Методи за представяне на обекти от реалния свят под протокол за контролирани лабораторни условия

Обобщение

Описваме методи за представяне на реални обекти и съвпадение на изображения на едни и същи обекти при строго контролирани експериментални условия. Методите са описани в контекста на задача за вземане на решение, но същият подход от реалния свят може да бъде разширен и в други когнитивни области като възприятие, внимание и памет.

Резюме

Въведение

Транслационната стойност на първичните изследвания в човешкото възприятие и знание зависи от степента, до която резултатите се пренасят в реални стимули и контексти. Дългогодишен въпрос е как мозъкът обработва сензорния принос в реалния свят. В момента знанията за визуалното познание се базират почти изцяло на проучвания, които разчитат на стимули под формата на двуизмерни (2-D) изображения, които обикновено се представят под формата на компютъризирани изображения. Въпреки че взаимодействието между изображенията става все по-често в съвременния свят, хората са активни наблюдатели, за които зрителната система се е развила, за да даде възможност за възприятие и взаимодействие с реални обекти, а не с изображения 1. Към днешна дата всеобщото предположение в изследванията на човешкото зрение е, че изображенията са еквивалентни на реални представления на обекти и са подходящи прокси. В момента обаче знаем изненадващо малко дали изображенията ефективно задействат същите когнитивни процеси като реалните обекти. Следователно е важно да се определи как реакциите на изображенията са подобни или различни от тези, предизвикани от техните реални колеги.

Има няколко важни разлики между реални обекти и изображения, които могат да доведат до разлики в начина, по който тези стимули се обработват в мозъка. Ако гледаме реални обекти с две очи, всяко око получава информация от малко по-различен хоризонтален ъгъл на гледане. Това несъответствие между различните изображения, известно като бинокулярно несъответствие, се разрешава от мозъка, за да създаде единно усещане за дълбочина 2, 3. Индикациите за дълбочина, получени от стереоскопично зрение, както и други източници като паралакси на движението, предоставят на зрителя точна информация за егоцентричното разстояние, положението и физическия размер на обекта, както и неговата триизмерна (3-D) геометрична форма 4, 5. Планарните изображения на обекти не предават никаква информация за физическия размер на стимула, тъй като само разстоянието до монитора е известно от наблюдателя, а не разстоянието до обекта. Докато 3D изображенията на обекти, като стереограми, се доближават до визуалния облик на реални обекти, те не съществуват в 3D пространството, нито си позволяват реални двигателни действия като хващане с ръце 6 .

Практическите предизвикателства при използването на реални обектни стимули в експериментален контекст
За разлика от изследванията на зрението на изображението, при които дисплейът на стимулите е напълно контролиран от компютър, работата с реални обекти представлява редица практически предизвикателства пред експериментатора. Позицията, редът и времето на представяне на обектите трябва да се контролират ръчно по време на експеримента. Работата с реални обекти (за разлика от изображенията) може да бъде значително ангажиране във времето поради необходимостта да се направят 7, 8, 9 или 10 обекти, да се настроят стимулите преди експеримента и да се представят обектите ръчно по време на проучването. В допълнение, в експерименти, разработени за директно сравняване на отговорите с реални обекти с изображения, е от решаващо значение да се сравнят отблизо появата на стимулите в различните формати за показване 8, 9. Параметрите на стимула, условията на околната среда, както и рандомизирането и противовесът на действителните обектни и образни стимули трябва да бъдат внимателно контролирани, за да се изолират причинните фактори и да се изключат алтернативни обяснения за наблюдаваните ефекти.

Методите, описани по-долу за представяне на реални обекти (и съответните изображения), са описани в контекста на парадигма на решението. Общият подход обаче може да бъде разширен, за да се изследва дали стимулният формат засяга други аспекти на зрителното възприятие като възприятие, памет или внимание.

