Dio 1: Transakadijska integracija se oslanja na ograničen memorijski resurs

za više informacija:ali.ma@wecistanche.com

Molimo kliknite ovdje do 2. dijela

Kliknite zacistanche prednosti i nuspojave za pamćenje

Sakadični pokreti očiju uzrokuju velike transformacije slike koja pada na mrežnicu. Umjesto da iznova započne vizuelnu obradu nakon svake sakade, vizuelni sistem kombinuje post-sakadijske informacije sa vizuelnim unosom od pre sakade. Ono što je najvažnije, relativni doprinos svakog izvora informacija je ponderisan prema njegovoj preciznosti, u skladu sa principima optimalne integracije. Zaključili smo da, ako se predsakadijski unos održava u trgovini s ograničenim resursima, kao što je vizualni radmemorija, njegova preciznost će zavisiti od broja pohranjenih stavki, kao i od njihovog prioriteta pažnje. Posmatrači su procijenili boju stimulusa koji se neprimjetno promijenio tokom sakade, a mi smo ispitali gdje su izvještaji pali na kontinuum između vrijednosti prije i poslije sakade. Pristranost prema post-sakadijskoj boji se povećala sa zadatom veličinom pred-sakadijskog prikaza, u skladu sa povećanim ponderisanjem post-sakadijskog inputa kako je opala preciznost pred-sakadijske reprezentacije. U drugom eksperimentu smo istražili da li je transsakadičanmemorijaresursi se preferencijalno alociraju na stavke kojima se daje prioritet. Znak strelice je ukazivao da će jedna predsakadijska stavka biti veća vjerovatnoća da će biti odabrana za izvještaj. Kao što je predviđeno, validni znakovi su povećali preciznost odgovora i pristrasne odgovore prema pre-sakadičnoj boji. Zaključujemo da se transsakadijska integracija oslanja na ograničenomemorijaresurs koji je fleksibilno raspoređen između predsakadijskih podražaja.

Budući da je ljudska vidna oštrina najviša u fovei i opada kao funkcija ekscentriciteta, često pomičemo oči da bismo objekte od interesa doveli u fivealni vid visoke oštrine (Yarbus, 1967). Međutim, usmjeravanje našeg pogleda prema jednoj lokaciji

nužno znači povlačenje od drugih. Kako bi se podržala detaljna i stabilna percepcija scene kroz pomake izazvane pokretima oka, predloženo je da se informacije iz prethodnih fiksacija mogu koristiti za dopunu trenutnog unosa foveala u procesu poznatom kao transsakadična integracija (Irwin & Andrews, 1996).

Budući da se transsakadijska integracija oslanja na informacije iz nedavne prošlosti kako bi olakšala performanse u sadašnjosti, intuitivna hipoteza je da vizualni radmemorijadoprinosi procesu (Aagten-Murphy & Bays, 2019; Irwin, 1991; Prime, Vesia i Crawford, 2011). Radna memorija se odnosi na kratkoročno skladištenje sposobno da održi ograničenu količinu informacija u aktivnom stanju kako bi ih učinila dostupnim za kognitivnu obradu (Baddeley & Hitch, 1974). Ideja da bi vizuelna radna memorija takođe mogla da podrži perceptivne procese nije nova, jer je već bila implicirana u rešavanju dvosmislene percepcije (Kang, Hong, Blake i Woodman, 2011; Scocchia, Valsecchi, Gegenfurtner i Triesch, 2013) , vizuelno pretraživanje (Desimone & Duncan, 1995.) i sekvencijalne pristranosti stimulansa (Bliss, Sun, & D'Esposito, 2017.; Fritsche, Mostert i de Lange, 2017.).

