Partea 1: Integrarea transsaccadică se bazează pe o resursă limitată de memorie

pentru mai multe informații:ali.ma@wecistanche.com

Vă rugăm să faceți clic aici pentru partea 2

Apasa pebeneficii cistanche și efecte secundare pentru memorie

Mișcările sacadice ale ochilor provoacă transformări la scară largă ale imaginii care cade pe retină. În loc să înceapă din nou procesarea vizuală după fiecare saccade, sistemul vizual combină informațiile post-sacadice cu input-ul vizual dinainte de saccade. În mod crucial, contribuția relativă a fiecărei surse de informații este ponderată în funcție de precizia acesteia, în concordanță cu principiile integrării optime. Am argumentat că, dacă inputul pre-sacadic este menținut într-un magazin cu resurse limitate, cum ar fi lucrul vizualmemorie, precizia acestuia va depinde de numărul de articole stocate, precum și de prioritatea atențională a acestora. Observatorii au estimat culoarea stimulilor care s-au schimbat imperceptibil în timpul unei saccade și am examinat unde rapoartele au căzut pe continuum-ul dintre valorile pre- și post-sacadice. Prejudecata față de culoarea post-sacadică a crescut odată cu dimensiunea setată a afișajului pre-sacadic, în concordanță cu o ponderare crescută a intrării post-sacadice pe măsură ce precizia reprezentării pre-sacadice a scăzut. Într-un al doilea experiment, am investigat dacă este transsacadicmemorieresursele sunt alocate preferenţial elementelor prioritizate cu atenţie. Un semn de săgeată a indicat un element pre-sacadic ca fiind mai probabil să fie ales pentru raport. După cum s-a prezis, indicii valide au crescut precizia răspunsului și răspunsurile părtinitoare față de culoarea pre-sacadică. Concluzionăm că integrarea transsaccadică se bazează pe un limitatmemorieresursă care este distribuită flexibil între stimulii pre-sacadici.

Deoarece acuitatea vizuală umană este cea mai ridicată în fovee și scade în funcție de excentricitate, ne mișcăm frecvent ochii pentru a aduce obiectele de interes în vederea foveală cu acuitate mare (Yarbus, 1967). Cu toate acestea, îndreptându-ne privirea către o locație

înseamnă neapărat retragerea lui de la ceilalți. Pentru a sprijini percepția detaliată și stabilă a scenei în deplasările induse de mișcarea ochiului, s-a propus ca informațiile din fixările anterioare să poată fi utilizate pentru a suplimenta intrarea foveală curentă într-un proces cunoscut sub numele de integrare transsaccadică (Irwin & Andrews, 1996).

Deoarece integrarea transsaccadică se bazează pe informații din trecutul recent pentru a facilita performanța în prezent, o ipoteză intuitivă este că lucrul vizualmemoriecontribuie la proces (Aagten-Murphy & Bays, 2019; Irwin, 1991; Prime, Vesia, & Crawford, 2011). Memoria de lucru se referă la stocarea pe termen scurt capabilă să mențină o cantitate limitată de informații într-o stare activă pentru a o face disponibilă pentru procesarea cognitivă (Baddeley & Hitch, 1974). Ideea că memoria de lucru vizuală ar putea sprijini și procesele perceptive nu este una nouă, deoarece a fost deja implicată în rezolvarea percepției ambigue (Kang, Hong, Blake și Woodman, 2011; Scocchia, Valsecchi, Gegenfurtner și Triesch, 2013). , căutare vizuală (Desimone & Duncan, 1995) și distorsiuni secvenţiale de stimul (Bliss, Sun, & D'Esposito, 2017; Fritsche, Mostert, & de Lange, 2017).

