制御された実験室条件下で実世界の物体を提示する方法

Summary

厳密に制御された実験条件下で、現実世界のオブジェクトと同じオブジェクトの一致した画像を提示する方法について説明します。メソッドは意思決定タスクのコンテキストで説明されますが、同じ現実世界のアプローチは、知覚、注意、記憶などの他の認知領域に拡張することができます。

Abstract

人間の物体ビジョンに関する我々の知識は、刺激がコンピュータ化された2次元(2次元)画像の形で提示される研究にほぼ専ら基づいている。しかし、日常生活の中で、人間は主に画像ではなく、現実世界の固体物体と相互作用します。現在、オブジェクトの画像が現実世界の例と同様の行動または神経プロセスを引き起こすかどうかについてはほとんど知りません。ここでは、現実世界を研究室に持ち込む方法を紹介します。我々は、厳密に制御された視聴条件下で豊かで生態学的に有効な現実世界の刺激を提示するための方法を詳述します。実物とその画像の視覚的な外観と、連続してインターリーブされた試験で実際の物体やコンピュータ化された画像を提示するために使用できる新しい装置とプロトコルを密接に一致させる方法について説明します。実際のスナック食品の意欲的な支払い(WTP)と同じ項目の2-D画像を比較する場合の例として、意思決定パラダイムを使用します。実際の物体として表示される食品のWTPは、同じ食品の高解像度の2D色の画像に対して6.6%増加し、実際の食品は画像よりも価値があると認識されることを示唆しています。制御された条件下で実際の物体刺激を提示することは、実験者にとっていくつかの実用的な課題を提示するが、このアプローチは、自然主義的な根本した認知過程と神経プロセスに対する我々の理解を根本的に拡大する。ビジョン。

Introduction

人間の知覚と認知における一次研究の翻訳的価値は、その発見が実世界の刺激と文脈にどの程度移るかにかかっている。長年の質問は、脳が実世界の感覚入力を処理する方法に関するものです。現在、視覚認知の知識は、通常、コンピュータ化された画像の形で提示される2次元(2次元)画像の形で刺激に依存している研究にほぼ専ら基づいています。現代の世界では画像の相互作用がますます一般的になってきていますが、人間は視覚システムが画像1ではなく、実際の物体との知覚と相互作用を可能にするために進化したアクティブなオブザーバーです。今日まで、人間の視力の研究における包括的な仮定は、画像が実際のオブジェクトの表示に相当し、適切なプロキシであるという考え方でした。しかし、現在のところ、画像が実際のオブジェクトと同じ基礎となる認知プロセスを効果的に引き起こすかどうかについては、驚くほどほとんど知りません。したがって、画像に対する応答が、実際の対応によって引き起こされた応答とどの程度似ているか、または異なるかを判断することが重要です。

これらの刺激が脳内で処理される方法の違いにつながる可能性のある実際のオブジェクトと画像の間にいくつかの重要な違いがあります。.2 つの目で実際のオブジェクトを見ると、各目はわずかに異なる水平方向の視点から情報を受け取ります。双眼格差として知られている異なる画像間のこの不一致は、深さ2、3の統一感覚を生成するために脳によって解決される。立体視から導き出された深度キューは、モーション視視などの他のソースと共に、オブジェクトの自己中心的な距離、位置、物理的なサイズ、および3次元(3D)幾何学的な正確な情報を観察者に伝えます。形状構造4、5.オブジェクトの平面画像は、モニターまでの距離のみがオブジェクトへの距離ではなく、観測者によって知られているため、刺激の物理的なサイズに関する情報を伝えるものではありません。ステレオグラムなどのオブジェクトの3D画像は、実際の物体の視覚的な外観をより近くに近似しますが、3D空間には存在せず、手でつかむなどの本物のモーターアクションも行いません6。