Реалните обекти се обработват ли по различен начин от изображенията? Казус от вземане на решения
Несъответствието между видовете обекти, които срещаме в реални сценарии, спрямо тези, изследвани в лабораторни експерименти, е особено очевидно при проучвания за вземане на решения от човека. В повечето проучвания за избора на диета участниците са помолени да дадат преценки за закуските, които са представени като цветни 2-D изображения на компютърния монитор 11, 12, 13, 14. За разлика от тях ежедневните решения за това каква храна да се яде се вземат, обикновено в присъствието на истинска храна, например в супермаркета или кафенето. Въпреки че в съвременния живот редовно виждаме изображения на закуски (т.е. на билбордове, телевизионни екрани и онлайн платформи), способността да разпознаваме присъствието на истински енергийно плътни храни и да реагираме адекватно може от еволюционна гледна точка, защото има растеж, Конкурентно предимство и възпроизвеждане улесни 15, 16, 17 .

Изследванията в научните изследвания за вземане на решения и избор на диета се използват като ръководство за инициативи в областта на общественото здраве, насочени към ограничаване на нарастващите нива на затлъстяване. За съжаление обаче тези инициативи изглежда са имали малък или никакъв измерим успех 18, 19, 20, 21. Затлъстяването остава основен фактор за глобалната тежест на заболяването 22 и е свързано с редица свързани здравни проблеми, включително коронарна артериална болест, деменция, диабет тип II, някои видове рак и повишен общ риск от заболеваемост 22, 23, 24, 25, 26, 27. Рязкото нарастване на затлъстяването и свързаните с него здравословни състояния през последните няколко десетилетия 28 е свързано с наличието на евтини, енергийно гъсти храни 18, 29. Като такъв, има силен научен интерес към разбирането на основните когнитивни и невронни системи, които регулират ежедневните хранителни решения.

Необходим е абонамент. Моля, препоръчайте JoVE на вашия библиотекар.

Протокол

Експерименталните протоколи бяха одобрени от Университета на Невада, Reno Social, Behavioral и Educational Institutional Review Board.

илюстрация 1 : Реален обект (показва се на грамофона) и съвпадащо 2D изображение на същия елемент (показва се на монитор на компютъра). Прелестите на този експеримент се състоят от 60 популярни закуски. Истинската храна (ляв панел) беше снимана на грамофона и получените от нея 2D изображения (десен панел) бяха тясно съпоставени с видимия размер, разстояние, зрително поле и фон. Моля, кликнете тук, за да видите по-голяма версия на това изображение.

Фигура 2 : Схема, показваща компоненти и възли на грамофона. (А.) Основни компоненти на грамофона и тяхното относително позициониране. (Б.) Монтиран плейър с 20 отделни клетки. Във всяка клетка може да се постави реален обект. Вертикалните разделители пречат на учениците да разглеждат елементи в съседни клетки. Моля, кликнете тук, за да видите по-голяма версия на това изображение.

2. Обща процедура: рандомизиране и проектиране

3. Процедура за рандомизиране и проектиране

4. Прожекция и планиране на участниците

Наемете участници, които сами съобщават, че се наслаждават на храната и ядат закуски често и които са запознати с разнообразни закуски, характерни за региона. Уверете се, че участниците не са на диети активно, за да отслабнат, имат хранителни алергии, диетични ограничения (напр. Вегетариански, без глутен) или хранителни заболявания и не са бременни.
В съответствие с командната задача на BDM 12, 35, уверете се, че участниците планират в късния следобед (например между 13:00 и 19:00), когато обикновено се консумират закуски. Напомнете на участника да спре да яде преди експеримент 12 3 H.
ЗАБЕЛЕЖКА: Това е, за да се гарантира, че участникът е гладен и ще наддава точно за хранителните стоки.

За всеки участник съберете лични демографски данни (т.е. възраст, пол), попитайте дали имат нормално или коригирано зрение и запишете ръст и тегло (тези данни са полезни за изчисляване на индекса на телесна маса).

6. Предпочитание и оценка на познаването

Помолете участниците да оценят доколко са запознати с всяка от 60-те закуски. Оставете участника да отговори, като щракне върху аналогова слайд лента (напр. "0" = не е много познато; "3" = много познато). Уверете се, че отговорите са поетапни (вижте Фигура 4).
Помолете участниците да оценят колко им харесва всяка от 60-те закуски, като щракнете върху аналогова лента за натискане (например "-7" = силно нехаресване; "0" = безразличие; "7" = силно харесване). Уверете се, че отговорите се определят сами.