Informații despre obiecte pre-sacadice menținute în lucrumemoriear putea – cu transformări adecvate pentru a explica deplasarea retinei indusă de saccade (Bays & Husain, 2007; Bridgeman, Van der Heijden, & Velichkovsky, 1994; Burr & Morrone, 2011) – să servească drept o sursă suplimentară de informații pentru îmbunătățirea postului. -perceptie sacadica. Cercetările anterioare, adică, ca medie ponderată, iau în considerare fiabilitatea relativă a fiecărei intrări (Oostwoud Wijdenes, Marshall și Bays, 2015). Făcând o medie a zgomotului independent, percepția integrată rezultată poate prezenta o precizie mai mare decât oricare dintre surse singure (Ganmor, Landy și Simoncelli, 2015; Wolf și Schutz, 2015).

În ciuda caracterului său intuitiv, dovezi directe pentru implicarea lucrului vizualmemorieîn integrarea transsaccadică este rară. Mai multe studii au examinat efectul intervenției sacadelor asupra sarcinilor de memorie de lucru. Prime, Tsotsos, Keith și Crawford (2007) nu au observat nicio diferență într-o sarcină de discriminare a schimbării între condițiile în care poziția privirii a fost menținută sau schimbată între prezentările de stimul ulterioare, sugerând că sacadele prin ele însele nici nu afectează funcționarea lucrului vizual.memorienici să-l înlocuiască cu un magazin transsaccadic separat. Cu toate acestea, două studii folosesc metode sensibile lamemoriePrecizia (Melcher & Piazza, 2011; Schut, Van der Stoep, Postma, & Van der Stigchel, 2017; Shao et al., 2010) a constatat că a face un saccade la un element vizual care era irelevant pentrumemoriesarcina a afectat precizia de reamintire ulterioară pentru matricea de memorie, cu o scădere a performanței echivalentă cu creșterea dimensiunii setate a conținutului memoriei de lucru cu un element (Schut și colab., 2017). Acest lucru sugerează că alocarea resurselor de memorie către ținta saccade este obligatorie.

integrarea transsaccadică, dar este și în concordanță cu utilizarea lucrului vizualmemoriepentru a facilita alte procese perceptuale sau cognitive, de exemplu, pentru a facilita căutarea vizuală (Oh & Kim, 2004; Woodman & Luck, 2004) sau schimbările atenționale după saccade (Hollingworth & Matsukura, 2019).

Până în prezent, cele mai directe dovezi care susțin implicarea munciimemorieîn integrarea transsaccadică provine dintr-un studiu realizat de Stewart și Schütz (2018). Ca și în studiile anterioare, acești autori au observat avantaje de performanță transsacadice în estimarea unui singur stimul care a fost aproape de predicțiile bazate pe integrarea optimă a input-ului pre și post-sacadic. Cu toate acestea, atunci când au plasat aceeași sarcină în perioada de întreținere a unei lucrări vizuale tipice cu un singur articolmemoriesarcină, ei nu au găsit niciun beneficiu semnificativ de performanță față de cea mai bună vedere individuală a stimulului (pre-sau post-sacadic). Cu alte cuvinte, introducerea unei încărcări vizuale a memoriei de lucru a abolit dovezile pentru integrarea transsacadică. Deși acest rezultat sugerează cu tărie disponibilitatea de lucrumemorieeste important pentru a obține beneficiile integrării, designul cu două sarcini își lasă rolul exact incert. În plus, constatarea că o încărcare a memoriei a unui articol a abolit aproape complet integrarea transsacadică este neașteptată, având în vedere dovezile extinse că mai multe articole pot fi menținute simultan în funcționare.memorie(vezi și Melcher, 2009; Melcher & Fracasso, 2012 pentru dovezi că alte efecte transsacadice au capacități mai mari de unu).

