Métodos para presentar objetos del mundo real bajo condiciones de laboratorio controladas

Summary

Describimos métodos para presentar objetos del mundo real e imágenes coincidentes de los mismos objetos en condiciones experimentales estrictamente controladas. Los métodos se describen en el contexto de una tarea de toma de decisiones, pero el mismo enfoque del mundo real se puede extender a otros dominios cognitivos como la percepción, la atención y la memoria.

Abstract

Nuestro conocimiento de la visión de objetos humanos se basa casi exclusivamente en estudios en los que los estímulos se presentan en forma de imágenes bidimensionales computarizadas (2-D). En la vida cotidiana, sin embargo, los seres humanos interactúan predominantemente con objetos sólidos del mundo real, no con imágenes. Actualmente, sabemos muy poco acerca de si las imágenes de objetos desencadenan procesos conductuales o neuronales similares al de los ejemplares del mundo real. Aquí, presentamos métodos para llevar el mundo real al laboratorio. Detallamos métodos para presentar estímulos ricos y ecológicamente válidos en el mundo real en condiciones de visualización estrictamente controladas. Describimos cómo combinar estrechamente la apariencia visual de los objetos reales y sus imágenes, así como nuevos aparatos y protocolos que se pueden utilizar para presentar objetos reales e imágenes computarizadas en ensayos sucesivamente intercalados. Utilizamos un paradigma de toma de decisiones como ejemplo de caso en el que comparamos la disposición a pagar (WTP) para los bocadillos reales frente a las imágenes 2D de los mismos artículos. Mostramos que el WTP aumenta un 6,6% para los alimentos que se muestran como objetos reales frente a imágenes en color 2D de alta resolución de los mismos alimentos, lo que sugiere que los alimentos reales se perciben como más valiosos que sus imágenes. Aunque presentar estímulos de objetos reales en condiciones controladas presenta varios desafíos prácticos para el experimentador, este enfoque expandirá fundamentalmente nuestra comprensión de los procesos cognitivos y neuronales que subyacen a los Visión.

Introduction

El valor traslacional de la investigación primaria en la percepción humana y la cognición depende de la medida en que los hallazgos se transfieren a los estímulos y contextos del mundo real. Una pregunta de larga data se refiere a cómo el cerebro procesa las entradas sensoriales del mundo real. Actualmente, el conocimiento de la cognición visual se basa casi exclusivamente en estudios que han confiado en estímulos en forma de imágenes bidimensionales (2-D), generalmente presentadas en forma de imágenes computarizadas. Aunque la interacción con la imagen es cada vez más común en el mundo moderno, los sereshumanos son observadores activos para quienes el sistema visual ha evolucionado para permitir la percepción e interacción con objetos reales, no imágenes 1. Hasta la fecha, la suposición general en estudios de la visión humana ha sido que las imágenes son equivalentes y los proxies apropiados para las exhibiciones de objetos reales. Actualmente, sin embargo, sabemos sorprendentemente poco acerca de si las imágenes desencadenan efectivamente los mismos procesos cognitivos subyacentes como lo hacen los objetos reales. Por lo tanto, es importante determinar en qué medida las respuestas a las imágenes son similares o diferentes de las que obtienen sus homólogos del mundo real.

Hay varias diferencias importantes entre los objetos reales y las imágenes que podrían conducir a diferencias en cómo estos estímulos se procesan en el cerebro. Cuando miramos objetos reales con dos ojos, cada ojo recibe información de un punto de vista horizontal ligeramente diferente. Esta discrepancia entre las diferentes imágenes, conocidas como disparidad binocular, esresuelta por el cerebro para producir una sensación unitaria de profundidad 2,^3. Las señales de profundidad derivadas de la visión estereoscópica, junto con otras fuentes como el paralaje de movimiento, transmiten información precisa al observador sobre la distancia egocéntrica, la ubicación y el tamaño físico del objeto, así como su geometría tridimensional (3-D), estructura de forma^4,5. Las imágenes planas de los objetos no transmiten información sobre el tamaño físico del estímulo porque sólo la distancia al monitor es conocida por el observador, no la distancia al objeto. Mientras que las imágenes 3D de objetos, como los estereogramas, aproximan más a la apariencia visual de los objetos reales, no existen en el espacio 3D, ni ofrecen acciones motoras genuinas como agarrar con las manos^6.

