שיטות להצגת המציאות-חפצים בעולם תחת תנאי מעבדה מבוקרים
Summary
אנו מתארים שיטות להצגת חפצים בעולם האמיתי ותמונות תואמות של אותם חפצים בתנאים ניסיוניים מבוקרים. השיטות מתוארות בהקשר של משימה לקבלת החלטות, אך אותה גישה בעולם האמיתי יכולה להיות מורחבת לתחומים קוגניטיביים אחרים כגון תפיסה, תשומת לב וזיכרון.
Abstract
הידע שלנו על חזון האובייקט האנושי מתבסס כמעט אך ורק על מחקרים שבהם הגירויים מוצגים בצורה של תמונות דו ממדיות ממוחשבות (2-D). בחיי היומיום, עם זאת, בני אדם מתקשרים בעיקר עם חפצים מוצקים בעולם האמיתי, לא תמונות. כיום, אנו יודעים מעט מאוד על האם תמונות של אובייקטים לעורר תהליכים התנהגותיים או עצביים דומים כמו לעשות הדמויות בעולם האמיתי. כאן אנו מציגים שיטות להבאת העולם האמיתי למעבדה. אנו מפרטים שיטות להצגת גירויים עשירים, בעלי תוקף בעולם האמיתי, בתנאי צפייה מבוקרים באופן הדוק. אנו מתארים כיצד להתאים מקרוב את המראה החזותי של אובייקטים אמיתיים והתמונות שלהם, כמו גם מכשירים ופרוטוקולים חדשניים שיכולים לשמש כדי להציג חפצים אמיתיים ותמונות ממוחשבות על מבחנים משולבים ברציפות. אנו משתמשים בפרדיגמה לקבלת החלטות כדוגמה מקרה שבה אנו משווים את הנכונות לשלם (WTP) עבור מזון חטיפים אמיתי לעומת תמונות דו-ממדי של אותם פריטים. אנו מראים כי WTP גדל על ידי 6.6% עבור פריטי מזון המוצגים כאובייקטים אמיתיים לעומת תמונות ברזולוציה גבוהה 2-D של מאכלים זהים-מציע כי מאכלים אמיתיים נתפסים כמו להיות יקרי ערך יותר מאשר התמונות שלהם. למרות שהצגת גירויים של אובייקט אמיתי תחת תנאים מבוקרים מציג מספר אתגרים מעשיים לניסויים, גישה זו תרחיב באופן מהותי את הבנתנו את התהליכים הקוגניטיביים והעצביים הטמונים באופן נטורליסטי חזון.
Introduction
הערך הטרנסלייתי של המחקר הראשוני בתפיסה האנושית ובההכרה במידה שבה הממצאים מעבירים לגירויים והקשרים בעולם האמיתי. שאלה ארוכת-שנים נוגעת באופן שבו המוח מעבד כניסות חישה בעולם האמיתי. כיום, ידיעת ההכרה החזותית מתבססת כמעט אך ורק על מחקרים שסמכו על גירויים בצורה של תמונות דו ממדיות (2-D), המוצגות בדרך כלל בצורה של דימויים ממוחשבים. למרות שאינטראקציה עם התמונה נעשית נפוצה יותר ויותר בעולם המודרני, בני האדם הם משקיפים פעילים שעבורם המערכת החזותית התפתחה כדי לאפשר תפיסה ואינטראקציה עם חפצים אמיתיים, לא תמונות1. עד היום, ההנחה הבין-מרבית במחקרים של החזון האנושי הייתה שתמונות שוות ערך ל-, ושרתי proxy מתאימים עבור מציג אובייקט אמיתי. כיום, לעומת זאת, אנו יודעים מעט באופן מפתיע אם הדימויים מפעילים ביעילות את אותם תהליכים קוגניטיביים שבבסיס העצמים האמיתיים. לכן, חשוב לקבוע את המידה שבה התגובות לתמונות הן כגון, או שונות מאלה שקיבלו את האנשים הממשיים על ידי עמיתיהם בעולם האמיתי.
