L'Attentional Blink

Fonte: Laboratorio di Jonathan Flombaum—Johns Hopkins University

Affinché il riconoscimento di un determinato stimolo abbia luogo, l'attenzione visiva deve essere diretta verso tale stimolo. Per le prime parti del sistema visivo, gli oggetti non sono oggetti, sono raccolte di linee di caratteristiche visive, angoli, cambiamenti di trama, colore e luce. L'attenzione è la risorsa necessaria per l'elaborazione successiva al fine di riconoscere a cosa si aggiunge un determinato pacchetto di funzionalità. Questo rende l'attenzione un obiettivo centrale della ricerca. Una serie di domande particolarmente importante riguarda il modo in cui le persone sostengono l'attenzione, cioè la misura in cui possono mantenere continuamente un focus di attenzione da un momento all'altro. Ora è noto che un'attenzione sostenuta richiede un grande sforzo. Quando l'attenzione deve essere focalizzata molto rapidamente su qualcosa che si muove o cambia molto rapidamente, lo sforzo richiesto provoca un momentaneo calo dell'attenzione una volta che è disimpegnato. Questo tipo di calo di attenzione è chiamato battito di ciglia attenzionale. È come se il cervello lampeggiasse per un momento, spegnendo l'attenzione per riposare. Gli stimoli che appaiono durante un battito di ciglia attenzionale non saranno percepiti.

Nel 1992, un gruppo di ricercatori ha ideato un paradigma per studiare il battito di ciglia attenzionale, e il paradigma è diventato noto con lo stesso nome. ¹ Dimostra alcune delle sfide per mantenere l'attenzione focalizzata. Questo video dimostra come implementare il paradigma del battito di ciglia attenzionale al fine di studiare l'attenzione visiva sostenuta.

1. Attrezzatura

1. L'esperimento richiede un computer e un software di implementazione dell'esperimento come E-Prime o un ambiente di programmazione come MATLAB o PsychoPy.

2. Progettazione di stimoli e esperimenti

1. Questo esperimento si basa su una procedura sperimentale generale chiamata Rapid Serial Visual Presentation, RSVP in breve.
   1. Le basi di RSVP coinvolgono prove sperimentali in cui una serie di immagini viene mostrata rapidamente, una dopo l'altra. Le immagini di solito rimangono in un display per meno di 200 ms, prima di essere sostituite da un'altra immagine, rendendo difficile l'elaborazione estesa delle immagini.
2. Inizia creando un programma RSVP di base. Impostalo per presentare flussi di grandi lettere minuscole nere (carattere Helvetica) al centro del display, ognuna della durata di soli 50 ms. Le lettere dovrebbero occupare circa 2,5 pollici verticalmente e 1,5 pollici orizzontalmente. Nella Figura 1 schematizza una sequenza RSVP.

Figura 1: Nozioni di base sulla presentazione visiva seriale rapida (RSVP). Una serie di immagini viene mostrata in rapida successione, in questo caso, lettere minuscole ciascuna rimanendo per soli 50 ms prima di essere sostituite dalla lettera successiva.