Predsakadične informacije o objektu koje se održavaju u radumemorijamogao – uz odgovarajuće transformacije kako bi se objasnio pomak mrežnjače izazvan sakadom (Bays & Husain, 2007; Bridgeman, Van der Heijden i Velichkovsky, 1994; Burr & Morrone, 2011) – poslužiti kao dodatni izvor informacija za poboljšanje post -sakadična percepcija. Prethodno istraživanje, tj., kao ponderisani prosek uzima u obzir relativnu pouzdanost svakog inputa (Oostwoud Wijdenes, Marshall, & Bays, 2015). Određivanjem prosjeka neovisne buke, rezultirajuća integrirana percepcija može pokazati veću preciznost nego bilo koji izvor sam (Ganmor, Landy i Simoncelli, 2015; Wolf & Schutz, 2015).

Uprkos svojoj intuitivnosti, direktni dokazi za uključenost vizuelnog radamemorijau transsakadijskoj integraciji je rijetka. Nekoliko studija je ispitivalo efekat interventnih sakada na zadatke radne memorije. Prime, Tsotsos, Keith i Crawford (2007) nisu uočili nikakvu razliku u zadatku diskriminacije promjene između stanja u kojima je pozicija pogleda bila zadržana ili promijenjena između narednih prezentacija stimulusa, sugerirajući da sakade same po sebi ne ometaju rad vizualnog rada.memorijaniti ga zamijeniti zasebnom transsakadskom radnjom. Međutim, dvije studije koje koriste metode osjetljive namemorijapreciznost (Melcher & Piazza, 2011; Schut, Van der Stoep, Postma, & Van der Stigchel, 2017; Shao et al., 2010) otkrila je da pravljenje sakada na vizuelni predmet koji je irelevantan zamemorijazadatak je umanjio preciznost naknadnog opoziva za memorijski niz, sa smanjenjem performansi ekvivalentnim povećanju postavljene veličine sadržaja radne memorije za jednu stavku (Schut et al., 2017). Ovo sugerira da je dodjela memorijskih resursa sakadnoj meti obavezna.

transsakadijska integracija, ali je također u skladu s korištenjem vizualnog radamemorijaza olakšavanje drugih perceptivnih ili kognitivnih procesa, npr. za olakšavanje vizualnog pretraživanja (Oh & Kim, 2004; Woodman & Luck, 2004) ili promjene pažnje nakon sakade (Hollingworth & Matsukura, 2019).

Do danas, najdirektniji dokazi koji podržavaju uključenost u radmemorijau transsakadskoj integraciji dolazi iz studije Stewarta i Schütza (2018). Kao iu prethodnim studijama, ovi autori su uočili transsakadične prednosti performansi u procjeni jednog stimulusa koji je bio blizak predviđanjima zasnovanim na optimalnoj integraciji pre- i post-sakadijskog inputa. Međutim, kada su isti zadatak postavili unutar perioda održavanja tipičnog vizuelnog rada jedne stavkememorijaZadatka, nisu našli značajnu korist u performansama u odnosu na najbolji individualni pogled na stimulus (pre- ili post-sakadijski). Drugim riječima, uvođenje vizualnog opterećenja radne memorije ukinulo je dokaze za transsakadijsku integraciju. Iako ovaj rezultat snažno sugerira dostupnost radamemorijaje važno za postizanje prednosti integracije, dizajn sa dvostrukim zadacima ostavlja njegovu tačnu ulogu neizvjesnom. Osim toga, nalaz da je memorijsko opterećenje jedne stavke gotovo potpuno ukinulo transsakadijsku integraciju je neočekivan, s obzirom na opsežne dokaze da se više stavki može održavati istovremeno u radumemorija(vidi i Melcher, 2009; Melcher & Fracasso, 2012 za dokaze da drugi transsakadični efekti imaju kapacitet veći od jedan).