קיימים מספר הבדלים חשובים בין אובייקטים אמיתיים ותמונות שעלולות להוביל להבדלים באופן בו גירויים אלה מעובדים במוח. כשאנו מסתכלים על עצמים אמיתיים בשתי עיניים, כל עין מקבלת מידע מנקודת מבט אופקית שונה במקצת. פער זה בין הדימויים השונים, הידוע כפער המשקפת, נפתר על-ידי המוח כדי לייצר תחושה של עומק2,3. סימני עומק נגזר מחזון סטריאוסקופי, יחד עם מקורות אחרים כגון היסט תנועה, להעביר מידע מדויק על המתבונן על מרחק אגוצנטרי של האובייקט, מיקום, גודל פיזי, כמו גם שלה תלת מימדי (3-D) גיאומטרי מבנה צורה4,5. תמונות מישורי של אובייקטים לא להעביר מידע על הגודל הפיזי של הגירוי, כי רק את המרחק אל הצג מוכר על ידי המתבונן, לא את המרחק אל האובייקט. בעוד שתמונות תלת-מימד של אובייקטים, כגון סטריאוגרמות, מקורבות באופן מקרוב יותר את המראה החזותי של אובייקטים אמיתיים, הן אינן קיימות בשטח תלת-ממדי, והן אינן מאפשרות לבצע פעולות מוטוריות מקוריות כגון אחיזה בידיים6.
האתגרים המעשיים של שימוש בגירויים בעלי מטרה אמיתית בהקשרים ניסיוניים
שלא כמו מחקרים של ראיית התמונה שבה מצגת הגירוי הוא לגמרי מבוקרת מחשב, עבודה עם אובייקטים אמיתיים מציג מגוון של אתגרים מעשיים עבור הניסויים. המיקום, הסדר והתזמון של מצגות האובייקטים חייבים להיות מבוקרים באופן ידני במהלך הניסוי. עבודה עם אובייקטים אמיתיים (בניגוד לתמונות) יכול לכלול מחויבות זמן משמעותי בשל הצורך לאסוף7,8,9 או לעשות10 אובייקטים, להגדיר את הגירויים לפני הניסוי, ולהציג את ה אובייקטים באופן ידני במהלך המחקר. יתר על כן, בניסויים שנועדו להשוות, ישירות, תגובות אובייקטים אמיתיים עם תמונות, זה קריטי להתאים מקרוב את המראה של הגירויים בפורמטים שונים תצוגה8,9. גירוי פרמטרים, תנאי הסביבה, כמו גם אקראיות ואיזון נגדי של אובייקט אמיתי גירויים תמונה, חייב להיות נשלט בקפידה כדי לבודד גורמים סיבתי ולשלול הסברים חלופיים על ההשפעות הנצפה.
השיטות המפורטות להלן להצגת אובייקטים אמיתיים (ותמונות תואמות) מתוארות בהקשר של פרדיגמה לקבלת החלטות. עם זאת, ניתן להאריך את הגישה הכללית כדי לבחון אם הגירוי משפיע על היבטים אחרים של קוגניציה חזותית כגון תפיסה, זיכרון או תשומת לב.
האם אובייקטים אמיתיים מעובדים בצורה שונה לתמונות? דוגמה למקרה מקבלת החלטות
חוסר התאמה בין סוגי האובייקטים שאנו נתקלים בהם בתרחישים של העולם האמיתי לעומת אלה שנבדקו בניסויים במעבדה ברור במיוחד במחקרים של קבלת החלטות אנושיות. ברוב המחקרים של בחירה תזונתיים, המשתתפים מתבקשים לעשות שיפוט על מזון חטיפים המוצגים כמו תמונות דו-ממד צבעוניים על צג המחשב 11,12,13,14. לעומת זאת, החלטות יומיומיות לגבי המזונות למאכל נעשים בדרך כלל בנוכחות מזון אמיתי, כמו בסופרמרקט או בקפיטריה. למרות שבחיים המודרניים אנו רואים בקביעות תמונות של מזון חטיפים (כלומר, על שלטי חוצות, מסכי טלוויזיה ופלטפורמות מקוונות), היכולת לזהות ולהגיב באופן הולם לנוכחות של מזון ממשי-מאכלים צפופים, עשויה להיות מסתגלת מ פרספקטיבה כי היא מקלה על צמיחה, יתרון תחרותי, ו רבייה15,16,17.
