Ricerca visiva di caratteristiche e congiunzioni

Fonte: Laboratorio di Jonathan Flombaum—Johns Hopkins University

In che modo le persone trovano oggetti in scene visive disordinate? Pensa, ad esempio, a cercare le chiavi su una scrivania disordinata, trovare la frutta più matura al supermercato, localizzare la tua auto quando non riesci a ricordare dove l'hai parcheggiata o trovare un vecchio amico al gate di uscita dell'aeroporto. Chiaramente, una comprensione della percezione visiva giocherà un ruolo in qualsiasi risposta e, più specificamente, una comprensione dell'attenzione visiva sarà cruciale.

L'attenzione visiva si riferisce alla capacità di concentrarsi solo su una parte di un'immagine, raccogliendo le proprie risorse di elaborazione in modo selettivo per determinare se la cosa cercata - il bersaglio, nel gergo sperimentale standard - è presente. Per studiare la ricerca e l'attenzione, gli psicologi sperimentali hanno sviluppato un paradigma ampiamente utilizzato noto (non sorprendentemente) come ricerca visiva.

Gli psicologi hanno anche motivato una grande quantità di ricerche con l'intuizione che qualsiasi buona teoria della ricerca avrà, per spiegare perché alcune cose sono facili da trovare e altre sono difficili da trovare. Quindi, nel contesto del paradigma della ricerca visiva, gli psicologi percettivi si sono spesso concentrati sul contrasto delle ricerche facili con quelle più difficili. Il contrasto più influente è tra ciò che i ricercatori chiamano una ricerca di funzionalità e una ricerca di congiunzione.

1. Design dello stimolo

1. L'esperimento include due tipi di prove. Nella metà delle prove, le prove di ricerca delle funzionalità, ai partecipanti verrà chiesto di trovare una barra rossa tra quelle blu. Quindi esegui il rendering di un set di 40 display, posizionando la barra rossa in modo casuale in ciascuno e posizionando casualmente anche 3, 6, 9 o 12 barre blu. Il numero di barre blu è il carico del distrattore. Ci sarà un numero uguale di prove (10 in questo caso) per ogni carico.
2. L'esperimento richiede anche prove target assenti, prove che non includono il target di ricerca, in questo caso, la barra rossa. Fai anche 40 di questi, di nuovo, inclusi 10 per ogni carico di distrazione. Le prove target presenti e assenti, per carico, dovrebbero assomigliare agli esempi mostrati nella Figura 1.
   
   Figura 1: Visualizzazioni di esempio per la ricerca visiva a comparsa. La riga superiore mostra le prove con un target, una singola barra rossa, presente. La riga inferiore mostra le prove senza un obiettivo o il bersaglio assente. Il numero di non bersagli, che sono distrattori, aumenta da sinistra a destra.
3. L'altra metà delle prove comporterà la ricerca di congiunzione. In questo caso, gli osservatori cercheranno una barra rossa orientata a -45°(cioè, inclinata a sinistra, invece che a destra). Anche in questo caso, il carico del distrattore varierà, inclusi 3, 6, 9 o 12. Ma in questo caso, i distrattori saranno disponibili in due tipi: barre blu con un angolo di -45 ° e barre rosse con un angolo di +45 °(cioè, inclinate a destra). Ogni prova includerà entrambi i tipi di distrattori e, ancora una volta, ci saranno anche studi mirati assenti (Figura 2).
   
   Figura 2: Visualizzazioni di esempio per la ricerca visiva congiunta. La riga superiore mostra le prove con un bersaglio, una barra rossa orientata a sinistra, presente. La riga inferiore mostra le prove senza un obiettivo o il bersaglio assente. Il numero di non bersagli, che sono distrattori, aumenta da sinistra a destra.

