Méthodes de présentation d'objets du monde réel dans des conditions de laboratoire contrôlées
Summary
Nous décrivons des méthodes pour présenter des objets du monde réel et apparions des images des mêmes objets dans des conditions expérimentales étroitement contrôlées. Les méthodes sont décrites dans le contexte d’une tâche de prise de décision, mais la même approche du monde réel peut être étendue à d’autres domaines cognitifs tels que la perception, l’attention et la mémoire.
Abstract
Notre connaissance de la vision de l’objet humain repose presque exclusivement sur des études dans lesquelles les stimuli sont présentés sous forme d’images bidimensionnelles informatisées (2-D). Dans la vie quotidienne, cependant, les humains interagissent principalement avec des objets solides du monde réel, pas des images. Actuellement, nous savons très peu de choses sur la question de savoir si les images d’objets déclenchent des processus comportementaux ou neuronaux similaires, tout comme les exemples du monde réel. Ici, nous présentons des méthodes pour amener le monde réel dans le laboratoire. Nous détaillons les méthodes de présentation de stimuli réels riches et écologiquement valides dans des conditions d’observation étroitement contrôlées. Nous décrivons comment faire correspondre étroitement l’apparence visuelle des objets réels et de leurs images, ainsi que de nouveaux appareils et protocoles qui peuvent être utilisés pour présenter des objets réels et des images informatisées sur des essais successivement entrelacés. Nous utilisons un paradigme de prise de décision comme exemple de cas dans lequel nous comparons la volonté de payer (WTP) pour les vraies collations par rapport aux images 2D des mêmes articles. Nous montrons que le WTP augmente de 6,6 % pour les aliments présentés comme des objets réels par rapport aux images colorées 2D haute résolution des mêmes aliments, ce qui suggère que les vrais aliments sont perçus comme étant plus précieux que leurs images. Bien que la présentation de stimuli d’objets réels dans des conditions contrôlées présente plusieurs défis pratiques pour l’expérimentateur, cette approche élargira fondamentalement notre compréhension des processus cognitifs et neuronaux qui sous-tendent les processus naturalistes vue.
Introduction
La valeur translationnelle de la recherche primaire dans la perception et la cognition humaines dépend de la mesure dans laquelle les résultats se transfèrent aux stimuli et aux contextes du monde réel. Une question de longue date concerne la façon dont le cerveau traite les entrées sensorielles du monde réel. Actuellement, la connaissance de la cognition visuelle est basée presque exclusivement sur des études qui se sont appuyées sur des stimuli sous la forme d’images bidimensionnelles (2-D), généralement présentées sous forme d’images informatisées. Bien que l’interaction image est de plus en plus fréquente dans le monde moderne, les humains sont des observateurs actifs pour qui le système visuel a évolué pour permettre la perception et l’interaction avec des objets réels, pas des images1. Jusqu’à présent, l’hypothèse générale dans les études de la vision humaine a été que les images sont équivalentes, et les procurations appropriées pour, les affichages d’objets réels. Actuellement, cependant, nous savons étonnamment peu de choses sur la question de savoir si les images déclenchent efficacement les mêmes processus cognitifs sous-jacents que les objets réels. Par conséquent, il est important de déterminer dans quelle mesure les réponses aux images sont semblables ou différentes de celles obtenues par leurs homologues du monde réel.
Il existe plusieurs différences importantes entre les objets réels et les images qui pourraient conduire à des différences dans la façon dont ces stimuli sont traités dans le cerveau. Lorsque nous regardons des objets réels avec deux yeux, chaque œil reçoit des informations à partir d’un point de vue horizontal légèrement différent. Cet écart entre les différentes images, connu sous le nom de disparité binoculaire, est résolu par le cerveau pour produire un sens unitaire de la profondeur2,3. Les indices de profondeur dérivés de la vision stéréoscopique, ainsi que d’autres sources telles que la parallaxe de mouvement, transmettent des informations précises à l’observateur sur la distance égocentrique de l’objet, son emplacement et sa taille physique, ainsi que sa géométrie tridimensionnelle (3-D) structure de forme4,5. Les images planaires d’objets ne transmettent pas d’informations sur la taille physique du stimulus, car seule la distance par rapport au moniteur est connue par l’observateur, et non par la distance de l’objet. Bien que les images 3D d’objets, tels que les stéréogrammes, se rapprochent de plus près de l’apparence visuelle des objets réels, ils n’existent pas dans l’espace 3D, ni ne permettent de véritables actions motrices telles que la saisie avec les mains6.