תוצאות מחקר במחקרים מדעיים של קבלת החלטות ובחירה תזונתיים השתמשו כדי להנחות יוזמות בריאות הציבור מכוון לריסון שיעורי ההשמנה עלייה. למרבה הצער, עם זאת, יוזמות אלה נראות כי נפגשו עם מעט ללא הצלחה מדידה18,19,20,21. השמנת יתר נשאר תורם העיקרי הנטל הגלובלי של מחלה22 והוא מקושר למגוון של בעיות בריאותיות הקשורות, כולל מחלת לב כלילית, דמנציה, סוכרת סוג II, סוגי סרטן מסוימים, והעלה את הסיכון הכולל של התחלואה22 ,23,24,25,26,27 העלייה החדה בהשמנת יתר ובתנאי בריאות משויכים בעשורים האחרונים של28 הייתה מקושרת עם הזמינות של מאכלים זולים, בעלי אנרגיה צפופה18,29. ככזה, קיים עניין מדעי אינטנסיבי להבנת המערכת הקוגניטיבית והעצבית הבסיסית המווסתים החלטות תזונתיות יומיומיות.
אם יש הבדלים בדרך מזון בפורמטים שונים מעובדים במוח, אז זה עשוי לספק תובנות לגבי מדוע גישות בריאות הציבור למאבק השמנת יתר לא הצליחו. למרות ההבדלים בין הדימויים והאובייקטים בעולם האמיתי, המתואר לעיל, מעט מפתיע ידוע אם התמונות של מזון חטיפים מעובדים באופן דומה עמיתיהם העולם האמיתי שלהם. בפרט, מעט ידוע על האם מאכלים אמיתיים נתפסים להיות בעל ערך רב יותר או הבעה יותר מאשר תמונות תואמות של אותם פריטים. מחקרים קלאסיים התנהגותיים מוקדם מצאו כי ילדים צעירים היו מסוגלים לעכב את הסיפוק בהקשר של תמונות בצבע 2-D של מזון חטיפים30, אבל לא כאשר הם התעמתו עם מזון חטיפים אמיתי31. עם זאת, מחקרים מעטים בדקו במבוגרים אם הפורמט שבו מזון חטיף מוצג השפעות קבלת החלטות או הערכה12,32,33 ורק מחקר אחד עד היום, מהמעבדה שלנו, בדקה את זה שאלה כאשר פרמטרים הגירוי וגורמים סביבתיים מתאימים על פני פורמטים7. כאן, אנו מתארים טכניקות חדשניות ומכשירים לחקירת האם קבלת ההחלטות במשקיפים אנושיים בריאים מושפע מהתבנית שבה מוצגים גירויים.