Una dintre caracteristicile definitorii ale lucrului vizualmemorieeste că informațiile pe care le poate deține sunt foarte limitate (Alvarez & Cavanagh, 2004; Cowan, 1998; Luck & Vogel, 1997). În sarcinile de raportare analogice, această limită se manifestă ca o scădere a fidelității reamintirii pe măsură ce numărul de elemente din memorie crește (Ma, Husain și Bays, 2014; Schneegans, Taylor și Bays, 2020; van den Berg, Shin, Chou, George). , & Ma, 2012; Zhang & Luck, 2008). În plus, de lucrumemoriealocarea este flexibilă, astfel încât resursele pot fi direcționate de preferință către anumite elemente pe baza priorității comportamentale (Bays, 2014; Bays & Husain, 2008; Oberauer & Lin, 2017; Schmidt, Vogel, Woodman, & Luck, 2002; Yoo, Klyszejko, Curtis; , & Ma, 2018). În acest studiu, am investigat modul de repartizare a munciimemoriela elementele pre-sacadice influenţează integrarea transsacadică. Pentru a obține o estimare sensibilă și gradată a munciimemoriealocare, am folosit ponderarea relativă a intrărilor pre și post-sacadice în estimarea culorii unui articol ca principală măsură a performanței. Pe baza studiilor anterioare (Ganmor, Landy și Simoncelli, 2015; Oostwoud Wijdenes și colab., 2015; Wolf & Schutz, 2015), ne așteptam ca această ponderare să reflecte fiabilitatea relativă a informațiilor pre și post-sacadice.

Experimentul 1:

Aici, am investigat dacă integrarea transsacadică depinde de o resursă limitată prin manipularea dimensiunii setului pre-sacadic. Dacă rolul lucrului vizualmemorieîn integrarea transsacadică este de a stoca intrarea pre-sacadică, ne-am aștepta ca calitatea informațiilor disponibile pentru integrare să scadă pe măsură ce numărul de elemente din imaginea pre-sacadică crește. Pentru a testa această predicție, le-am prezentat observatorilor unul până la patru discuri colorate în viziunea lor periferică înainte de a le solicita să execute o sacadare orizontală dincolo de matricea de stimuli. În timpul saccadei, toate discurile, cu excepția unuia, au dispărut, iar culoarea discului rămas s-a schimbat ușor. Participanții au fost rugați să raporteze culoarea acestui disc și am folosit distribuția răspunsurilor lor în raport cu culorile pre și post-sacadice pentru a evalua ponderea atribuită fiecărei intrări. Deoarece schimbarea culorii a fost mică și a avut loc în timp ce ochiul se mișca, ne așteptam ca participanții să nu fie în mare parte conștienți de aceasta. Am testat această ipoteză într-un debriefing structurat în urma experimentului.

Metode

Participanții

Paisprezece participanți (9 femei) cu vârsta cuprinsă între 20 și 35 de ani (în medie=24,7) au participat la experimentul 1.

Figura 1. Exemplu de secvență de încercare în experimentul 1 (nu la scară), pentru o încercare cu dimensiunea setată trei. Cercurile roșii întrerupte reprezintă fixările privirii. Săgeata roșie întreruptă reprezintă vectorul saccade. Stimulul s-a schimbat de îndată ce privirea a traversat linia mediană verticală a ecranului. Schimbarea culorii este exagerată în scop ilustrativ.

Participanții au raportat acuitate vizuală normală sau corectată la normal. Vederea normală a culorilor a fost asigurată printr-un test de screening (Ishihara, 1972) efectuat înainte de studiu. Participanții au fost naivi în ceea ce privește scopul experimentului și au compensat cu o plată de 10 GBP/oră. Experimentele au fost aprobate de Cambridge Psychology Research Ethics Committee.

Consimțământul informat a fost obținut în conformitate cu Declarația de la Helsinki.