3. Ora, per rendere questo un programma lampeggiante attenzionale, fai come segue:
   1. Fai prove lunghe 30 immagini,ad esempio. ci saranno 30 caratteri visualizzati, ciascuno per 50 ms, rendendo ogni prova 1,5 s totale.
   2. 28 dei caratteri di ogni prova sono lettere minuscole come appena descritto, ma due sono numeri.
   3. In ogni prova, seleziona in modo casuale i due numeri tra 1 e 9 da mostrare, ma assicurati anche che i due numeri in uno studio siano sempre diversi.
   4. Selezionare casualmente il luogo in cui il primo numero appare entro il limite^{dell'8 °} elemento presentato e del 20^° elemento presentato. In altre parole, in ogni prova, posiziona un numero da qualche parte tra^{l'8 °} e il^{20 °} posto RSVP.
   5. Il secondo numero appare ovunque tra immediatamente dopo la prima e sei posizioni dopo di esso. Poiché la posizione del secondo numero è definita rispetto al primo, queste sono chiamate posizioni di ritardo. Il secondo numero può avere una posizione di ritardo compresa tra 1 e 6. Infatti, nel corso dell'intero esperimento ci sarà un numero uguale di ciascuna delle posizioni di ritardo tra 1 e 6. Nella Figura 2 schematizza il concetto di posizione di ritardo.
   6. Programma l'esperimento per includere 180 prove totali, 30 ciascuna per ogni posizione di ritardo, 1-6.
   7. Alla fine di ogni prova, lo schermo dovrebbe leggere "Primo? Secondo?", come mostrato nella Figura 2, per spingere l'osservatore a riportare i numeri che ha visto durante il processo.
   8. Infine, imposta il programma per produrre un foglio di calcolo di output che riporti tutti i dati rilevanti. Ogni riga del file corrisponde al contenuto di una singola prova e deve includere le seguenti informazioni, come mostrato nella Figura 3:il numero di prova, la posizione del primo numero nel flusso RSVP, la posizione di ritardo del secondo numero, la vera identità del primo numero, la vera identità del secondo numero, la vera identità del secondo numero, e la pressione del tasto effettuata dal partecipante per identificare il primo numero, e lo stesso per il secondo.

Figura 2: Metodi per il battito di ciglia attenzionale. Una schermata pronta è seguita da un flusso RSVP composto principalmente da lettere, 30 immagini in totale. Incorporati tra le lettere ci sono due numeri. Il primo numero appare ovunque tra^{l'8 °} e il^{20 °} posto nel flusso. La posizione del secondo numero è chiamata ritardo e definita rispetto all'aspetto del primo numero in modo tale che dopo il primo immediatamente viene chiamato ritardo 1, il ritardo di posizione successivo 2 e così via. L'esperimento consiste in 30 prove a ciascuno dei ritardi 1-6.

Figura 3: Organizzazione di una tabella di output dei dati per un esperimento di lampeggiamento attenzionale. Ogni riga corrisponde a una prova dell'esperimento. I parametri importanti da registrare sono la posizione del primo numero nel flusso (un valore compreso tra 8 e 20), il ritardo fino al secondo numero (un valore compreso tra 1 e 6), l'identità dei due numeri mostrati e le risposte fornite dal partecipante alla fine dello studio.

3. Esecuzione dell'esperimento

1. Per un esperimento completo, è ideale testare tra 10-20 partecipanti, ma il risultato di questo esperimento dovrebbe essere evidente nei dati della maggior parte dei singoli partecipanti.
2. Per testare un partecipante, siediti davanti al monitor del computer in modo che lo schienale della sua sedia sia a circa 60 cm di distanza.
3. Spiega loro le istruzioni come segue:
   1. "Questo esperimento è progettato per indagare la velocità dell'attenzione umana. Ogni prova sarà più o meno la stessa. Vedrai una schermata con la parola'Pronto?' su di esso. Lo schermo rimarrà tale finché non si preme la barra spaziatrice per avviare una prova. Una volta avviata una prova, vedrai una serie di lettere minuscole apparire rapidamente al centro dello schermo nel corso di 1,5 secondi. Due numeri appariranno incorporati tra le lettere. Appariranno in posizioni casuali e non necessariamente immediatamente l'uno dopo l'altro. Il tuo compito è prestare molta attenzione alla sequenza di lettere e cercare di riconoscere le due lettere che appaiono. Alla fine di una prova, ti verrà richiesto di inserire i numeri che ritieni siano apparsi e, nell'ordine in cui pensi di averli visti, il primo, seguito dal secondo. Ci saranno 180 prove in totale, quindi l'esperimento dovrebbe durare solo 5-10 minuti. È molto importante, tuttavia, che tu faccia del tuo meglio. Se non sei sicuro dell'identità di un numero in qualsiasi prova, indovina. Qualche domanda?"
4. Dopo aver risposto a qualsiasi domanda, inizia l'esperimento per il partecipante, osservando come completano alcune prove nel caso in cui sorgano ulteriori domande. Quindi lasciare che il partecipante completi l'esperimento.

