Измерение внимание и скорость обработки визуальной модели на основе анализа судебных решений Temporal порядка

Summary

Temporal-order judgments can be used to estimate processing speed parameters and attentional weights and thereby to infer the mechanisms of attentional processing. This methodology can be applied to a wide range of visual stimuli and works with many attention manipulations.

Abstract

Этот протокол описывает, как проводить эксперименты во времени порядка для измерения скорость обработки визуальной и сосредоточения внимания распределения ресурсов. Предлагаемый метод основан на новой и синергетической комбинации трех компонентов: временные порядка суждения (TOJ) парадигма, теория Bundesen по зрительное внимание (TVA) и иерархическую структуру байесовского оценивания. Метод обеспечивает легко интерпретируемые параметры, которые поддерживаются теоретическими и нейрофизиологических основ TVA. Использование TOJs, ТВА на основе оценки могут быть получены для широкого спектра стимулов, в то время как традиционные парадигмами, используемые с TVA, в основном ограничивается буквами и цифрами. И, наконец, значимые параметры предложенной модели позволяют для создания иерархической байесовской модели. Такая статистическая модель позволяет оценить результаты в одном когерентном анализе как по этому вопросу и на уровне группы.

Для демонстрации возможности и Versatility этого нового подхода, три эксперимента сообщается с вниманием манипуляций в синтетических Выдвижной дисплеи, природные образы, и парадигма письма подают реплики-отчет.

Introduction

Как внимание распределяется в пространстве и во времени, является одним из наиболее важных факторов зрительного восприятия человека. Объекты, которые привлекают внимание из-за их заметности или важности, как правило, обрабатываются быстрее и с более высокой точностью. В поведенческих исследований, такие преимущества производительности были продемонстрированы в различных экспериментальных парадигм. Например, выделение внимание на целевое расположение ускоряет реакцию в задачах обнаружения зонда ^1. Аналогичным образом , точность отчетных писем улучшается внимание ^2. Такие находки доказывают, что внимание улучшает обработку, но они остаются безнадежно немым о том, как установлено это усиление.

В настоящей работе показано, что механизмы низкого уровня за преимущества сосредоточения внимания могут быть оценены путем измерения скорости обработки отдельных стимулов в рамках модели на основе, которая связывает измерения с мелкозернистый ComponenТ.С. внимания. С помощью такой модели, общая мощность переработки и распределение его между стимулами могут быть выведены из измерений скорости обработки.

Теория Bundesen о зрительное внимание (TVA) ³ обеспечивает подходящую модель для этой деятельности. Это, как правило, применяется к данным из задач письма отчета. В дальнейшем, основы TVA объясняются и показано, каким образом они могут быть расширены для моделирования данных суждения височной порядка (TOJ), полученные с (почти) произвольными раздражители. Этот новый метод позволяет получить оценки скорости обработки и распределения ресурсов, которые могут быть легко интерпретированы. Протокол в этой статье объясняется, как планировать и проводить такие эксперименты и детали, как можно анализировать данные.

Как было упомянуто выше, обычная парадигма в ТВА на основе моделирования и оценки параметров внимания, является задачей письмо отчет. Участники сообщают о личности набора букв,на короткое время мелькали и обычно замаскированы после того, как в той или иной задержки. Среди других параметров, скорость, с которой визуальные элементы кодируются в зрительной кратковременной памяти может быть оценена. Этот метод был успешно применен к вопросам в области фундаментальных и клинических исследований. Например, Bublak и его коллеги оценивали ⁴ , которые параметры сосредоточения внимания влияют на разных стадиях возрастных когнитивных нарушений. В фундаментальных исследованиях внимания, Петерсен, Kyllingsbæk и Bundesen ⁵ используется TVA для моделирования эффекта времени сосредоточения внимания задержки, трудности наблюдателя в восприятии второй из двух мишеней через определенные промежутки времени. Основным недостатком парадигмы письма отчета в том, что она требует достаточно overlearned и маскируемых раздражители. Это требование ограничивает метод для букв и цифр. Другие стимулы потребует тяжелой подготовки участников.