Aparatură și stimuli

Stimulii au fost prezentați pe un monitor Asus ROG PG279Q de 27 inch (rată de reîmprospătare de 144 Hz, 2560 × 1440 pixeli, modul ULMB și Overclocking dezactivat)

la o distanță de vizualizare de 60 cm. Fundalul ecranului a fost negru (0,3 cd/m2) pe tot parcursul experimentului. Poziția ochilor a fost urmărită online folosind un EyeLink 1000 montat pe birou (SR Research). Generarea și prezentarea stimulilor au fost implementate în Matlab folosind Psychophysics Toolbox (Kleiner, Brainard și Pelli, 2007). Codul personalizat a folosit cronometrul de evenimente de înaltă precizie al chipset-ului PC pentru a sincroniza afișajul și eye tracker, care a fost eșantionat asincron la 1000 Hz. Am măsurat o întârziere medie de intrare (definită ca intervalul dintre o solicitare de software pentru actualizarea ecranului și 90 la sută din modificarea dorită a luminii finalizată) de aproximativ 11 ms, în concordanță cu valorile raportate anterior pentru acest afișaj (Fabius, Fracasso, Nijboer și Van der Stigchel, 2019; Zhang și colab., 2018).

Proiectare și procedură

Secvența de încercare este ilustrată în Figura 1. Fiecare încercare a început cu prezentarea unui punct de fixare gri (diametru 0,5 grade de unghi vizual, 71,3 cd/m2) pe un fundal uniform negru (0 .3 cd/m2). În funcție de direcția saccadei, punctul de fixare a apărut la 6 grade fie în stânga, fie în dreapta centrului ecranului. Patru litere (A, B, C și D) au fost prezentate la locațiile posibile ale stimulului, situate pe un cerc imaginar cu raza de 4 grade centrat pe punctul de fixare, în poziții unghiulare (–60 grade, –20 grade, plus 20 grade). , și plus 60 de grade) unde

0 grade sunt în direcția orizontală spre centrul afișajului. După ce fixarea a fost menținută la 2 grade față de punctul de fixare pentru o perioadă de

500 ms, un al doilea punct (ținta saccade) a apărut la o deplasare orizontală (și, prin urmare, a cerut amplitudinea saccadei) de 12 grade față de primul punct de fixare. Acest punct a indicat locația în care observatorii au trebuit să se arunce după ce au primit semnalul. Rețineți că nu a fost posibilă aranjarea celor patru locații de stimul pentru a fi simultan echidistante de ambele puncte de fixare pre-sacadice și post-sacadice. Am ales să facem toate cele patru poziții echidistante față de fixarea pre-sacadică, astfel încât pozițiile A și D au fost mai departe de punctul de fixare post-sacadic decât B și C (10,0 grade vs.

După 500 ms de fixare suplimentară, literele au fost înlocuite cu unul, două, trei sau patru discuri colorate (1 grad în diametru). Culorile au fost desenate aleatoriu dintr-un cerc în spațiul CIELAB (L=74, origine la=b {= 0, raza 40). Pentru dimensiunile setate de la unu la trei, pozițiile neocupate au fost alese aleatoriu, compensate între încercări și umplute cu puncte de substituție gri (0,3 grade în diametru) pentru a reduce incertitudinea spațială. Acest afișaj pre-sacadic a fost prezentat timp de 1000 ms. După încă 1000 ms, punctul de fixare original a dispărut și a fost redat un bip în același timp,

indicând participantul să facă o mișcare a ochilor către ținta saccade cât mai repede posibil.

Odată ce privirea a traversat linia mediană verticală a ecranului, toate elementele pre-sacadice cu excepția unuia (locație contrabalansată între încercări) au fost înlocuite cu puncte substituenți. Culoarea elementului rămas (adică, post-sacadic) sa deplasat fie în sensul acelor de ceasornic (CW) fie în sens invers acelor de ceasornic (CCW) cu 25 de grade pe cercul de culoare. Direcția acestei schimbări a fost aleasă aleatoriu. Elementul post-sacadic a fost afișat până la 300 ms după ce decalajul saccade a fost detectat de software-ul de urmărire a ochilor.