4. Analisi dei risultati

1. La prima cosa da fare per analizzare i risultati è aggiungere due colonne al foglio di calcolo dei dati ora popolato, una colonna chiamata Accuratezza 1 e una chiamata Accuratezza 2, intesa a indicare se il partecipante ha identificato correttamente il numero in ogni posizione in quella prova. Confronta il numero effettivo che è apparso in ogni prova con la risposta data, riempiendo la colonna con un 1 per una risposta corretta e uno 0 per una risposta errata. La Figura 4 mostra come dovrebbe apparire la tabella a questo punto.

Figura 4: Output di dati popolato per un esperimento di lampeggiamento attenzionale. Le colonne Accuratezza 1 e Accuratezza 2 riportano se la risposta inserita da un partecipante corrisponde alle identità effettive del numero presentato durante ogni prova. 1 indica una risposta corretta e 0 indica una risposta errata.

2. Ora calcola l'accuratezza complessiva della risposta per il partecipante per il primo numero. A tale scopo, calcolare la media dei numeri nella colonna Accuratezza 1 del foglio di calcolo. Questo dovrebbe essere molto alto, tra 0,90 e 1.
3. Infine calcola l'accuratezza media della risposta per ciascuna delle sei posizioni di ritardo per il secondo numero.

Precisione media della risposta del grafico per il primo numero, insieme alla precisione della risposta per il secondo numero in funzione della posizione di ritardo. La Figura 5 mostra un esempio.

Figura 5: Risultati di un esperimento di lampeggiamento attenzionale. Come mostrato, i partecipanti sono generalmente in grado di riportare il primo numero in una sequenza con una precisione molto elevata, qui circa 0,97. Quando un secondo numero appare immediatamente, le prestazioni non sono così buone, ma ancora molto alte, un fenomeno chiamato lag 1 risparmiando. Nella seconda e terza posizione di ritardo, tuttavia, le prestazioni tendono ad essere molto scarse. Questo è chiamato il battito di ciglia attenzionale, l'idea è che l'attenzione è radunata per elaborare rapidamente il primo numero, e poi diventa momentaneamente non disponibile - come lampeggiare gli occhi - prima che possa essere nuovamente impegnata a riconoscere un secondo numero. I risultati suggeriscono che l'attenzione fortemente focalizzata può essere sostenuta, ma solo con brevi interruzioni a seguito di periodi di elaborazione intensiva.

Il grafico può essere generato per ogni partecipante o mediato tra un gruppo di partecipanti. Come mostrato nella figura, il modello di prestazioni è che i partecipanti tendono ad essere molto accurati riportando l'identità del primo numero in ogni studio. Ciò dimostra che anche se il numero appare molto brevemente, in una posizione imprevedibile e incorporato tra le lettere, l'attenzione focalizzata può supportare l'elaborazione e il riconoscimento dettagliati. Anche i numeri immediatamente successivi vengono elaborati in modo accurato, come dimostrato dalle prestazioni relativamente elevate per i numeri di ritardo 1. Questo è noto come lag 1 sparing. Si pensa che poiché l'attenzione focalizzata rimane impegnata durante questo periodo, la rapida comparsa del numero successivo consente di elaborarla. Tuttavia, ai ritardi 2 e 3, le prestazioni sono notevolmente compromesse. Questo è il fenomeno noto come battito di ciglia attenzionale.

L'idea è che dopo l'elaborazione del primo numero, l'attenzione diventa temporaneamente disimpegnata come lampeggiare gli occhi. Ricorda, i numeri mostrati nei ritardi 2 e 3 durano per tutti i 50 ms ciascuno, non molto tempo. Capita solo che appaiano durante un breve periodo in cui l'attenzione si disimpegna. Tuttavia, si riattiva rapidamente per supportare un rapido miglioramento delle prestazioni durante i ritardi 4, 5 e 6. Presi insieme, questi risultati dimostrano il potere e i limiti dell'attenzione visiva sostenuta. L'attenzione può essere sostenuta per trovare e identificare numeri di stimoli brevi e posizionati in modo imprevedibile. L'elaborazione intensiva è seguita da una breve tregua, limitando temporaneamente la capacità di riconoscere gli oggetti.

