRI experiments where I can't use the stereoscope. There is a really nice paper that discusses how to decide on what diopter strength you want:
    Schurger A (²009). A very inexpensive MRI-compatible method for dichoptic visual stimulation. J Neurosci Methods 177: 199-²0².

    Good luck!
    Mike

    Reply
    Posted by: Michael A.
    May 16, 2013 - 11:48 AM
  7. Dear Mike
    It is very helpful of your information, I also have some questions , when you use 3.5 diopters ,what the size of your stimilu picture? and the distance between the subject from the moniter? as you know,now many people are myopia, can we making prism glasses with myopia ?

    Reply
    Posted by: bruce w.
    July 17, 2013 - 11:28 AM
  8. Hi Bruce,

    I typically use stimuli 5 visual degrees in width. Subjects are typically between 45 and 60 cm away from the monitor (or projection screen for fMRI). With 3.5 diopters, I found it difficult to get stable fusion in most of my subjects when using larger stimulus widths. If you want to present wider stimuli, you could get prism glasses with a stronger diopter.

    As for mypoia, I have run several subjects (including myself) who are nearsighted without any problem, though they wear contact lenses during the experiment, not glasses. I have not looked into getting prism glasses that also correct for mypoia.

    Hope this is helpful!
    Mike

    Reply
    Posted by: Michael A.
    July 22, 2013 - 4:57 PM

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