Парадигма TOJ не требует ни специфической Стимуля и не маскировка. Он может быть использован с любым видом стимулов, для которых порядок появления можно судить. Это расширяет диапазон стимулов , чтобы в значительной степени все , что может представлять интерес, в том числе прямых сравнений ⁶ кросс-модальные.

Исследуя внимание с TOJs основан на явлении сосредоточения внимания предварительного ввода, которая является мерой того, как воспринимается гораздо раньше присутствовал стимул по сравнению с автоматической один. К сожалению, обычный метод для анализа данных TOJ, слесарно производительности наблюдатель психометрических функций (например, кумулятивных гауссовых или логистических функций), не может различить , увеличивает ли внимание скорость обработки обслуживаемого стимула или если он снижает скорость автоматической стимула ^7. Эта двусмысленность является серьезной проблемой, так как вопрос о том, действительно усиливается восприятие стимула или, если это приносит пользу из-за вывода средств из конкурирующей Стимул нам вопрос как фундаментальное, так и практическое значение. Например, для проектирования человек-машинных интерфейсов является весьма актуальным знать, если увеличивается известность одного элемента работает за счет другого.

Задача TOJ обычно протекает следующим образом: метка фиксации представлена ​​на короткой задержки, как правило, случайно обращается интервал короче, чем на секунду. Затем первая мишень представлен, а затем после того, как переменная начала стимула асинхронной (SOA) по второй мишени. При отрицательных СОА, зонд, то присутствовал стимул, показан в первую очередь. При положительных СОА, ссылка, неуправляемой стимул, ведет. На SOA нуля, обе мишени проявляются одновременно.

Как правило, представляя цель относится к переключению стимул на. При определенных условиях, однако, и другие временные события, такие как мелькание уже настоящей цели или смещения используются ^8.

_content "> В TOJs ответы собраны в unspeeded образом, как правило , с помощью клавиш , отображенных на раздражитель идентичностей и представления заказов (например, если стимулы квадраты и алмазы, один ключ указывает на " квадрат первого "и еще один" бриллиант первый ") . Важно отметить, что для оценки, эти решения должны быть преобразованы в "зонд первым" (или "ссылка первый") суждения.

В данной работе, сочетание модели обработки TVA и экспериментальной парадигмы TOJ используется для устранения проблем в любой из отдельного домена. С помощью этого метода, легко интерпретируемые скоростные параметры могут быть оценены почти произвольных визуальных стимулов, что позволяет сделать вывод о том, как внимание наблюдателя выделяется на конкурирующие визуальные элементы.

Модель основана на уравнениях TVA для обработки отдельных раздражителей, которые в скором времени будут объяснены в следующем. Вероятность того, что один Стимулмы закодирован в визуальный кратковременной памяти перед другим интерпретируется как вероятность судить этот стимул, как появляются в первую очередь. Отдельные длительности кодирования экспоненциально распределены ^9:

(1)

Максимальная длительность экспозиции неэффективна т ₀ порог , перед которым ничто не кодируется вообще. По словам TVA, скорость Ф _{Х, я} , при котором объект х кодируется как член воспринимаемого категории I (такие как цвет или форма) задается уравнением скорости,

, (2)

Сила чувственного доказательства того, что х принадлежит к категории I выражается в п _{х, I,} и р _я предубеждение решение для категоризации стимулов в качестве членов категории I. Это умножается наttentional веса. Индивидуальные веса ш сосредоточения внимания _х разделены сосредоточения внимания весов всех объектов в поле зрения. Следовательно, относительный вес сосредоточения внимания вычисляется как

(3)

где R представляет все категории и п _х, представляет собой сенсорную доказательства того, что объект х принадлежит к категории J. Значение π _J называется уместность категории J и отражает смещение , чтобы сделать категоризацию в J. Общая мощность переработки C представляет собой сумму всех скоростей обработки для всех раздражители и категоризации. Для более подробного описания TVA, обратитесь к Bundesen и Habekost в книге ^9.