Los desafíos prácticos del uso de estímulos de objetos reales en contextos experimentales
A diferencia de los estudios de la visión de imagen en la que la presentación de estímulo es totalmente controlada por computadora, trabajar con objetos reales presenta una serie de desafíos prácticos para el experimentador. La posición, el orden y el tiempo de las presentaciones de objetos deben controlarse manualmente durante todo el experimento. Trabajar con objetos reales (a diferencia de las imágenes) puede implicar un compromiso de tiempo significativo debido a la necesidad de recoger^7,8,9 o hacer¹⁰ los objetos, configurar los estímulos antes del experimento, y presentar el objetos manualmente durante el estudio. Además, en experimentos que están diseñados para comparar, directamente, las respuestas a objetos reales con imágenes, es fundamental que coincidan estrechamente con la apariencia de los estímulos en los diferentes formatos de visualización^8,9. Los parámetros de estímulo, las condiciones ambientales, así como la aleatorización y contrapeso de los estímulos reales de objetos e imágenes, deben controlarse cuidadosamente para aislar los factores causales y descartar explicaciones alternativas de los efectos observados.

Los métodos detallados a continuación para presentar objetos reales (e imágenes coincidentes) se describen en el contexto de un paradigma de toma de decisiones. Sin embargo, el enfoque general puede ampliarse para examinar si el formato de estímulo influye en otros aspectos de la cognición visual, como la percepción, la memoria o la atención.

¿Los objetos reales se procesan de forma diferente a las imágenes? Un ejemplo de caso de la toma de decisiones
El desajuste entre los tipos de objetos que encontramos en escenarios del mundo real frente a los examinados en experimentos de laboratorio es especialmente evidente en los estudios de toma de decisiones humanas. En la mayoría de los estudios de elección dietética, se pide a los participantes que juzgan sobre los bocadillos que se presentan como imágenes 2D de color en un monitor de ordenador ^11,12,13,14. Por el contrario, las decisiones cotidianas sobre qué alimentos comer generalmente se toman en presencia de alimentos reales, como en el supermercado o en la cafetería. Aunque en la vida moderna vemos regularmente imágenes de bocadillos (es decir, en vallas publicitarias, pantallas de televisión y plataformas en línea), la capacidad de detectar y responder adecuadamente a la presencia de alimentos ricos en energía real puede ser adaptativa de un perspectiva porque facilita el crecimiento, la ventaja competitiva y la reproducción^15,16,17.

Los resultados de la investigación en estudios científicos de la toma de decisiones y la elección dietética se han utilizado para guiar las iniciativas de salud pública destinadas a frenar las crecientes tasas de obesidad. Desafortunadamente, sin embargo, estas iniciativas parecen haber tenido poco o ningún éxito mensurable^18,19,20,21. La obesidad sigue siendo un importante contribuyente a la carga mundial de una enfermedad²² y está relacionada con una serie de problemas de salud asociados, como la cardiopatía coronaria, la demencia, la diabetes tipo II, ciertos tipos de cáncer y el aumento del riesgo general de morbilidad^{22 ,23,24,25,26,27}. El fuerte aumento de la obesidad y las condiciones de salud asociadas en las últimas décadas²⁸ se ha relacionado con la disponibilidad de alimentos baratos y densos en energía^18,29. Como tal, hay un intenso interés científico en la comprensión de los sistemas cognitivos y neuronales subyacentes que regulan las decisiones dietéticas diarias.

Si hay diferencias en la forma en que los alimentos en diferentes formatos se procesan en el cerebro, entonces esto podría proporcionar información sobre por qué los enfoques de salud pública para combatir la obesidad no han tenido éxito. A pesar de las diferencias entre las imágenes y los objetos del mundo real, descritos anteriormente, sorprendentemente poco se sabe acerca de si las imágenes de los bocadillos se procesan de manera similar a sus contrapartes del mundo real. En particular, poco se sabe acerca de si se percibe o no que los alimentos reales son más valiosos o satinados que las imágenes coincidentes de los mismos artículos. Los estudios clásicos de comportamiento temprano encontraron que los niños pequeños eran capaces de retrasar la gratificación en el contexto de imágenes de color 2D de los bocadillos^30,pero no cuando se enfrentaron a aperitivos reales^31. Sin embargo, pocos estudios han examinado en adultos si el formato en el que se muestra un bocadillo influye en la toma de decisiones o la valoración^12,32,33 y sólo un estudio hasta la fecha, de nuestro laboratorio, ha probado esto pregunta cuando los parámetros de estímulo y los factores ambientales se emparejan en todos los formatos⁷. Aquí, describimos técnicas y aparatos innovadores para investigar si la toma de decisiones en observadores humanos sanos está influenciada por el formato en el que se muestran los estímulos.

