Část 1: Transskakadická integrace závisí na omezeném paměťovém zdroji

další informace:ali.ma@wecistanche.com

Pls klikněte sem pro část 2

Klikněte nacistanche výhody a vedlejší účinky pro paměť

Sakadické pohyby očí způsobují rozsáhlé transformace obrazu dopadajícího na sítnici. Spíše než zahajování vizuálního zpracování znovu po každé sakádě, vizuální systém kombinuje post-sakádové informace s vizuálním vstupem z doby před sakádou. Rozhodující je, že relativní příspěvek každého zdroje informací je vážen podle jeho přesnosti, v souladu s principy optimální integrace. Usoudili jsme, že pokud je pre-saccadický vstup udržován v obchodě s omezenými zdroji, jako je vizuální prácePaměť, jeho přesnost bude záviset na počtu uložených položek a také na prioritě jejich pozornosti. Pozorovatelé odhadli barvu podnětů, které se během sakády neznatelně měnily, a zkoumali jsme, kde zprávy spadají do kontinua mezi hodnotami před a po sakádě. Zkreslení směrem k post-saccadické barvě se zvyšovalo s nastavenou velikostí pre-saccadického zobrazení, což je v souladu se zvýšeným vážením post-saccadického vstupu, protože přesnost pre-saccadického zobrazení klesala. Ve druhém experimentu jsme zkoumali, zda je transsakadickýPaměťzdroje jsou přednostně přidělovány položkám, kterým je věnována pozornost. Šipka signalizovala jednu pre-saccadickou položku jako pravděpodobnější, že bude vybrána pro zprávu. Jak bylo předpovězeno, platné podněty zvýšily přesnost odezvy a zaujaté reakce směrem k pre-saccadické barvě. Došli jsme k závěru, že transsakadická integrace spoléhá na omezenouPaměťzdroj, který je pružně distribuován mezi pre-saccadické podněty.

Protože lidská zraková ostrost je nejvyšší ve fovee a klesá jako funkce excentricity, často pohybujeme očima, abychom přenesli objekty zájmu do foveálního vidění s vysokou ostrostí (Yarbus, 1967). Náš pohled však směřujeme k jednomu místu

nutně znamená stáhnout ji od ostatních. Pro podporu detailního a stabilního vnímání scény přes posuny vyvolané pohybem oka bylo navrženo, že informace z předchozích fixací mohou být použity k doplnění aktuálního foveálního vstupu v procesu známém jako transsaccadická integrace (Irwin & Andrews, 1996).

Protože transsakadická integrace spoléhá na informace z nedávné minulosti k usnadnění výkonu v současnosti, intuitivní hypotéza je, že vizuální prácePaměťpřispívá k procesu (Aagten-Murphy & Bays, 2019; Irwin, 1991; Prime, Vesia a Crawford, 2011). Pracovní paměť označuje krátkodobé úložiště schopné udržovat omezené množství informací v aktivním stavu, aby byly dostupné pro kognitivní zpracování (Baddeley & Hitch, 1974). Myšlenka, že vizuální pracovní paměť by mohla podporovat i percepční procesy, není nová, protože již byla zapojena do řešení nejednoznačného vnímání (Kang, Hong, Blake, & Woodman, 2011; Scocchia, Valsecchi, Gegenfurtner, & Triesch, 2013). , vizuální vyhledávání (Desimone & Duncan, 1995) a sekvenční zkreslení stimulů (Bliss, Sun, & D'Esposito, 2017; Fritsche, Mostert a de Lange, 2017).

Pre-saccadické informace o objektu udržované v práciPaměťby mohly – s vhodnými transformacemi, které zohledňují posun sítnice vyvolaný sakádou (Bays & Husain, 2007; Bridgeman, Van der Heijden, & Velichkovsky, 1994; Burr & Morrone, 2011) – sloužit jako další zdroj informací pro posílení post - sakadické vnímání. Předchozí výzkum, tj. jako vážený průměr, bere v úvahu relativní spolehlivost každého vstupu (Oostwoud Wijdenes, Marshall, & Bays, 2015). Zprůměrováním nezávislého šumu může výsledný integrovaný vjem vykazovat větší přesnost než kterýkoli zdroj samostatně (Ganmor, Landy, & Simoncelli, 2015; Wolf & Schutz, 2015).