Les défis pratiques de l’utilisation de stimuli d’objets réels dans des contextes expérimentaux
Contrairement aux études de la vision d’image dans laquelle la présentation de stimulus est entièrement contrôlée par ordinateur, travailler avec des objets réels présente une gamme de défis pratiques pour l’expérimentateur. La position, l’ordre et le moment des présentations d’objets doivent être contrôlés manuellement tout au long de l’expérience. Travailler avec des objets réels (contrairement aux images) peut impliquer un engagement de temps significatif en raison de la nécessité de recueillir7,8,9 ou faire10 objets, mettre en place les stimuli avant l’expérience, et de présenter le objets manuellement pendant l’étude. En outre, dans les expériences qui sont conçus pour comparer, directement, les réponses à des objets réels avec des images, il est essentiel de correspondre étroitement à l’apparence des stimuli dans les différents formats d’affichage8,9. Les paramètres de stimulation, les conditions environnementales, ainsi que la randomisation et le contrepoids des stimuli réels d’objets et d’images, doivent tous être contrôlés avec soin afin d’isoler les facteurs causals et d’exclure d’autres explications pour les effets observés.
Les méthodes détaillées ci-dessous pour présenter des objets réels (et des images assorties) sont décrites dans le contexte d’un paradigme de prise de décision. L’approche générale peut toutefois être étendue pour examiner si le format de stimulation influence d’autres aspects de la cognition visuelle tels que la perception, la mémoire ou l’attention.
Les objets réels sont-ils traités différemment des images ? Un exemple de cas de la prise de décision
L’inadéquation entre les types d’objets que nous rencontrons dans des scénarios réels par rapport à ceux examinés dans des expériences de laboratoire est particulièrement évidente dans les études sur la prise de décision humaine. Dans la plupart des études de choix diététique, les participants sont invités à porter des jugements sur les grignotines qui sont présentées comme des images 2D colorées sur un moniteur d’ordinateur 11,12,13,14. En revanche, les décisions quotidiennes concernant les aliments à manger sont généralement prises en présence de vrais aliments, comme au supermarché ou à la cafétéria. Bien que dans la vie moderne, nous regardions régulièrement des images de grignotines (c.-à-d. sur les panneaux d’affichage, les écrans de télévision et les plateformes en ligne), la capacité de détecter et de réagir de façon appropriée à la présence d’aliments réels à forte densité énergétique peut s’adapter à une évolution perspective parce qu’elle facilite la croissance, l’avantage concurrentiel et la reproduction15,16,17.
Les résultats de la recherche dans les études scientifiques sur la prise de décision et le choix alimentaire ont été utilisés pour orienter les initiatives de santé publique visant à freiner l’augmentation des taux d’obésité. Malheureusement, ces initiatives semblent avoir rencontré peu ou pas de succèsmesurable18,19,20,21. L’obésité demeure un facteur important de la charge mondiale d’une maladie22 et est liée à toute une gamme de problèmes de santé connexes, y compris les maladies coronariennes, la démence, le diabète de type II, certains cancers et l’augmentation du risque global de morbidité22. ,23,24,25,26,27. La forte augmentation de l’obésité et des conditions de santé associées au cours des dernières décennies28 a été liée à la disponibilité d’aliments bon marché et riches en énergie18,29. En tant que tel, il ya un intérêt scientifique intense à comprendre les systèmes cognitifs et neuronaux sous-jacents qui régulent les décisions alimentaires quotidiennes.
S’il existe des différences dans la façon dont les aliments dans différents formats sont traités dans le cerveau, alors cela pourrait fournir un aperçu des raisons pour lesquelles les approches de santé publique pour lutter contre l’obésité ont été infructueuses. Malgré les différences entre les images et les objets du monde réel, décrits ci-dessus, étonnamment peu est connu quant à savoir si les images de grignotines sont traitées de la même façon que leurs homologues du monde réel. En particulier, on sait peu de choses sur la question de savoir si les aliments réels sont perçus comme plus précieux ou plus assainis que les images appariées des mêmes articles. Les premières études comportementales classiques ont constaté que les jeunes enfants étaient capables de retarder la gratification dans le contexte des images colorées en 2D des grignotines30, mais pas quand ils ont été confrontés à de vrais grignotines31. Cependant, peu d’études ont examiné chez les adultes si le format dans lequel une collation est affichée influence la prise de décision ou l’évaluation12,32,33 et une seule étude à ce jour, de notre laboratoire, a testé cette lorsque les paramètres de stimulation et les facteurs environnementaux sont appariés selon les formats7. Ici, nous décrivons des techniques et des appareils novateurs pour déterminer si la prise de décision chez les observateurs humains en bonne santé est influencée par le format dans lequel les stimuli sont affichés.