Jedna od karakteristika vizuelnog radamemorijaje da su informacije koje može sadržavati vrlo ograničene (Alvarez & Cavanagh, 2004; Cowan, 1998; Luck & Vogel, 1997). U zadacima analognog izvještaja, ova granica se manifestira kao pad vjernosti prisjećanja kako se broj stavki u memoriji povećava (Ma, Husain, & Bays, 2014; Schneegans, Taylor, & Bays, 2020; van den Berg, Shin, Chou, George , & Ma, 2012; Zhang & Luck, 2008). Osim toga, radimemorijaalokacija je fleksibilna, tako da se resursi mogu preferencijalno usmjeriti na određene stavke na osnovu prioriteta ponašanja (Bays, 2014; Bays & Husain, 2008; Oberauer & Lin, 2017; Schmidt, Vogel, Woodman i Luck, 2002; Yoo, Klyszejko, Curtis , & Ma, 2018). U ovoj studiji smo istraživali kako se vrši raspodjela radnih mjestamemorijana pre-sakadijske stavke utiče na transsakadijsku integraciju. Da biste dobili osjetljivu i stepenovanu procjenu radamemorijaalokacije, koristili smo relativno ponderisanje pre- i post-sakadijskih inputa u procjeni boje predmeta kao našu glavnu mjeru učinka. Na osnovu prethodnih studija (Ganmor, Landy i Simoncelli, 2015; Oostwoud Wijdenes et al., 2015; Wolf & Schutz, 2015), očekivali smo da će ovo ponderisanje odražavati relativnu pouzdanost informacija pre i posle sakadije.

Eksperiment 1:

Ovdje smo istražili da li transsakadijska integracija ovisi o ograničenom resursu manipulirajući veličinom predsakadijskog skupa. Ako je uloga vizualnog radamemorijau transsakadijskoj integraciji je pohranjivanje pre-saccadic inputa, očekivali bismo da će se kvalitet informacija dostupnih za integraciju smanjiti kako se broj stavki u predsakadijskoj slici povećava. Da bismo testirali ovo predviđanje, prikazali smo posmatračima jedan do četiri diska u boji u njihovom perifernom vidu prije nego što smo ih naveli da izvedu horizontalnu sakadu pored niza stimulusa. Tokom sakade, svi diskovi osim jednog su nestali, a boja preostalog diska se neznatno promijenila. Od učesnika je zatraženo da navedu boju ovog diska, a mi smo koristili distribuciju njihovih odgovora u odnosu na pre- i post-sakadijske boje da bismo procijenili težinu koja je dodijeljena svakom ulazu. Budući da je promjena boje bila mala i dogodila se dok se oko pomicalo, očekivali smo da je učesnici uglavnom nisu svjesni. Ovu pretpostavku smo testirali u strukturiranom ispitivanju nakon eksperimenta.

Metode

Učesnici

Četrnaest učesnika (9 žena) starosti između 20 i 35 godina (srednja vrijednost=24.7) učestvovalo je u eksperimentu 1.

Slika 1. Primjer sekvence pokušaja u eksperimentu 1 (ne u mjerilu), za probu sa skupom veličine tri. Isprekidani crveni krugovi predstavljaju fiksacije pogleda. Isprekidana crvena strelica predstavlja vektor sakade. Stimulus se promijenio čim je pogled prešao okomitu srednju liniju ekrana. Promjena boje je pretjerana u ilustrativne svrhe.

Učesnici su prijavili normalnu ili korigiranu na normalnu oštrinu vida. Normalan vid boja je osiguran skrining testom (Ishihara, 1972) koji je obavljen prije studije. Učesnici su bili naivni u pogledu svrhe eksperimenta i nadoknadili su ih plaćanjem od 10 funti po satu. Eksperimente je odobrio Etički komitet za istraživanje psihologije Kembridža.

Informirani pristanak je dobijen u skladu sa Helsinškom deklaracijom.