8. Търг за храна/процедура за изчакване 30 минути

Проверете дали участникът е „спечелил“ закуска на каква цена (вижте скрипта „runStudy“, достъпен на http://www.laboratorysys.com/Data/JoVE_Real%20Object_Code.zip).
ЗАБЕЛЕЖКА: Компютърът ще направи оферта, състояща се от произволно число между 0 и 3 евро на стъпки от 25 цента. Ако офертата на компютъра е по-малка или равна на офертата на абоната, абонатът „печели“ артикула за потребление. Участникът плаща на експериментатора цената за предлагане на компютъра от надбавката от 3 долара. Редица предишни проучвания предоставиха задълбочен преглед на обосновката на задачата за наддаване BDM 34, 36, 38.

За всяка храна, показана в основния експеримент, осигурете текстов дисплей (т.е. „Snickers bar“) и помолете участника да прецени (запишете с химикалка) колко калории съдържа размерът на порцията.

Необходим е абонамент. Моля, препоръчайте JoVE на вашия библиотекар.

Представителни резултати

Въпреки че наблюдавахме ефект на изчислените калории върху офертите, ефектът беше относително слаб. Този резултат може да се обясни с факта, че участниците са изпълнили задачата за оценка в отговор на текстови подкани след основния експеримент, вместо да разглеждат храната по време на представянето на стимула. В допълнение, оценката на броя на калориите в определена храна не е непременно интуитивна задача; много наблюдатели не са наясно (или не обръщат внимание) на плътността на калориите на храните, които консумират.

Фигура 5 : Средни офертни цени за всяка закуска, представена като функция от предпочитанието и формата на показване. Както се очакваше, имаше силна положителна връзка между паричните оферти и рейтингите на хранителните предпочитания, като се очакваха по-високи оферти за храни, които бяха по-популярни. Важното е, че имаше значителен основен ефект от формата на показване, когато офертите за истинска храна бяха по-големи от съответстващите изображения на храни. Нямаше значително взаимодействие между ефекта на дисплейния формат и предварително зададената настройка. Средните офертни стойности за хранителните стоки се показват отделно за истинските хранителни стоки (червено) и 2D изображения (синьо). Всяка точка от данни представлява средната групова оферта за всеки хранителен продукт за храна във всеки формат на показване. Плътните червени и сини линии представляват линии, които са най-подходящи за действителните условия на обекта и изображението. Този номер е препечатан от Справка 7 с разрешение от Elsevier. Моля, кликнете тук, за да видите по-голяма версия на това изображение.

Фигура 6 : Средна оферта за всяка закуска, нанесена спрямо калорийна плътност и формат на показване става. Открихме значителна положителна връзка между офертите и действителната калорийна плътност, с по-високи оферти за по-калорични храни. Нямаше значително взаимодействие между ефекта на дисплейния формат и плътността на калориите. Средните офертни стойности за хранителните стоки се показват отделно за истинските хранителни стоки (червено) и 2D изображения (синьо). Всяка точка от данни представлява средната групова оферта за всеки хранителен продукт за храна във всеки формат на показване. Плътните червени и сини линии представляват линии, които са най-подходящи за действителните условия на обекта и изображението. Този номер е препечатан от Справка 7 с разрешение от Elsevier. Моля, кликнете тук, за да видите по-голяма версия на това изображение.

Необходим е абонамент. Моля, препоръчайте JoVE на вашия библиотекар.

Дискусия

В обобщение сме предоставили подробни методи, които описват как се подготвят реални обектни стимули и тясно координирани 2D компютърни изображения на същите елементи, както и методи за създаване на ръчно управляван плейър за представяне на голям брой реални обекти. и снимки в наслагвана последователност. Предоставили сме инструкции за управление на дисплея на стимула и времето за показване във всички експерименти, напр. Б. чрез използването на компютърно контролирани дисплейни очила. Представените тук методи разкриват нови начини за изследване на основните механизми за наблюдаваните ефекти. Бъдещите проучвания могат например да направят директна оценка на ефектите от стереопсиса чрез показване на стимули от реалния свят при условия на монокулярно гледане (които лесно могат да бъдат тествани с монокулярни и бинокулярни състояния на компютърно контролирани очила, например, описани тук). Това би направило хубаво сравнение с изследванията, базирани на изображения, в които както паралаксът, така и стереопсисът предоставят противоречива информация за дълбочината.

Необходим е абонамент. Моля, препоръчайте JoVE на вашия библиотекар.