Navzdory své intuitivnosti přímý důkaz zapojení vizuální prácePaměťv transsakadické integraci je řídká. Několik studií zkoumalo účinek intervenujících sakád na úkoly pracovní paměti. Prime, Tsotsos, Keith a Crawford (2007) nepozorovali žádný rozdíl v úloze rozlišování změn mezi podmínkami, ve kterých byla pozice pohledu udržována nebo změněna mezi následujícími prezentacemi stimulů, což naznačuje, že sakády samy o sobě nenarušují fungování vizuální práce.Paměťani jej nahradit samostatným transsakadickým obchodem. Nicméně dvě studie používající metody citlivé naPaměťpřesnost (Melcher & Piazza, 2011; Schut, Van der Stoep, Postma, & Van der Stigchel, 2017; Shao et al., 2010) zjistili, že vytvoření sakády na vizuální položku, která byla proPaměťúloha zhoršila přesnost následného vyvolání paměťového pole, přičemž snížení výkonu odpovídá zvýšení nastavené velikosti obsahu pracovní paměti o jednu položku (Schut et al., 2017). To naznačuje, že přidělení paměťových zdrojů cíli sakády je povinné.

transsaccadická integrace, ale je také v souladu s používáním vizuální prácePaměťk usnadnění jiných percepčních nebo kognitivních procesů, např. k usnadnění vizuálního vyhledávání (Oh & Kim, 2004; Woodman & Luck, 2004) nebo přesunů pozornosti po sakádě (Hollingworth & Matsukura, 2019).

K dnešnímu dni nejpřímější důkazy podporující zapojení prácePaměťv transsakadické integraci pochází ze studie Stewarta a Schütze (2018). Stejně jako v předchozích studiích tito autoři pozorovali výhody transsaccadického výkonu při odhadu jediného podnětu, který se blížil předpovědím založeným na optimální integraci pre- a post-saccadického vstupu. Když však zadali stejný úkol do období údržby typického jednopoložkového vizuálního provozuPaměťúkolu, nezjistili žádný významný výkonnostní přínos oproti nejlepšímu individuálnímu pohledu na podnět (před sakadickým nebo po sakadickým). Jinými slovy, zavedení vizuální zátěže pracovní paměti zrušilo důkazy pro transsakadickou integraci. I když tento výsledek silně naznačuje dostupnost prácePaměťJe důležité získat výhody integrace, návrh dvou úloh ponechává svou přesnou roli nejistou. Navíc zjištění, že zatížení paměti jedné položky téměř úplně zrušilo transsakadickou integraci, je neočekávané, vzhledem k rozsáhlým důkazům, že při práci lze současně udržovat více položek.Paměť(viz také Melcher, 2009; Melcher & Fracasso, 2012 pro důkaz, že jiné transsakadické efekty mají kapacitu větší než jedna).

Jeden z určujících rysů vizuální prácePaměťje, že informace, které může obsahovat, jsou velmi omezené (Alvarez & Cavanagh, 2004; Cowan, 1998; Luck & Vogel, 1997). V úlohách analogových zpráv se tento limit projevuje poklesem věrnosti připomenutí, když se zvyšuje počet položek v paměti (Ma, Husain, & Bays, 2014; Schneegans, Taylor, & Bays, 2020; van den Berg, Shin, Chou, George , & Ma, 2012; Zhang & Luck, 2008). Navíc pracovníPaměťalokace je flexibilní, takže zdroje mohou být přednostně směrovány na konkrétní položky na základě behaviorální priority (Bays, 2014; Bays & Husain, 2008; Oberauer & Lin, 2017; Schmidt, Vogel, Woodman, & Luck, 2002; Yoo, Klyszejko, Curtis & Ma, 2018). V této studii jsme zjišťovali, jak alokace prácePaměťk pre-sakadickým položkám ovlivňuje transsakadickou integraci. Získat citlivý a odstupňovaný odhad prácePaměťalokaci jsme jako hlavní měřítko výkonnosti použili relativní vážení pre- a post-saccadických vstupů při odhadu barvy položky. Na základě předchozích studií (Ganmor, Landy, & Simoncelli, 2015; Oostwoud Wijdenes et al., 2015; Wolf & Schutz, 2015) jsme očekávali, že toto vážení bude odrážet relativní spolehlivost pre- a post-saccadických informací.

Experiment 1:

Zde jsme zkoumali, zda transsaccadická integrace závisí na omezeném zdroji manipulací s velikostí pre-saccadické sady. Je-li role vizuální prácePaměťv transsaccadické integraci je ukládání pre-saccadických vstupů, očekávali bychom, že kvalita informací dostupných pro integraci se bude snižovat s tím, jak se zvyšuje počet položek v pre-saccadickém obrazu. Abychom tuto předpověď otestovali, předložili jsme pozorovatelům jeden až čtyři barevné disky v jejich periferním vidění, než jsme je vyzvali, aby provedli horizontální sakádu za polem stimulů. Během sakády všechny disky kromě jednoho zmizely a barva zbývajícího disku se mírně změnila. Účastníci byli požádáni, aby nahlásili barvu tohoto disku, a my jsme použili rozložení jejich odpovědí vzhledem k barvám před a po sakadickém testu k posouzení váhy přiřazené každému vstupu. Protože změna barvy byla malá a došlo k ní, když se oko pohybovalo, očekávali jsme, že si to účastníci většinou neuvědomují. Tento předpoklad jsme testovali ve strukturovaném rozboru po experimentu.