Come molti altri compiti di laboratorio per lo studio dell'attenzione, il battito di ciglia attenzionale è diventato uno strumento comune negli studi sul danno cerebrale, così come negli studi che utilizzano tecniche di neuroimaging per indagare le aree cerebrali coinvolte nel controllo e nel coordinamento dell'attenzione.

Il paradigma del battito di ciglia attenzionale è stato anche usato per indagare il tipo di cose che possono catturare automaticamente l'attenzione, e anche come l'ansia e altri problemi di salute mentale possono causare un'attenzione deviata. Questi studi usano lo stesso paradigma appena descritto, solo con immagini di immagini del mondo reale invece di lettere. Il compito di un partecipante sarebbe quello di rilevare qualsiasi immagine ruotata in una posizione insolita, segnalando alla fine della prova se l'immagine ruotata era una scena interna o esterna. La Figura 6A mostra un esempio di questo paradigma di base e la Figura 6B mostra quindi come il paradigma viene utilizzato per chiedere se qualcosa cattura automaticamente l'attenzione.

Figura 6. Metodi per il battito di ciglia attenzionale indotto dalle emozioni. Il pannello A mostra una procedura RSVP generale con immagini fotografiche. Il compito è quello di rilevare l'immagine nel flusso che viene ruotato (chiamato bersaglio) e, alla fine della prova, di segnalare se quell'immagine era una scena interna o esterna. Il pannello B mostra come questi metodi vengono utilizzati per produrre un battito di ciglia attenzionale indotto dalle emozioni. Prima della comparsa del bersaglio, viene mostrato un induttore emotivo, qui un ragno, un oggetto su cui molte persone esprimono paura e ansia e che tende ad attirare l'attenzione. Il bersaglio viene quindi mostrato al ritardo 2 rispetto all'induttore emotivo. Sebbene l'induttore sia irrilevante per il compito, se attira sufficientemente l'attenzione, produrrà un battito di ciglia attenzionale e i partecipanti avranno difficoltà a rilevare il bersaglio ruotato, evidenziato da rapporti interni / esterni imprecisi.

Nella Figura 6B, uno spider viene mostrato nel flusso RSVP prima della destinazione. In effetti, il bersaglio viene mostrato al ritardo 2 rispetto all'immagine del ragno. Il ragno non è rilevante per il compito, ma la paura dei ragni è comune. Se il sistema visivo è sintonizzato per rilevare ed elaborare automaticamente gli spider, la presenza di quell'immagine nel flusso produrrebbe un battito di ciglia attenzionale. In effetti, questo è ciò che è stato trovato: ragni, serpenti e altre immagini minacciose catturano automaticamente l'attenzione, producendo un battito di ciglia attenzionale indotto dalle emozioni.

I ricercatori hanno anche usato questo paradigma per indagare le differenze tra le persone con fobie gravi e quelle con la solita antipatia verso i ragni. In questo caso, il paradigma è invertito. Viene presentato un bersaglio e viene mostrato un ragno al ritardo 2. Il ragno è visto o è reso invisibile a causa del battito di ciglia attenzionale? Per la maggior parte delle persone, la percezione del ragno è bloccata dal battito di ciglia attenzionale. Ma per gli individui con aracnofobia, il ragno è visto, anche in posizioni di ritardo che dovrebbero soffrire di un battito di ciglia. Ciò suggerisce che una fobia fa sì che alcuni stimoli abbiano un forte attirare l'attenzione, anche quando l'attenzione sarebbe altrimenti disimpegnata.

1. Raymond, J. E., Shapiro, K. L., & Arnell, K. M. (1992). Temporary suppression of visual processing in an RSVP task: An attentional blink?. Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance, 18(3), 849