Nuestro estudio⁷ fue motivado por un experimento anterior llevado a cabo por Bushong y sus colegas¹² en el que se pidió a los estudiantes en edad universitaria que hicieran ofertas monetarias en una variedad de aperitivos diarios utilizando una tarea ^{de licitación becker-DeGroot-Marschak (BDM) 34}. Utilizando un diseño entre sujetos, Bushong y sus colegas¹² presentaron los bocadillos en uno de tres formatos: descriptores de texto (es decir, ‘Barra de snickers’), imágenes en color 2D o alimentos reales. Las pujas promedio por los refrigerios (en dólares) se contrastaban entre los tres grupos participantes. Sorprendentemente, los estudiantes que veían alimentos reales estaban dispuestos a pagar un 61% más por los artículos que aquellos que veían los mismos estímulos que las imágenes o los descriptores de texto -un fenómeno que los autores denominaron el «efecto de exposición real»¹². Sin embargo, críticamente, los participantes en las condiciones de texto e imagen completaron la tarea de licitación en un entorno de grupo e ingresaron sus respuestas a través de terminales informáticos individuales; por el contrario, los asignados a la condición real de alimentos realizaron la tarea uno a uno con el experimentador. La apariencia de los estímulos en las condiciones reales e imagen también era diferente. En la condición real de los alimentos, los alimentos se presentaron al observador en una bandeja de plata, mientras que en la condición de la imagen los estímulos se presentaban como imágenes recortadas a escala sobre un fondo negro. Por lo tanto, es posible que las diferencias de los participantes, las condiciones ambientales o las diferencias relacionadas con el estímulo, podrían haber llevado a ofertas infladas para los alimentos reales. A raíz de Bushong, et al.¹², examinamos si los alimentos reales se valoran más de las imágenes 2D de los alimentos, pero críticamente, usamos un diseño dentro de los sujetos en el que los factores ambientales y relacionados con el estímulo se controlaron cuidadosamente. Desarrollamos un tocadiscos diseñado a medida en el que los estímulos en cada formato de pantalla podían intercalarse aleatoriamente de un ensayo a otro. La presentación y el tiempo de estímulo eran idénticos en los ensayos de objetos e imágenes reales, lo que reduce la probabilidad de que los participantes pudieran utilizar diferentes estrategias para realizar la tarea en las diferentes condiciones de visualización. Finalmente, controlamos cuidadosamente la apariencia de los estímulos en las condiciones reales del objeto y la imagen para que los alimentos e imágenes reales se emparejaran estrechamente para el tamaño aparente, la distancia, el punto de vista y el fondo. Es probable que haya otros procedimientos o mecanismos que podrían permitir la aleatorización de formatos de estímulo en todos los ensayos, pero nuestro método permite que muchos objetos (e imágenes) se presenten en una sucesión intercalada relativamente rápida. Desde un punto de vista estadístico, este diseño maximiza la potencia para detectar efectos significativos más de lo que es posible utilizando diseños entre sujetos. Del mismo modo, los efectos no pueden atribuirse a diferencias a priori en la disposición a pagar (WTP) entre los observadores. Es, por supuesto, el caso de que en los temas de los sujetos los diseños abren la posibilidad de características de la demanda. Sin embargo, en nuestro estudio los participantes entendieron que podían ‘ganar’ un elemento alimenticio al final del experimento, independientemente del formato de visualización en el que apareciera en la tarea de licitación. También se informó a los participantes de que reducir arbitrariamente las ofertas (es decir, para las imágenes) reduciría sus posibilidades de ganar y que la mejor estrategia para ganar el artículo deseado es ofrecer el valor real^34,35,36 . El objetivo de este experimento es comparar WTP para alimentos reales frente a imágenes 2-D utilizando una tarea de licitación de BDM^34,35.

Protocol

Los protocolos experimentales fueron aprobados por la Universidad de Nevada, Reno Social, Behavioral, y Educational Institutional Review Board. 1. Estímulos y Aparatos Figura 1 : Objeto real (que se muestra en el tocadiscos) y la imagen 2D coincidente del mismo elemento (que se muestra en un monitor de ord…

Representative Results

Los resultados representativos de este experimento se presentan a continuación. Una descripción más detallada de los resultados, junto con un estudio de seguimiento, se puede encontrar en la publicación original7. Utilizamos un modelo lineal de efectos mixtos con la variable dependiente de Bid, y variables independientes de Formato de visualización, Preferencia, Densidad Calórica y Calorías Estimadas. Como era de esperar, y en línea con estudios anteriores12,</…

Discussion

El objetivo general del documento actual es facilitar futuros estudios de la visión de objetos del “mundo real” proporcionando información detallada sobre cómo presentar un gran número de objetos (e imágenes) del mundo real en condiciones experimentales controladas. Presentamos un enfoque ecológicamente válido para estudiar los factores que influyen en la elección dietética y la valoración de los alimentos. Describimos los métodos empleados en un estudio reciente de la toma de decisiones humanas<sup class="xre…

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