Métodos para a apresentação de objetos do mundo real condições laboratoriais controladas

Summary

Nós descrevemos métodos para apresentar objetos do mundo real e imagens combinadas dos mesmos objetos condições experimentais firmemente controladas. Os métodos são descritos no contexto de uma tarefa decisória, mas a mesma abordagem do mundo real pode ser estendida a outros domínios cognitivos, como percepção, atenção e memória.

Abstract

Nosso conhecimento da visão de objeto humano é baseado quase que exclusivamente em estudos em que os estímulos são apresentados a forma de imagens bidimensionais (2D) computadorizadas. No cotidiano, no entanto, os seres humanos interagem predominantemente com objetos sólidos do mundo real, não imagens. Atualmente, sabemos muito pouco sobre se as imagens de objetos desencadeiam processos comportamentais ou neurais semelhantes como os exemplares do mundo real. Aqui, apresentamos métodos para trazer o mundo real para o laboratório. Nós detalham métodos para apresentar estímulos ricos, ecologicamente-válidos do mundo real condições de visão firmemente-controladas. Nós descrevemos como combinar pròxima a aparência visual de objetos reais e de suas imagens, assim como o instrumento e os protocolos novos que podem ser usados para apresentar objetos reais e imagens computarizadas em experimentações sucessivamente intercalado. Nós usamos um paradigma de tomada de decisão como um exemplo do caso em que nós comparamos o voluntariedade-à-paga (WTP) para alimentos de petisco reais contra imagens 2-D dos mesmos artigos. Nós mostramos que o WTP aumenta em 6,6% para os itens alimentares exibidos como objetos reais versus imagens coloridas de alta resolução 2-D dos mesmos alimentos-sugerindo que os alimentos reais são percebidos como sendo mais valiosos do que suas imagens. Embora a apresentação de estímulos de objetos reais condições controladas apresente vários desafios práticos para o experimentador, essa abordagem expandirá fundamentalmente nossa compreensão dos processos cognitivos e neurais que fundamentam a naturalista Visão.

Introduction

O valor translacional da pesquisa primária na percepção humana e na cognição depende da medida em que os achados se transferem para estímulos e contextos do mundo real. Uma pergunta de longa data diz respeito a como o cérebro processa entradas sensoriais do mundo real. Atualmente, o conhecimento da cognição visual baseia-se quase exclusivamente em estudos que confiam em estímulos na forma de imagens bidimensionais (2-D), geralmente apresentadas a forma de imagens informatizadas. Embora a interação da imagem esteja se tornando cada vez mais comum no mundo moderno, os seres humanos são observadores ativos para os quais o sistema visual evoluiu para permitir a percepção e interação com objetos reais, não imagens¹. Até o momento, a suposição geral em estudos de visão humana tem sido que as imagens são equivalentes a, e proxies adequados para, real objeto exibe. Atualmente, no entanto, sabemos surpreendentemente pouco sobre se as imagens efetivamente desencadear os mesmos processos cognitivos subjacentes como fazer os objetos reais. Portanto, é importante determinar a medida em que as respostas às imagens são semelhantes, ou diferentes, daquelas eliciadas por suas contrapartes do mundo real.

Existem várias diferenças importantes entre objetos reais e imagens que podem levar a diferenças na forma como esses estímulos são processados no cérebro. Quando olhamos para objetos reais com dois olhos, cada olho recebe informações de um ponto de vantagem horizontal ligeiramente diferente. Essa discrepância entre as diferentes imagens, conhecidas como disparidade binocular, é resolvida pelo cérebro para produzir um senso unitário de profundidade^2,3. As pistas de profundidade derivadas da visão estereoscópica, juntamente com outras fontes, como paralaxe de movimento, transmitem informações precisas ao observador sobre a distância egocêntrica do objeto, a localização e o tamanho físico, bem como sua geometria tridimensional (3-D) estrutura da forma^4,5. Imagens planas de objetos não transmitem informações sobre o tamanho físico do estímulo porque apenas a distância para o monitor é conhecida pelo observador, não a distância para o objeto. Quando as imagens 3-D dos objetos, tais como stereograms, aproximarem mais pròxima a aparência visual de objetos reais, não existem no espaço 3-D, nem têm recursos para as ações motoras genuínas tais como o agarramento com as mãos⁶.