המחקר שלנו7 היה מונע על ידי ניסוי קודם שנערך על ידי בושונג ועמיתיו12 שבו סטודנטים בגיל המכללה התבקשתי להציב הצעות כספיות על מגוון של מזון היומי באמצעות בקר-degroot-מרשאק (bdm) משימה הצעות 34. שימוש בעיצוב בין הנושאים, בושונג ועמיתיו12 הציגו את מאכלי החטיפים באחד משלושת הפורמטים: מתארי טקסט (כלומר, ‘ סניקרס bar ‘), תמונות בצבע דו-ממדי, או מאכלים אמיתיים. הצעות ממוצעות לחטיפים (בדולרים) היו בניגוד לשלושת הקבוצות המשתתפים. באופן מפתיע, סטודנטים שצפו במזונות אמיתיים היו מוכנים לשלם 61% יותר עבור הפריטים מאשר אלה שצפו בגירויים זהים לאלה של תמונות או מתארי טקסט-תופעה שהמחברים מכונים ‘ אפקט חשיפה אמיתי ‘12. עם זאת, באורח אנוש, המשתתפים בתנאי הטקסט והתמונה השלימו את משימת ההצעות בהגדרה קבוצתית והוזנו בתגובות שלהם באמצעות מסופי מחשב נפרדים; לעומת זאת, אלה שהוקצו למצב מזון אמיתי ביצעו את המשימה אחד על אחד עם ניסויים. הופעת הגירויים בתנאי המציאות והתמונה הייתה שונה גם כן. במצב האוכל האמיתי, המאכלים הוצגו למתבונן על מגש כסף, ואילו במצב התמונה הגירויים הוצגו כתמונות שגודלם השתנה על רקע שחור. לפיכך, ייתכן שהבדלים בין המשתתפים, תנאי הסביבה, או הבדלים הקשורים בגירוי, יכלו להוביל להצעות ממשיות למזון האמיתי. אחרי בושונג, ואח ‘12, בדקנו אם המזון האמיתי מוערך יותר מאשר 2-D תמונות של מזון, אבל באופן ביקורתי, השתמשנו בעיצוב בתוך הנושאים שבו גורמים סביבתיים וגירויים הקשורים בקפידה. פיתחנו מותאם אישית מעוצב, שבו הגירויים בכל פורמט להציג יכול להיות משולב באופן אקראי מהמשפט למשפט. מצגת גירוי ותזמון היו זהים לאורך האובייקט האמיתי ומשפטי תמונה, ובכך לצמצם את הסבירות כי המשתתפים יכולים להשתמש באסטרטגיות שונות כדי לבצע את המשימה בתנאי תצוגה שונים. לבסוף, אנו שלטו בקפידה את המראה של גירויים בתנאי האובייקט והתמונה האמיתיים, כך שהמזונות והתמונות האמיתיים התאימו היטב לגודל הנראה, למרחק, לנקודת המבט ולרקע. סביר להניח שיהיו הליכים או מנגנונים אחרים שעלולים לאפשר באופן אקראי תבניות גירוי על פני מבחנים, אבל השיטה שלנו מאפשרת אובייקטים רבים (ותמונות) להיות מוצג ברציפות שמירה מהירה יחסית. מבחינה סטטיסטית, עיצוב זה מגדיל את העוצמה כדי לזהות אפקטים משמעותיים יותר מאשר אפשרי באמצעות עיצובים בין הנושאים. באופן דומה, לא ניתן לייחס את ההשפעות להבדלי הפריורי בנכונות לשלם (WTP) בין משקיפים. זה, כמובן, המקרה כי בתוך-נושאים עיצובים לפתוח את האפשרות של מאפייני הביקוש. אולם, במשתתפי המחקר שלנו הבינו כי הם יכולים ‘ לנצח ‘ פריט מזון בסוף הניסוי ללא קשר לתבנית התצוגה שבה הופיע במשימת ההצעות. המשתתפים גם הודיעו כי באופן שרירותי הפחתת הצעות (כלומר, עבור התמונות) יהיה להפחית את הסיכויים שלהם לנצח וכי האסטרטגיה הטובה ביותר לזכייה הפריט המבוקש הוא להציע ערך אמיתי של אחד34,35,36 . מטרת הניסוי הזה היא להשוות wtp עבור מזון אמיתי לעומת תמונות דו-ממדיות באמצעות משימה bdm הצעות34,35.
Protocol
Representative Results
Discussion
המטרה הנרחבת של הנייר הנוכחי היא להקל על המחקרים העתידיים של ראיית האובייקט של ‘ העולם האמיתי ‘ על-ידי מתן מידע מפורט אודות האופן שבו ניתן להציג מספר רב של אובייקטים בעולם האמיתי (ותמונות) בתנאים ניסיוניים מבוקרים. אנו מציגים גישה אקולוגית בתוקף ללמוד את הגורמים המשפיעים על בחירה תזונתיים ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
עבודה זו נתמכה על ידי מענקים J.C. Snow ממכון העין הלאומי של המכונים הלאומיים לבריאות (NIH) תחת הפרס מספר R01EY026701, הקרן הלאומית למדע (NSF) [גרנט 1632849] ותשתית המחקר הקליני הטרנסלבותית רשת [גרנט 17-746Q-אולטימה-PG53-00]. התוכן הוא רק באחריות המחברים ואינו מייצג בהכרח את ההשקפות הרשמיות של NIH, NSF או קליקים-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 |
References
- Gibson, J. J. . The Ecological Approach to Visual Perception. , (1979).