実験文脈における実物刺激の実用的課題
刺激的なプレゼンテーションが完全にコンピュータ制御されているイメージビジョンの研究とは異なり、実際のオブジェクトを操作することは、実験者のための実用的な課題の範囲を提示します。オブジェクトプレゼンテーションの位置、順序、およびタイミングは、実験全体を通じて手動で制御する必要があります。実際のオブジェクトの操作(画像とは異なり)は、7、8、9を収集するか、10個のオブジェクトを作成し、実験の前に刺激を設定し、実験の前に刺激を提示する必要があるため、かなりの時間のコミットメントを伴うことができます。スタディ中に手動でオブジェクトを使用します。さらに、画像を用いて実際の物体に対する反応を直接比較するように設計された実験においては、異なる表示フォーマット8、9における刺激の外観を密接に一致させることが重要である。刺激パラメータ、環境条件、ならびに実際の物体および画像刺激のランダム化とカウンターバランスは、すべて慎重に制御され、因果要因を分離し、観察された効果の代替説明を除外する必要があります。

実際のオブジェクト (および一致したイメージ) を表示するためのメソッドは、意思決定パラダイムのコンテキストで説明されています。しかし、刺激形式が知覚、記憶、注意などの視覚認知の他の側面に影響を与えるかどうかを調べるために、一般的なアプローチを拡張することができます。

実際のオブジェクトはイメージと異なる方法で処理されますか?意思決定の事例
現実世界のシナリオで遭遇するオブジェクトの種類と実験室での実験で調べられるものの不一致は、人間の意思決定の研究において特に明らかです。食事の選択のほとんどの研究では、参加者は、コンピュータモニタ11、12、13、14上で着色された2D画像として提示されるスナック食品に関する判断を行うように求められます。対照的に、どの食べ物を食べるかについての日常的な決定は、通常、スーパーマーケットやカフェテリアなどの本物の食品の存在下で行われます。現代の生活では、スナック食品(看板、テレビ画面、オンラインプラットフォームなど)の画像を定期的に表示していますが、実際のエネルギー密度の高い食品の存在を適切に検出して応答する能力は、進化論から適応的である可能性があります。それは成長、競争上の優位性、および再生15、16、17を容易にするので、視点.

意思決定と食事の選択に関する科学的研究の成果は、肥満率の上昇を抑制することを目的とした公衆衛生イニシアチブを導くために使用されてきた。しかし、残念ながら、これらのイニシアチブは、測定可能な成功18、19、20、21でほとんど満^たされていないようです。肥満は依然として^疾患22の世界的な負担に大きく寄与しており、冠状動脈性心疾患、認知症、II型糖尿病、特定の癌、罹患率の全体的なリスクの増加を含む関連する健康問題の範囲にリンクされています^{22 ,23,24,25,26,27}.最近^の数十年にわたって肥満と関連する健康状態の急激な上昇は、安価でエネルギー密度の高い食品18、29の入手可能性と関連している。したがって、日常の食事の決定を調節する基礎となる認知システムと神経系を理解することに強い科学的関心があります。

異なる形式の食品が脳内で処理される方法に違いがある場合、これは肥満と戦う公衆衛生のアプローチが失敗した理由の洞察を提供する可能性があります。前述の画像と実世界のオブジェクトの違いにもかかわらず、スナック食品の画像が実際のオブジェクトと同様に処理されるかどうかについては、驚くほどほとんど知られていません。特に、本物の食品が同じアイテムの一致した画像よりも価値があるか、またはサテの価値があると認識されているかどうかについてはほとんど知られていません。古典的な初期の行動研究は、幼い子供たちがスナック^食品30の2D色の画像の文脈で満足を遅らせることができたが、彼らは実際のスナック^食品31に直面したときではないことを発見しました。しかし、スナック食品が表示される形式が意思決定や評価^に影響を与えるかどうか、私たちの研究室から現在までに1つの研究だけを調べた研究はほとんどありません。刺激パラメータと環境要因がフォーマット7間で一致する場合の質問。ここでは、健全な人間観察者における意思決定が刺激が表示される形式に影響を受けるかどうかを調べるための革新的な技術と装置について述べた。