Metody

Účastníci

Čtrnáct účastníků (9 žen) ve věku 20 až 35 let (průměr=24,7) se zúčastnilo experimentu 1.

Obrázek 1. Příklad sekvence pokusu v experimentu 1 (ne v měřítku), pro pokus s nastavenou velikostí tři. Přerušované červené kruhy představují fixace pohledu. Přerušovaná červená šipka představuje vektor sakády. Podnět se změnil, jakmile pohled překročil vertikální střední čáru obrazovky. Změna barvy je pro ilustraci přehnaná.

Účastníci uváděli normální nebo korigovanou na normální zrakovou ostrost. Normální barevné vidění bylo zajištěno screeningovým testem (Ishihara, 1972) provedeným před studií. Účastníci byli naivní, pokud jde o účel experimentu, a byli kompenzováni platbou 10 liber za hodinu. Experimenty byly schváleny Etickým výborem Cambridge Psychology Research.

Informovaný souhlas byl získán v souladu s Helsinskou deklarací.

Přístroje a podněty

Stimuly byly prezentovány na 27palcovém monitoru Asus ROG PG279Q (obnovovací frekvence 144 Hz, 2560 × 1440 pixelů, režim ULMB a vypnuté přetaktování)

při pozorovací vzdálenosti 60 cm. Pozadí obrazovky bylo po celou dobu experimentu černé (0,3 cd/m2). Poloha očí byla sledována online pomocí stolního počítače EyeLink 1000 (SR Research). Generování a prezentace stimulů byly implementovány v Matlabu pomocí Psychophysics Toolbox (Kleiner, Brainard, & Pelli, 2007). Vlastní kód používal High Precision Event Timer PC čipsetu k synchronizaci displeje a eye trackeru, který byl vzorkován asynchronně při 1000 Hz. Naměřili jsme střední vstupní zpoždění (definované jako interval mezi softwarovým požadavkem na aktualizaci obrazovky a dokončením 90 procent požadované změny jasu) přibližně 11 ms, což je v souladu s hodnotami dříve hlášenými pro tento displej (Fabius, Fracasso, Nijboer a Van der Stigchel, 2019; Zhang et al., 2018).

Návrh a postup

Sekvence pokusu je znázorněna na obrázku 1. Každý pokus začal zobrazením šedého fixačního bodu (průměr 0,5 stupně zorného úhlu, 71,3 cd/m2) na rovnoměrně černém pozadí (0). 0,3 cd/m2). V závislosti na směru sakády se fixační bod objevil 6 stupňů vlevo nebo vpravo od středu obrazovky. Čtyři písmena (A, B, C a D) byla uvedena na možných místech stimulu, umístěná na pomyslném kruhu o poloměru 4 stupňů se středem na fixačním bodu, v úhlových polohách (–60 stupňů, –20 stupňů, plus 20 stupňů a plus 60 stupňů), kde

0 stupňů je ve vodorovném směru ke středu displeje. Poté, co byla fixace udržována v rozmezí 2 stupňů od fixačního bodu po dobu

500 ms se objevila druhá tečka (cíl sakády) ve vodorovném posunutí (a tedy požadované amplitudě sakády) 12 stupňů od prvního fixačního bodu. Tento bod označoval místo, kam se pozorovatelé museli přesunout, jakmile přijali signál. Všimněte si, že nebylo možné uspořádat čtyři stimulační místa tak, aby byly současně stejně vzdálené jak od pre-sakadických, tak od post-sakadických fixačních bodů. Rozhodli jsme se, že všechny čtyři polohy budou stejně vzdálené od pre-sakadické fixace, s tím výsledkem, že pozice A a D byly dále od post-sakadického fixačního bodu než B a C (10,0 stupňů vs.

Po 500 ms další fixace byla písmena nahrazena jedním, dvěma, třemi nebo čtyřmi barevnými disky (průměr 1 stupeň). Barvy byly náhodně nakresleny z kruhu v prostoru CIELAB (L=74, počátek na=b=0, poloměr 40). Pro sady velikostí jedna až tři byly náhodně vybrány neobsazené pozice, vyváženy napříč studiemi a vyplněny šedými zástupnými tečkami (0,3 stupně v průměru), aby se snížila prostorová nejistota. Toto pre-saccadické zobrazení bylo prezentováno po dobu 1000 ms. Po dalších 1000 ms původní fixační bod zmizel a současně se ozvalo pípnutí,

přimět účastníka, aby co nejrychleji provedl pohyb očí k cíli sakády.