articol post-sacadic, o roată de culoare (5 grade în diametru; rotită aleatoriu) a apărut în jurul punctului de fixare post-sacadic. În centrul roții era afișată o literă care indică poziția articolului post-sacadic. Participanții au fost instruiți să facă clic pe culoarea de pe roată care se potrivea cel mai bine cu culoarea reținută a elementului indicat de literă. Literele au fost folosite ca un indiciu fără mascare pentru a indica ce element să raporteze; deși litera a indicat întotdeauna elementul care a rămas vizibil după saccade, testele pilot au arătat că participanții deseori nu știau că unul dintre articole a fost afișat mai mult decât roata de culoare, tacul central al literei a fost înlocuit cu un disc (1 grad în diametru. ) care a indicat culoarea sub poziția curentă a mouse-ului. După ce a fost înregistrat un răspuns, roata a fost înlocuită cu punctul de fixare pre-sacadic, inițiind următoarea încercare.

2 grade de punctul de fixare pre-sacadic în orice moment înainte de saccade, dacă o sacada nu a fost inițiată la 500 ms după dispariția punctului de fixare pre-sacadic, dacă sacada a aterizat mai departe de

2,5 grade față de punctul de fixare post-sacadic, dacă sacada a durat mai mult de 150 ms sau dacă a fost semnalată o clipire înainte de apariția roții de culoare. Când o încercare a fost întreruptă, a fost afișat un mesaj de feedback pentru

2 secunde în centrul ecranului și o încercare a aceleiași condiții experimentale a fost atașată la sfârșitul blocului.

Observatorii au finalizat 480 de teste cu succes distribuite în patru blocuri a câte 120 de teste fiecare. În cadrul fiecărui bloc, dimensiunea setată și locația articolului raportat au fost intercalate aleatoriu. Fiecare sesiune a început cu un bloc de practică în care participanții au fost instruiți cu privire la componenta de mișcare a ochilor a experimentului. În această sarcină practică, raportul de culoare a fost înlocuit cu feedback despre dacă sacada a îndeplinit toate cerințele experimentale. Mesajele de eroare au fost explicate verbal de către experimentator atunci când au fost declanșate. Practica a continuat până când participanții au fost încrezători în aspectul oculomotor al sarcinii.

Analiză

Măsurile primare de interes au fost părtinirea și dispersia răspunsurilor de culoare în raport cu culoarea pre și post-sacadică a elementului sondat. Am estimat acestea ca medie circulară și, respectiv, deviația standard circulară (SD). În acest scop, am rotit și reflectat valorile de culoare raportate, astfel încât 0 grade corespunzătoare culorii pre-sacadice și valorile pozitive au fost în direcția culorii post-sacadice.

Deoarece răspunsurile s-au reflectat pe jumătate din studii, orice părtinire generală a răspunsului CW sau CCW a fost contrabalansată și nu ar fi putut afecta calculul mediei circulare; cu toate acestea, o astfel de părtinire a răspunsului ar tinde să umfle estimările

SD circular. Pentru a rezolva acest lucru, după rotirea răspunsurilor, dar înainte de a le reflecta pentru a face culoarea post-sacadică pozitivă (așa cum este descris mai sus), am scăzut distorsiunea generală a răspunsului pentru fiecare participant, calculată ca medie circulară peste încercări. Această operație a fost aplicată numai la estimarea SD circulară, dar rețineți că nu ar avea niciun efect asupra estimărilor mediei circulare.

Testele statistice ale ipotezelor au fost efectuate folosind Bayesian ANOVA și Bayesian t-tests în JASP (JASP Team, 2020) cu priorități implicite. Rezultatele sunt cu un BF10 de cinci indică faptul că puterea dovezilor pentru o diferență este de cinci ori mai mare decât puterea dovezilor pentru nicio diferență. În schimb, un BF01 de cinci indică aceeași putere a dovezilor care nu favorizează nicio diferență.