Os desafios práticos do uso de estímulos de objetos reais em contextos experimentais
Ao contrário dos estudos da visão de imagem em que a apresentação do estímulo é totalmente controlada por computador, trabalhar com objetos reais apresenta uma série de desafios práticos para o experimentador. A posição, a ordem e a temporização das apresentações de objeto devem ser controladas manualmente durante todo o experimento. Trabalhar com objetos reais (ao contrário das imagens) pode envolver um compromisso de tempo significativo devido à necessidade de coletar^7,8,9 ou fazer¹⁰ objetos, configurar os estímulos antes do experimento e apresentar o objetos manualmente durante o estudo. Além disso, em experimentos que são projetados para comparar, diretamente, respostas a objetos reais com imagens, é crítico para corresponder de perto a aparência dos estímulos nos diferentes formatos de exibição^8,9. Parâmetros de estímulo, condições ambientais, bem como randomização e contrabalho de estímulos reais de objetos e imagens, devem ser controlados cuidadosamente para isolar fatores causais e descartar explicações alternativas para os efeitos observados.

Os métodos detalhados abaixo para a apresentação de objetos reais (e imagens correspondentes) são descritos no contexto de um paradigma de tomada de decisão. A aproximação geral pode ser prolongada, entretanto, examinar se o formato do estímulo influencia outros aspectos da cognição Visual tal como a percepção, a memória ou a atenção.

Os objetos reais são processados diferentemente das imagens? Um exemplo do caso da tomada de decisão
O descompasso entre os tipos de objetos que encontramos em cenários do mundo real versus os examinados em experimentos laboratoriais é especialmente evidente em estudos de tomada de decisão humana. Na maioria dos estudos de escolha dietética, os participantes são solicitados a fazer julgamentos sobre lanches que são apresentados como imagens coloridas 2-D em um monitor de computador ^11,12,13,14. Em contrapartida, as decisões diárias sobre quais alimentos comer são geralmente feitas na presença de alimentos reais, como no supermercado ou no refeitório. Embora na vida moderna, vemos regularmente imagens de lanches (ou seja, em outdoors, telas de televisão e plataformas on-line), a capacidade de detectar e responder adequadamente à presença de alimentos reais de energia densa pode ser adaptável a partir de um evolucionário perspectiva, pois facilita o crescimento, a vantagem competitiva e a reprodução^15,16,17.

Os resultados da pesquisa em estudos científicos de tomada de decisão e escolha dietética têm sido utilizados para orientar as iniciativas de saúde pública destinadas a reduzir as taxas crescentes de obesidade. Infelizmente, no entanto, essas iniciativas parecem ter se encontrado com pouco ou nenhum sucesso mensurável^18,19,20,21. A obesidade continua a ser um dos principais contribuintes para a carga global de uma doença²² e está ligada a uma série de problemas de saúde associados, incluindo doença coronariana, demência, diabetes tipo II, certos cânceres e aumento do risco geral de morbidade^{22 ,23,24,25,26,27}. O acentuado aumento da obesidade e das condições de saúde associadas ao longo das últimas décadas²⁸ tem sido relacionado com a disponibilidade de alimentos baratos, energia densa^18,29. Como tal, há um intenso interesse científico em compreender os sistemas cognitivos e neurais subjacentes que regulam as decisões dietéticas diárias.

Se houver diferenças na forma como os alimentos em diferentes formatos são processados no cérebro, então isso pode fornecer insights sobre por que as abordagens de saúde pública para combater a obesidade têm sido mal sucedidas. Apesar das diferenças entre imagens e objetos do mundo real, descrito acima, surpreendentemente pouco se sabe sobre se as imagens de lanches são processados de forma semelhante aos seus homólogos do mundo real. Em particular, pouco se sabe sobre se os alimentos reais são ou não percebidos como sendo mais valiosos ou saciantes do que imagens pareadas dos mesmos itens. Os estudos comportamentais adiantados clássicos encontraram que as crianças novas puderam retardar a gratificação no contexto de imagens 2-D coloridas de alimentos de petisco³⁰, mas não quando foram confrontados com os alimentos de petisco reais³¹. No entanto, poucos estudos examinaram em adultos se o formato em que um lanche é exibido influencia a tomada de decisão ou avaliação^12,32,33 e apenas um estudo até o momento, de nosso laboratório, testou este pergunta quando os parâmetros de estímulo e fatores ambientais são combinados entre os formatos⁷. Aqui, descrevemos técnicas e aparelhos inovadores para investigar se a tomada de decisão em observadores humanos saudáveis é influenciada pelo formato em que os estímulos são exibidos.