Jakmile pohled překročil svislou střední čáru obrazovky, všechny pre-saccadické položky (místo vyvážené napříč pokusy) byly nahrazeny zástupnými tečkami. Barva zbývající (tj. post-saccadické) položky se na barevném kruhu posunula po směru hodinových ručiček (CW) nebo proti směru hodinových ručiček (CCW) o 25 stupňů. Směr tohoto posunu byl zvolen náhodně. Post-saccadická položka byla zobrazena do 300 ms poté, co byl softwarem eye tracker detekován posun sakády.

post-saccadické položky se kolem post-saccadického fixačního bodu objevilo barevné kolečko (v průměru 5 stupňů; náhodně otočené). Uprostřed kola bylo zobrazeno písmeno označující pozici post-saccadické položky. Účastníci byli instruováni, aby klikli na barvu na kole, která nejlépe odpovídala zapamatované barvě položky označené písmenem. Písmena byla použita jako nemasková nápověda k označení položky, kterou je třeba hlásit; ačkoli dopis vždy označoval položku, která zůstala viditelná po sakádě, pilotní testování ukázalo, že účastníci často nevěděli, že jedna z položek byla zobrazena déle než barevné kolečko, centrální dopisní narážka byla nahrazena diskem (průměr 1 stupeň ), která indikovala barvu pod aktuální pozicí myši. Poté, co byla zaznamenána odezva, bylo kolo nahrazeno pre-sakadickou fixační tečkou, čímž byl zahájen další pokus.

2 stupně od pre-sakadického fixačního bodu kdykoliv před sakádou, pokud sakáda nebyla iniciována do 500 ms po zmizení pre-sakadického fixačního bodu, pokud sakáda dopadla dále než

2,5 stupně od bodu po sakadické fixaci, pokud sakáda trvala déle než 150 ms nebo pokud bylo hlášeno mrknutí předtím, než se objevilo barevné kolečko. Když byl pokus přerušen, zobrazila se zpráva se zpětnou vazbou

2 sekundy ve středu obrazovky a na konec bloku byl připojen pokus za stejných experimentálních podmínek.

Pozorovatelé dokončili 480 úspěšných pokusů rozdělených do čtyř bloků po 120 pokusech. V rámci každého bloku byla náhodně proložena nastavená velikost a umístění hlášené položky. Každé sezení začalo cvičným blokem, ve kterém byli účastníci trénováni na oční pohybovou složku experimentu. V tomto cvičném úkolu byla barevná zpráva nahrazena zpětnou vazbou o tom, zda sakáda splnila všechny experimentální požadavky. Chybové zprávy byly při spuštění experimentátorem vysvětleny slovně. Cvičení pokračovalo, dokud si účastníci nebyli jisti okulomotorickým aspektem úkolu.

Analýza

Primárními měřítky, která byla předmětem zájmu, bylo vychýlení a rozptyl barevných reakcí vzhledem k pre-a post-saccadické barvě zkoumané položky. Odhadli jsme je jako kruhový průměr a kruhovou směrodatnou odchylku (SD). Za tímto účelem jsme nahlášené hodnoty barev otočili a odráželi tak, že 0 stupňů odpovídajících pre-saccadické barvě a kladné hodnoty byly ve směru post-saccadické barvy.

Protože se odpovědi odrážely v polovině pokusů, jakékoli celkové zkreslení odezvy CW nebo CCW bylo vyváženo a nemohlo ovlivnit výpočet kruhového průměru; takové zkreslení odezvy by však mělo tendenci zvyšovat odhady

kruhový SD. Abychom to vyřešili, po otočení odpovědí, ale před jejich odrazem, aby byla post-saccadická barva pozitivní (jak je popsáno výše), jsme odečetli celkové zkreslení odpovědi pro každého účastníka, vypočítané jako kruhový průměr ze zkoušek. Tato operace byla použita pouze při odhadu kruhové SD, ale povšimněte si, že by neměla žádný vliv na odhady kruhového průměru.

Statistické testy hypotéz byly provedeny pomocí Bayesian ANOVA a Bayesian t-testů v JASP (JASP Team, 2020) s výchozími prioritami. Výsledky jsou s BF10 pěti, což znamená, že síla důkazů pro rozdíl je pětkrát větší než síla důkazů pro žádný rozdíl. Naopak, BF01 z pěti ukazuje na stejnou sílu důkazů ve prospěch žádného rozdílu.