Aparati i stimulansi

Podražaji su predstavljeni na 27-inčnom Asus ROG PG279Q monitoru (brzina osvježavanja 144 Hz, 2560 × 1440 piksela, ULMB način rada i onemogućen overclocking)

na udaljenosti od 60 cm. Pozadina ekrana je bila crna (0,3 cd/m2) tokom eksperimenta. Položaj očiju je praćen na mreži pomoću EyeLink 1000 (SR Research) montiranog na stolu. Generisanje i prezentacija stimulusa implementirani su u Matlabu koristeći Psychophysics Toolbox (Kleiner, Brainard, & Pelli, 2007). Prilagođeni kod je koristio High Precision Event Timer PC čipseta za sinhronizaciju ekrana i oka za praćenje, koji je uzorkovan asinhrono na 1000 Hz. Izmjerili smo srednje kašnjenje unosa (definirano kao interval između softverskog zahtjeva za ažuriranje ekrana i dovršenih 90 posto željene promjene osvjetljenja) od približno 11 ms, u skladu s vrijednostima koje su prethodno prijavljene za ovaj ekran (Fabius, Fracasso, Nijboer, & Van der Stigchel, 2019; Zhang et al., 2018).

Dizajn i procedura

Redoslijed pokušaja je ilustrovan na slici 1. Svaki pokušaj je započeo predstavljanjem sive fiksacijske tačke (prečnik 0.5 stepeni vidnog ugla, 71,3 cd/m2) na ravnomjerno crnoj pozadini (0 .3 cd/m2). U zavisnosti od smera sakade, tačka za fiksiranje se pojavila 6 stepeni levo ili desno od centra ekrana. Četiri slova (A, B, C i D) su predstavljena na mogućim lokacijama stimulusa, lociranih na zamišljenom krugu od 4 stepena radijusa sa središtem na tački za fiksiranje, na ugaonim pozicijama (–60 stepeni, –20 stepeni, plus 20 stepeni , i plus 60 stepeni) gdje

0 stepeni je u horizontalnom smjeru prema centru ekrana. Nakon što je fiksacija održavana unutar 2 stepena od tačke fiksacije tokom perioda od

500 ms, druga tačka (cilj sakade) se pojavila na horizontalnom pomaku (i stoga potrebna amplituda sakade) od 12 stepeni od prve tačke fiksacije. Ova tačka je označavala lokaciju na koju su posmatrači morali da se spuste kada su primili signal. Imajte na umu da nije bilo moguće rasporediti četiri lokacije stimulusa tako da budu istovremeno jednako udaljene i od predsakadijske i post-sakadijske fiksacijske tačke. Odlučili smo da sve četiri pozicije napravimo jednako udaljene od predsakadijske fiksacije, s rezultatom da su pozicije A i D bile dalje od tačke post-sakadijske fiksacije od B i C (10,0 stupnjeva naspram.

Nakon 500 ms daljeg fiksiranja, slova su zamijenjena jednim, dva, tri ili četiri diska u boji (1 stepen u prečniku). Boje su nasumično izvučene iz kruga u CIELAB prostoru (L=74, početak na a=b=0, radijus 40). Za skupove veličine jedan do tri, nezauzete pozicije su odabrane nasumično, izbalansirane u ispitivanjima i ispunjene sivim tačkicama (0,3 stepena u prečniku) kako bi se smanjila prostorna nesigurnost. Ovaj predsakadijski prikaz prikazan je 1000 ms. Nakon daljnjih 1000 ms, originalna fiksirajuća tačka je nestala i istovremeno se oglasio zvučni signal,

davanje znaka učesniku da napravi pokret oka do cilja sakade što je brže moguće.

Jednom kada je pogled prešao okomitu srednju liniju ekrana, sve osim jednog od predsakadijskih stavki (lokacija uravnotežena u ispitivanjima) zamijenjene su tačkama za čuvanje mjesta. Boja preostale (tj. post-sakadične) stavke pomaknuta je ili u smjeru kazaljke na satu (CW) ili suprotno od kazaljke na satu (CCW) za 25 stepeni na krugu boja. Smjer ovog pomaka izabran je nasumično. Post-sakadijska stavka bila je prikazana do 300 ms nakon što je softver za praćenje sakade otkrio pomak sakade.