2. Procedura

1. Esegui le versioni di prova della ricerca delle funzionalità e della ricerca congiunta in blocchi separati. Alcuni partecipanti eseguono prima la funzione e gli altri eseguono prima la congiunzione. La procedura di base è la stessa per entrambi i tipi di prove.
2. Per sequenziare l'esperimento, interlasci in modo casuale prove presenti / assenti e carichi di distrazione, in modo che l'esperimento comprenda una sequenza di prove imprevedibili.
3. In ogni prova, mostra gli stimoli fino a quando il partecipante indica se un bersaglio è presente o assente in quello studio. Assegna una chiave, la chiave 'M' per presentare le risposte e la chiave 'Z' alle risposte assenti.
4. Fare in modo che il partecipante risponda il più rapidamente possibile, ma senza commettere errori.
5. Utilizzando un pacchetto software sperimentale, come ePrime, o un ambiente di programmazione come MATLAB, registrare la risposta del partecipante su ogni prova, insieme al tempo di risposta. In questo modo, puoi verificare che il partecipante abbia risposto correttamente e anche vedere quanto tempo ha impiegato.

3. Analisi

1. Alla fine dell'esperimento, emetti i dati in un foglio di calcolo. Includi se i partecipanti hanno risposto correttamente, il loro tempo di risposta e i parametri di ogni prova, ad esempio, era uno studio presente o assente, nel blocco di ricerca di funzionalità o congiunzione e con quanti distrattori.
2. Media insieme i tempi di risposta del partecipante in tutti gli studi target presenti, in funzione della condizione (caratteristica vs congiunzione) e del carico del distrattore.
3. Si noti che i risultati degli studi target assenti non vengono analizzati. Questi sono inclusi perché, altrimenti, il partecipante potrebbe semplicemente premere "presente" su ogni prova senza mai trovare l'obiettivo. Guarda le prestazioni complessive, però, per assicurarti che il partecipante stia prestando attenzione e facendo del suo meglio. Generalmente, se un partecipante ha meno del 75% di correttezza negli studi assenti, i suoi dati sui tempi di risposta non vengono analizzati.
4. Le principali domande analitiche riguardano le differenze nei tempi di risposta tra le prove di congiunzione e di ricerca delle funzionalità. I tempi di risposta dovrebbero diventare considerevolmente più lunghi per le prove di ricerca di congiunzione con l'aumentare del carico del distrattore. Ma dovrebbero essere relativamente inalterati nelle prove di ricerca delle funzionalità.

Si noti che i tempi di risposta nelle versioni di prova della ricerca di funzionalità non sono relativamente influenzati dal carico del distrattore (Figura 3). Al contrario, i tempi di risposta della ricerca di congiunzione aumentano linearmente. In effetti, la pendenza di tale funzione descrive la quantità di tempo di ricerca extra che richiede, in media, per ogni distrattore aggiuntivo nella scena. In questo caso, sembra circa 50 ms per elemento. Allo stesso modo, entrambe le ricerche richiedono circa 200 ms con solo tre distrattori presenti. Ciò suggerisce che è necessaria una quantità uniforme di tempo per iniziare una ricerca e dare una risposta.

La differenza tra la ricerca di funzionalità e congiunzione suggerisce come una delle sfide affrontate dal sistema visivo umano implichi la messa insieme di diversi tipi di informazioni. Trovare una barra rossa tra tutte quelle blu è facile , salta fuori - perché solo un tipo di informazione è rilevante: il colore. Ma trovare qualcosa che sia definito da più tipi diversi di funzionalità, in questo caso orientamento e colore, richiede un'attenzione focalizzata per aiutare a legare insieme tali caratteristiche.

Figura 3: Tempi di risposta in funzione del carico del distrattore negli studi target presenti. Le condizioni di ricerca delle funzionalità e di ricerca di congiunzione sono mostrate rispettivamente in cerchi verdi e triangoli gialli.

Nel mondo reale, capire come funziona la ricerca visiva ha molte applicazioni importanti. Ad esempio, i principali programmi di ricerca stanno attualmente applicando una comprensione della ricerca visiva in laboratorio per comprendere e migliorare il modo in cui i medici cercano determinate firme rivelatrici quando guardano una radiografia o una risonanza magnetica. Programmi di ricerca simili esaminano il modo in cui il personale della TSA cerca attraverso le scansioni dei bagagli dei passeggeri all'aeroporto e persino come gli atleti localizzano i loro compagni di squadra su un campo.