Nosso estudo⁷ foi motivado por um experimento anterior conduzido por Bushong e colegas¹² em que estudantes de idade universitária foram solicitados a colocar lances monetários em uma variedade de lanches diários usando uma tarefa ^{de licitação Becker-DeGroot-Marschak (BDM) 34}. usando um projeto entre assuntos, Bushong e colegas¹² apresentaram os alimentos de lanche em um dos três formatos: descritores de texto (ou seja, ‘ Snickers bar ‘), imagens coloridas 2-D, ou alimentos reais. Os lances médios para os lanches (em dólares) foram contrastados entre os três grupos participantes. Surpreendentemente, os alunos que visualizaram os alimentos reais estavam dispostos a pagar 61% mais para os itens do que aqueles que viram os mesmos estímulos como imagens ou descritores de texto-um fenômeno que os autores chamado de ‘ efeito real-exposição ‘¹². Criticamente, no entanto, os participantes nas condições de texto e imagem completaram a tarefa de licitação em uma configuração de grupo e entraram suas respostas através de terminais de computador individuais; Inversamente, aqueles atribuídos à condição real do alimento executaram a tarefa um-em-um com o experimentador. A aparência dos estímulos nas condições reais e de imagem também foi diferente. Na condição de alimento real, os alimentos foram apresentados ao observador em uma bandeja de prata, visto que na condição da imagem os estímulos foram apresentados como imagens cortadas escaladas em um fundo preto. Assim, é possível que diferenças de participantes, condições ambientais ou diferenças relacionadas ao estímulo possam ter conduzido a lances inflacionados para os alimentos reais. Na sequência de Bushong, et al.¹², examinamos se os alimentos reais são avaliados mais do que imagens 2-D de alimentos, mas criticamente, usamos um projeto dentro dos assuntos em que os fatores ambientais e de estímulo foram cuidadosamente controlados. Desenvolvemos uma plataforma giratória de design personalizado na qual os estímulos em cada formato de exibição poderiam ser intercalados aleatoriamente de julgamento a julgamento. A apresentação e o sincronismo do estímulo eram idênticos através dos testes reais do objeto e da imagem, assim reduzindo a probabilidade que os participantes poderiam usar estratégias diferentes para executar a tarefa nas circunstâncias diferentes da exposição. Finalmente, nós controlamos com cuidado a aparência dos estímulos nas condições reais do objeto e da imagem de modo que os alimentos e as imagens reais fossem combinados pròxima para o tamanho aparente, a distância, o ponto de vista, e o fundo. É provável que existam outros procedimentos ou mecanismos que possam permitir formatos de estímulo randomizante em todos os ensaios, mas nosso método permite que muitos objetos (e imagens) sejam apresentados em sucessão intercalado relativamente rápida. Do ponto de vista estatístico, este projeto maximiza o poder para detectar efeitos significativos mais do que é possível usando projetos entre os sujeitos. Da mesma forma, os efeitos não podem ser atribuídos a diferenças a priori na vontade de pagar (WTP) entre os observadores. É, naturalmente, o caso em que os projetos dentro dos assuntos abrem a possibilidade para características da demanda. No entanto, em nosso estudo, os participantes entenderam que podiam “ganhar” um item de alimento no final do experimento, independentemente do formato de exibição em que aparecesse na tarefa de licitação. Os participantes também foram informados de que a redução arbitrária de lances (ou seja, para as imagens) reduziria suas chances de ganhar e que a melhor estratégia para ganhar o item desejado é oferecer um valor verdadeiro^34,35,36 . O objetivo deste experimento é comparar o WTP para alimentos reais versus imagens em 2-D usando uma tarefa de licitação BDM^34,35.

Protocol

Os protocolos experimentais foram aprovados pela faculdade de revisão institucional da Universidade de Nevada, Reno social, comportamental e educacional. 1. estímulos e aparelhos Figura 1 : Objeto real (exibido na mesa giratória) e imagem 2-D correspondente do mesmo item (exibido em um monitor de computador).</st…

Representative Results

Os resultados representativos deste experimento são apresentados abaixo. Uma descrição mais detalhada dos resultados, juntamente com um estudo de acompanhamento, pode ser encontrada na publicação original7. Utilizamos um modelo de efeitos mistos lineares com a variável dependente de BID, e variáveis independentes de formato de exibição, preferência, densidade calórica e calorias estimadas. Como esperado, e em consonância com os estudos anteriores12,<s…

Discussion

O objetivo geral do documento atual é facilitar estudos futuros de visão de objeto ‘ mundo real ‘, fornecendo informações detalhadas sobre como apresentar um grande número de objetos do mundo real (e imagens) condições experimentais controladas. Apresentamos uma abordagem ecologicamente válida para o estudo dos fatores que influenciam a escolha dietética e a valorização alimentar. Nós descrevemos métodos empregados em um estudo recente da tomada de decisão humana⁷ em que nós examina…

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