post-sakadijski predmet, kotačić u boji (5 stupnjeva u promjeru; nasumično rotiran) pojavio se oko post-sakadijske fiksacijske tačke. Slovo koje je označavalo položaj post-sakadijskog predmeta bilo je prikazano u sredini točka. Učesnicima je naloženo da kliknu na boju na kotačiću koja najbolje odgovara zapamćenoj boji predmeta označenog slovom. Slova su korištena kao nemaskirajući znak da se naznači koju stavku prijaviti; iako je slovo uvijek označavalo stavku koja je ostala vidljiva nakon sakade, pilot testiranje je otkrilo da učesnici često nisu bili svjesni da je jedan od stavki prikazan duže od kotača u boji, središnji slovni znak je zamijenjen diskom (1 stepen u prečniku ) koji je označavao boju ispod trenutne pozicije miša. Nakon registrovanja odgovora, kotač je zamijenjen predsakadičnom fiksacijskom tačkom, čime je započelo sljedeće ispitivanje.

2 stepena od predsakadijske fiksacijske tačke u bilo koje vrijeme prije sakade, ako sakada nije pokrenuta 500 ms nakon nestanka predsakadijske fiksacijske tačke, ako je sakada sletjela dalje od

2,5 stepena od tačke post-sakadijske fiksacije, ako je sakada trajala duže od 150 ms, ili ako je prijavljen treptaj pre nego što se točak boja pojavio. Kada je suđenje prekinuto, prikazana je povratna poruka za

2 sekunde u centru ekrana i probno ispitivanje istog eksperimentalnog stanja je dodano na kraj bloka.

Posmatrači su završili 480 uspješnih ispitivanja raspoređenih u četiri bloka od po 120 ispitivanja. Unutar svakog bloka, postavljena veličina i lokacija prijavljene stavke su nasumično isprepletene. Svaka sesija je počinjala blokom vježbanja u kojem su sudionici obučavani o komponenti pokreta oka eksperimenta. U ovom zadatku vježbe, izvještaj u boji zamijenjen je povratnom informacijom o tome da li je sakada ispunila sve eksperimentalne zahtjeve. Eksperimentator je usmeno objasnio poruke o grešci kada su se aktivirale. Praksa se nastavila sve dok učesnici nisu bili sigurni u okulomotorni aspekt zadatka.

Analiza

Primarne mjere od interesa bile su pristrasnost i disperzija odgovora na boju u odnosu na pre- i post-sakadijsku boju ispitivanog predmeta. Procijenili smo ih kao kružnu sredinu i kružnu standardnu ​​devijaciju (SD), respektivno. U tu svrhu, rotirali smo i reflektirali prijavljene vrijednosti boja, tako da je 0 stepeni koji odgovaraju predsakadijskoj boji i pozitivne vrijednosti bile u smjeru post-sakadijske boje.

Budući da su se odgovori odrazili na polovinu ispitivanja, bilo kakva ukupna pristrasnost CW ili CCW odgovora bila je protuteža i nije mogla utjecati na izračunavanje kružne sredine; međutim, takva pristrasnost odgovora bi imala tendenciju da poveća procjene

kružni SD. Da bismo ovo riješili, nakon rotiranja odgovora, ali prije nego što ih reflektujemo kako bi post-sakadijska boja bila pozitivna (kao što je gore opisano), oduzeli smo ukupnu pristrasnost odgovora za svakog učesnika, izračunatu kao kružna srednja vrijednost tokom ispitivanja. Ova operacija je primijenjena samo kada se procjenjuje kružni SD, ali imajte na umu da ne bi imala utjecaja na procjene kružne srednje vrijednosti.

Statistički testovi hipoteza provedeni su koristeći Bayesian ANOVA i Bayesian t-test u JASP-u (JASP Team, 2020) sa zadanim prethodnim. Rezultati su sa BF10 od pet, što ukazuje da je snaga dokaza za razliku pet puta veća od snage dokaza za nepostojanje razlike. Suprotno tome, BF01 od pet ukazuje na istu snagu dokaza koji ne favorizuju razliku.