今回の^研究7は、Bushongたちは、大学生がベッカー・デグルート・マルシャク(BDM)入札タスク^{を使用して、日常的なスナック食品の範囲に金銭的な入札を行うことを求められた、Bushongと同僚12によって行われた以前の実験によって動機付けられた。34.}被験者間のデザインを用いて、Bushong^たちは12人のスナック食品を、テキスト記述子(すなわち「スニッカーズバー」)、2Dカラー画像、または本物の食品の3つの形式のいずれかで提示した。スナックの平均入札単価(ドル)は、3つの参加者グループで対照的でした。驚くべきことに、本物の食べ物を見た学生は、画像やテキスト記述子と同じ刺激を見た人よりも61%多く、著者が「実際の暴露効果」と呼ぶ現象12を支払うことを喜んでいた。しかし、批判的に、テキストと画像の条件の参加者は、グループ設定で入札タスクを完了し、個々のコンピュータ端末を介して回答を入力しました。逆に、実際の食品条件に割り当てられたものは、実験者と1対1でタスクを実行しました。実態と画像条件での刺激の外観も異なっていた。実際の食品条件では、食品は銀のトレイ上の観察者に提示され、画像条件では、刺激は黒い背景にスケーリングされたトリミング画像として提示されました。したがって、参加者の違い、環境条件、または刺激に関連する違いは、実際の食品の入札を膨らませる可能性があります。Bushong,et al.¹²に続いて、実際の食品が食品の2-D画像よりも価値があるかどうかを調べましたが、批判的に、環境と刺激に関連する要因を慎重に制御した被験者内設計を用いた。各ディスプレイ形式の刺激を試用から試用にランダムにインターリーブできるカスタムデザインのターンテーブルを開発しました。刺激のプレゼンテーションとタイミングは、実際のオブジェクトと画像の試行で同一であったため、参加者が異なる表示条件でタスクを実行するために異なる戦略を使用できる可能性が減少しました。最後に、実際の物体や画像の状態における刺激の出現を注意深く制御し、実際の食品や画像が見かけの大きさ、距離、視点、背景に密接に一致した。試験全体で刺激フォーマットをランダム化できる他の手順やメカニズムがある可能性がありますが、我々の方法は、多くのオブジェクト(および画像)を比較的迅速なインターリーブ連続で提示することを可能にします。統計的な観点から、この設計は、被験者間の設計を使用するよりも、より重要な効果を検出する力を最大化します。同様に、この効果は、オブザーバー間の支払い意欲(WTP)の先行差に起因することはできません。もちろん、被験者内の設計が需要特性の可能性を開く場合です。しかし、我々の研究では、参加者は、入札タスクに表示された表示形式に関係なく、実験の最後に食品を「勝つことができる」ことを理解しました。参加者はまた、任意に入札を減らすこと(すなわち、画像のために)は、勝つ可能性を減らし、希望のアイテムを獲得するための最良の戦略は、自分の真の値34、35、36を入札することです。.この実験の目的は、BDM入札タスク34、35を使用して、実際の食品のWTPと2-D画像を比較することです。

Protocol

実験プロトコルは、ネバダ大学、リノ社会、行動、教育機関審査委員会によって承認されました。 1. 刺激と装置 図 1:リアルオブジェクト(ターンテーブルに表示)と同じ項目の2-D画像(コンピュータモニタに表示)が一致しました。?…

Representative Results

本実験の代表的な結果を以下に示す。結果のより詳細な説明は、フォローアップ研究と共に、元の出版物7で見つけることができます。Bid の従属変数を持つ線形混合効果モデルと、表示形式、プリファレンス、カロリー密度、および推定カロリーの独立変数を使用しました。予想通り、以前の研究12、14に沿って、プリファレンス評価と<sup class="xref"…

Discussion

今回の論文の全体的な目標は、制御された実験条件下で多数の実世界の物体(および画像)を提示する方法に関する詳細な情報を提供することにより、「現実世界」のオブジェクトビジョンの将来の研究を容易にすることです。我々は、食事の選択と食品の評価に影響を与える要因を研究するための生態学的に有効なアプローチを提示する。人間の意思決定7に関する最近の研究で用い<sup class="x…

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