Notre étude7 a été motivée par une expérience précédente menée par Bushong et ses collègues12 dans lequel les étudiants d’âge collégial ont été invités à placer des offres monétaires sur une gamme de grignotines de tous les jours en utilisant une tâche d’appel d’offres Becker-DeGroot-Marschak (BDM) 34. À l’aide d’une conception entre les sujets, Bushong et ses collègues12 ont présenté les grignotines dans l’un des trois formats : les descripteurs de texte (c.-à-d. « Snickers bar »), les images de couleur 2D ou les vrais aliments. Les soumissions moyennes pour les collations (en dollars) ont été comparées entre les trois groupes participants. Étonnamment, les élèves qui ont vu de vrais aliments étaient prêts à payer 61 % de plus pour les articles que ceux qui ont vu les mêmes stimuli que les images ou les descripteurs de texte – un phénomène que les auteurs ont appelé « l’effet d’exposition réelle »12. Toutefois, les participants aux conditions de texte et d’image ont rempli la tâche d’appel d’offres dans un cadre de groupe et ont entré leurs réponses via des terminaux informatiques individuels; inversement, ceux qui étaient affectés à l’état alimentaire réel accomplisssent la tâche en tête-à-tête avec l’expérimentateur. L’apparition des stimuli dans les conditions réelles et d’image était également différente. Dans l’état alimentaire réel, les aliments ont été présentés à l’observateur sur un plateau d’argent, tandis que dans l’état de l’image les stimuli ont été présentés comme des images rognés à l’échelle sur un fond noir. Par conséquent, il est possible que les différences entre les participants, les conditions environnementales ou les différences liées au stimulus aient pu donner lieu à des soumissions gonflées pour les vrais aliments. À la suite de Bushong, et coll.12, nous avons examiné si les vrais aliments sont évalués plus que des images 2D de la nourriture, mais de façon critique, nous avons utilisé une conception à l’intérieur des sujets dans laquelle les facteurs environnementaux et liés au stimulus ont été soigneusement contrôlés. Nous avons développé une platine sur mesure dans laquelle les stimuli dans chaque format d’affichage pourraient être entrelacés au hasard d’un essai à l’autre. La présentation et le calendrier des mesures de stimulation étaient identiques dans les essais d’objets et d’images réels, ce qui réduisait la probabilité que les participants puissent utiliser différentes stratégies pour effectuer la tâche dans les différentes conditions d’affichage. Enfin, nous avons contrôlé soigneusement l’apparition des stimuli dans l’objet réel et les conditions d’image de sorte que les vrais aliments et les images ont été assortis étroitement pour la taille apparente, la distance, le point de vue et le fond. Il est probable qu’il y ait d’autres procédures ou mécanismes qui pourraient permettre de randomiser les formats de stimulation à travers les essais, mais notre méthode permet de présenter de nombreux objets (et images) dans une succession interenchère relativement rapide. D’un point de vue statistique, cette conception maximise la puissance pour détecter des effets significatifs plus que ce qui est possible en utilisant des conceptions entre sujets. De même, les effets ne peuvent pas être attribués à des différences a-priori dans la volonté de payer (WTP) entre les observateurs. Il est, bien sûr, le cas que dans les conceptions dans les sujets ouvrir la possibilité de caractéristiques de la demande. Cependant, dans notre étude, les participants ont compris qu’ils pouvaient « gagner » un aliment à la fin de l’expérience, quel que soit le format d’affichage dans lequel il figurait dans la tâche d’appel d’offres. Les participants ont également été informés que la réduction arbitraire des enchères (c.-à-d. pour les images) réduirait leurs chances de gagner et que la meilleure stratégie pour gagner l’article désiré est d’enchérir sa valeur réelle34,35,36 . Le but de cette expérience est de comparer WTP pour les aliments réels par rapport aux images 2D à l’aide d’une tâche d’appel d’offres BDM34,35.
Protocol
Representative Results
Discussion
L’objectif principal de l’article actuel est de faciliter les études futures de la vision des objets du « monde réel » en fournissant des informations détaillées sur la façon de présenter un grand nombre d’objets (et d’images) du monde réel dans des conditions expérimentales contrôlées. Nous présentons une approche écologiquement valable pour étudier les facteurs qui influencent le choix alimentaire et l’évaluation des aliments. Nous décrivons les méthodes employées dans une étude récente de la prise…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ce travail a été soutenu par des subventions à J.C. Snow du National Eye Institute des National Institutes of Health (NIH) sous le numéro de prix R01EY026701, la National Science Foundation (NSF) [subvention 1632849] et l’Infrastructure de recherche translationnelle clinique Réseau [subvention 17-746Q-UNR-PG53-00]. Le contenu est uniquement de la responsabilité des auteurs et ne représente pas nécessairement les vues officielles des NIH, NSF ou CTR-IN.
Materials
| EOS Rebel T2i Body Camera | Canon | 4462B001 | |
| MATLAB | MathWorks | R2017b | Computer programming software. Download this additional free toolbox: PsychToolbox 3.0.14 |
| Photoshop | Adobe | CS6 | |
| PLATO Visual Occlusion Glasses | Translucent Technologies Inc. | N/A | |
| SPSS | IBM | Version 22 | Statitical analysis software |
| ToTaL Control System (USB) | Translucent Technologies Inc. | N/A | The ToTaL Control System controls the PLATO spectacles |
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