- Westheimer, G. Three-dimensional displays and stereo vision. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences. 278 (1716), 2241-2248 (2011).
- Julesz, B. . Foundations of cyclopean perception. , (1971).
- Sprague, W. W., Cooper, E. A., Tošić, I., Banks, M. S. Stereopsis is adaptive for the natural environment. Science Advances. 1 (4), (2015).
- Nityananda, V., Read, J. C. A. Stereopsis in animals: evolution, function and mechanisms. Journal of Experimental Biology. 220, 2502-2512 (2017).
- Gomez, M. A., Skiba, R. M., Snow, J. C. Graspable Objects Grab Attention More Than Images Do. Psychological Science. 29 (2), 206-218 (2018).
- Romero, C. A., Compton, M. T., Yang, Y., Snow, J. C. The real deal: Willingness-to-pay and satiety expectations are greater for real foods versus their images. Cortex. 107, 78-91 (2018).
- Snow, J. C., et al. Bringing the real world into the fMRI scanner: Repetition effects for pictures versus real objects. Scientific Reports. 1, 130 (2011).
- Marini, F., Breeding, K. A., Snow, J. C. Distinct visuo-motor brain dynamics for real-world objects versus planar images. NeuroImage. , (2019).
- Holler, D., Behrmann, M., Snow, J. C. Real-world size coding of solid objects, but not 2-D or 3-D images, in visual agnosia patients with bilateral ventral lesions. Cortex. , (2019).
- Tang, D. W., Fellows, L. K., Dagher, A. Behavioral and neural valuation of foods is driven by implicit knowledge of caloric content. Psychological Science. 25 (12), 2168-2176 (2014).
- Bushong, B., King, L. M., Camerer, C. F., Rangel, A. Pavlovian processes in consumer choice: The physical presence of a good increases willingness-to-pay. The American Economic Review. 100 (4), 1556-1571 (2010).
- Rangel, A. Regulation of dietary choice by the decision-making circuitry. Nature Neuroscience. 16 (12), 1717-1724 (2013).
- Plassmann, H., O’Doherty, J. P., Rangel, A. Appetitive and aversive goal values are encoded in the medial orbitofrontal cortex at the time of decision making. Journal of Neuroscience. 30 (32), 10799-10808 (2010).
- Berthoud, H. R. Metabolic and hedonic drives in the neural control of appetite: who is the boss. Current Opinion in Neurobiology. 21 (6), 888-896 (2011).
- Sclafani, A. Conditioned food preferences. Bulletin of Psychonomic Society. 29 (2), 256-260 (1991).
- Volkow, N. D., Wise, R. A. How can drug addiction help us understand obesity. Nature Neuroscience. 8 (5), 555-560 (2005).
- Drewnowski, A., Darmon, N. Food choices and diet costs: An economic analysis. Journal of Nutrition. 135 (4), 900-904 (2005).
- Imram, N. The role of visual cues in consumer perception and acceptance of a food product. Nutrition and Food Science. 99 (5), 224-230 (1999).
- Marteau, T. M., Hollands, G. J., Fletcher, P. C. Changing human behavior to prevent disease: The importance of targeting automatic processes. Science. 337 (6101), 1492-1495 (2012).
- Neal, D. T., Wood, W., Quinn, J. M. Habits: A repeat performance. Current Direction in Psychology. 15 (4), 198-202 (2006).
- Wellman, N. S., Friedberg, B. Causes and consequences of adult obesity: Health, social and economic impacts in the United States. Asia Pacific Journal of Clinical Nutrition. 11, 705-709 (2002).