В нашем новом способе, уравнение 1, которое описывает кодирование отдельных стимулов, преобразуется в модель TOJs. Предполагая, что предвзятость выбора и категории отчетов являются constanт в пределах экспериментальной задачи, темпы обработки v _р и v _р от двух целевых стимулов зонда (р) и эталонного (г) зависит от С и сосредоточения внимания весов в виде V _P = C · ш _р и V _R = C · ш _г соответственно. Новая модель TOJ выражает вероятность успеха P _{P ¹} – ^_ое , что участник судьи зонд стимула быть первым в зависимости от SOA и скорости обработки. Это может быть формализована следующим образом:

(4)

Более подробное описание того , как это уравнение выводится из основных уравнений TVA описывается Тюннерманн, Петерсен и Scharlau ^7.

Для простоты, параметр T ₀ опущен в модели в уравнении 1. В соответствии с первоначальным TVA, т ₀ должны быть одинаковыми для мальй цели в задаче TOJ, и, следовательно, сокращается. Однако это предположение может иногда быть нарушено (смотрите раздел Обсуждение).

Для установки этого уравнения к данным TOJ, иерархическая байесовский схема ¹¹ оценки предлагается. Такой подход позволяет оценить веса ш к вниманию _р и ш _г зонда и эталонных стимулов и общей скорости обработки C. Эти параметры, в результате темпы поглощения v _р и V _R и внимание индуцированное различия между ними, могут быть оценены на уровне субъекта и группы наряду с оцениваемыми неопределенности. Иерархическая модель показана на рисунке 1. На этапе планирования для эксперимента, удобный байесовский анализ мощности может быть проведена.

Следующий протокол описывает, как планировать, выполнять и анализировать эксперименты TOJ, из которых скоростные параметры обработки и веса для сосредоточения внимания зрительных стимулов можетбыть получены. Протокол предполагает, что исследователь интересуется, каким образом манипуляции влияет сосредоточения внимания на скорость обработки некоторых целей, представляющих интерес.

Рисунок 1: Графическая модель , используемая в байесовской процедуры оценки. Круги показывают оценочные распределения; двойные кружки обозначают детерминированные узлы. Квадраты указывают данные. Отношения приведены на правой стороне фигуры. Узлы вне закругленных кадров ( "тарелки") представляют собой средние и дисперсии оценки параметров TVA (см Введение) на уровне группы. В пластинке "J предметов", можно видеть, как вес (сосредоточения внимания со) в сочетании с общими показателями по переработке (С) от скорости обработки стимула (v) на уровне субъекта. Тарелка "я СОО &# 8221; показывает , как эти параметры TVA затем преобразуются ( с помощью функции P _{P ¹} , описанной во введении) в вероятности успеха (q) для распределенных биномиально ответов на каждом SOA. Таким образом, θ вместе с повторениями SOA (п) описывают точки данных (у). Для получения более подробной информации о записи и интерпретации графических моделей, обратитесь к Ли и ВАГЕНМАКЕРС ^23. Обратите внимание, что для наглядности, узлы, которые представляют собой разности параметров, были опущены. Эти детерминированные параметры указаны на рисунках результатов эксперимента вместо. Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Protocol

Примечание: Некоторые шаги в этом протоколе может быть осуществлено с использованием специального программного обеспечения при условии (вместе с инструкциями по установке) на http://groups.upb.de/viat/TVATOJ. В протоколе, это сборник программ и скриптов, называется "TVATOJ". 1. Выбор ?…

Representative Results

Ниже приведены результаты, полученные с помощью предлагаемого способа сообщается. Три эксперимента измеряли влияние различных манипуляций с сосредоточения внимания трех весьма различных типов стимула материала. Стимулы представляют собой простые отрезки в Выдвиж?…

Discussion

Протокол в данной статье описывается, как проводить простые TOJs и подходят данные с моделями, основанными на фундаментальном кодирования стимула. Три эксперимента показали, как результаты могут быть оценены в виде иерархической структуры байесовской оценки для оценки влияния внимани?…

Materials

Personal Computer

(Open Source) Experimentation and evaluation software