- Canoy, D., et al. Coronary heart disease incidence in women by waist circumference within categories of body mass index. European Journal of Preventive Cardiology. 20 (5), 759-762 (2013).
- Whitmer, R. A., et al. Central obesity and increased risk of dementia more than three decades later. Neurology. 71 (14), 1057-1064 (2008).
- Bean, M. K., Stewart, K., Olbrisch, M. E. Obesity in America: Implications for clinical and health psychologists. Journal of Clinical Psychology in Medical Settings. 15 (3), 214-224 (2008).
- Brownell, K. D., Gold, M. S. . Food and addiction: A comprehensive handbook. , (2012).
- Klein, S., et al. Waist circumference and cardiometabolic risk: A consensus statement from shaping America’s health: Association for Weight Management and Obesity Prevention; NAASO, the Obesity Society; the American Society for Nutrition; and the American Diabetes Association. Obesity. 15 (5), 1061-1067 (2007).
- Zhang, Y., et al. Obesity: Pathophysiology and Intervention. Nutrients. 6 (11), 5153-5183 (2014).
- Afshin, A., et al. Health effects of overweight and obesity in 195 countries over 25 years. New England Journal of Medicine. 377 (1), 13-27 (2017).
- Mischel, W., Moore, B. Effects of attention to symbolically presented rewards on self-control. Journal of Personality and Social Psychology. 28 (2), 172-179 (1973).
- Mischel, W., Ebbesen, E. B., Zeiss, A. R. Cognitive and attentional mechanisms in delay of gratification. Journal of Personality and Social Psychology. 21 (2), 204-218 (1972).
- Gross, J., Woelbert, E., Strobel, M. The fox and the grapes-how physical constraints affect value based decision making. PLoS One. 10 (6), 0127619 (2015).
- Müller, H. The real-exposure effect revisited – purchase rates vary under pictorial vs. real item presentations when consumers are allowed to use their tactile sense. International Journal of Market Research. 30 (3), 304-307 (2013).
- Becker, G. M., DeGroot, M. H., Marschak, J. Measuring utility by a single-response sequential method. Behavior Science. 9 (3), 226-232 (1964).
- Becker, G. M., DeGroot, M. H., Marschak, J. Stochastic models of choice behavior. Behavior Science. 8 (1), 41-55 (1963).
- Plassmann, H., O’Doherty, J., Rangel, A. Orbitofrontal Cortex Encodes Willingness to Pay in Everyday Economic Transactions. Journal of Neuroscience. 27 (37), 9984-9988 (2007).
- Milgram, P. A spectacle-mounted liquid-crystal tachistoscope. Behavior Research Methods. 19 (5), 449-456 (1987).
- Johnson, E. J., Haubl, G., Keinan, A. Aspects of endowment: A query theory of value construction. Journal of Experimental Psychology: Learning Memory and Cognition. 33 (3), 461-474 (2007).
- Freud, E., et al. Getting a grip on reality: Grasping movements directed to real objects and images rely on dissociable neural representations. Cortex. 98, 34-48 (2018).
- Chainay, H., Humphreys, G. W. The real-object advantage in agnosia: Evidence for a role of surface and depth information in object recognition. Cognition Neuropsychology. 18 (2), 175-191 (2001).
- Humphrey, G. K., Goodale, M. A., Jakobson, L. S., Servos, P. The role of surface information in object recognition: Studies of a visual form agnosic and normal subjects. Perception. 23 (12), 1457-1481 (1994).
- Snow, J. C., Skiba, R. M., Coleman, T. L., Berryhill, M. E. Real-world objects are more memorable than photographs of objects. Frontiers in Human Neuroscience. 8, 837 (2014).
- Gomez, M. A., Snow, J. C. Action properties of object images facilitate visual search. Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance. 43 (6), 1115-1124 (2017).
- Gerhard, T. M., Culham, J. C., Schwarzer, G. Distinct visual processing of real objects and pictures of those objects in 7- to 9-month-old infants. Frontiers in Psychology. 7, 827 (2016).
