Методи представлення об’єктів реального світу за протоколом контрольованих лабораторних умов

Резюме

Ми описуємо методи представлення реальних об’єктів та зіставлення зображень тих самих об’єктів у суворо контрольованих експериментальних умовах. Методи описані в контексті завдання прийняття рішень, але той самий реальний підхід може бути поширений і на інші когнітивні сфери, такі як сприйняття, увага та пам'ять.

Анотація

Вступ

Трансляційна цінність первинних досліджень у сприйнятті та знанні людини залежить від того, наскільки результати переносяться на реальні стимули та контекст. Давнє питання полягає в тому, як мозок обробляє реальні сенсорні дані. В даний час знання про візуальне пізнання майже повністю базуються на дослідженнях, які спирались на подразники у вигляді двовимірних (2-D) зображень, які, як правило, представлені у вигляді комп'ютеризованих зображень. Незважаючи на те, що взаємодія із зображеннями стає все більш поширеною у сучасному світі, люди є активними спостерігачами, для яких зорова система розвинулася для забезпечення сприйняття та взаємодії з реальними об'єктами, а не з зображеннями 1. На сьогоднішній день загальним припущенням у дослідженнях людського зору було те, що зображення еквівалентні реальним представленням об'єктів і є придатними проксі. На даний момент ми напрочуд мало знаємо про те, чи ефективно образи викликають ті самі основні когнітивні процеси, що й реальні об’єкти. Отже, важливо визначити, наскільки відповіді на зображення схожі або відрізняються від реакцій, викликаних їх реальними аналогами.

Існує кілька важливих відмінностей між реальними об’єктами та зображеннями, які можуть призвести до відмінностей у способі обробки цих подразників у мозку. Якщо ми дивимось на реальні предмети двома очима, кожне око отримує інформацію з дещо іншого горизонтального кута огляду. Цю невідповідність між різними зображеннями, відому як бінокулярна диспропорція, вирішує мозок, щоб створити єдине відчуття глибини 2, 3. Вказівки глибини, отримані від стереоскопічного зору, а також інших джерел, таких як паралакси руху, надають глядачеві точну інформацію про егоцентричну відстань, положення та фізичний розмір об'єкта, а також його тривимірну (3-D) структуру геометричної форми 4, 5. Площинні зображення об’єктів не передають жодної інформації про фізичний розмір подразника, оскільки спостерігач відомий лише відстані до монітора, а не відстані до об’єкта. Хоча тривимірні зображення об’єктів, наприклад стереограми, наближаються до візуального вигляду реальних об’єктів, вони не існують у тривимірному просторі і не дозволяють реальних рухових дій, таких як хапання руками 6 .

Практичні завдання використання реальних предметних подразників в експериментальному контексті
На відміну від досліджень зору зображення, при якому показ стимулів повністю управляється комп’ютером, робота з реальними об’єктами представляє ряд практичних завдань для експериментатора. Положення, порядок і час подання об’єктів повинні контролюватися вручну під час експерименту. Робота з реальними об'єктами (на відміну від зображень) може бути значним часовим завданням через необхідність зробити 7, 8, 9 або 10 об'єктами, налаштувати подразники перед експериментом та вручити предмети вручну під час дослідження. Крім того, в експериментах, які були розроблені для порівняння реакцій на реальні об'єкти безпосередньо із зображеннями, дуже важливо ретельно порівняти зовнішній вигляд подразників у різних форматах відображення 8, 9. Параметри стимулу, умови навколишнього середовища, а також рандомізація та противага реальних об’єктів та стимулів зображення повинні ретельно контролюватися, щоб виділити причинно-наслідкові фактори та виключити альтернативні пояснення спостережуваних ефектів.

Методи, описані нижче для представлення реальних об'єктів (та відповідних зображень), описані в контексті парадигми прийняття рішення. Однак загальний підхід можна розширити, щоб вивчити, чи впливає формат стимулу на інші аспекти зорового сприйняття, такі як пізнання, пам'ять чи увагу.

Чи справжні об'єкти обробляються інакше, ніж зображення? Тематичне дослідження з прийняття рішень
Невідповідність між типами об'єктів, з якими ми стикаємось у реальних сценаріях, порівняно з тими, що вивчалися в лабораторних експериментах, особливо очевидна при дослідженнях прийняття рішень людиною. У більшості досліджень вибору дієти учасникам пропонується судити про закуски, які представлені у вигляді кольорових 2-D зображень на моніторі комп'ютера 11, 12, 13, 14. Навпаки, щоденні рішення щодо того, яку їжу їсти, приймаються, як правило, за наявності справжньої їжі, наприклад, у супермаркеті чи їдальні. Хоча в сучасному житті ми регулярно бачимо зображення закусочних продуктів (тобто на білбордах, телевізійних екранах та онлайн-платформах), здатність розпізнавати присутність справжньої енергетичної щільної їжі та відповідати належним чином може з еволюційної точки зору, оскільки є зростання, Конкурентні переваги та відтворення сприяли 15, 16, 17 .

Дослідження в наукових дослідженнях щодо прийняття та вибору дієти використовувались як керівництво для ініціатив у галузі охорони здоров'я, спрямованих на стримування зростаючого рівня ожиріння. Однак, на жаль, ці ініціативи, мабуть, не мали помітного успіху 18, 19, 20, 21. Ожиріння залишається основним фактором глобального тягаря захворювання 22 і пов'язане з низкою пов'язаних з цим проблем зі здоров'ям, включаючи ішемічну хворобу артерій, деменцію, діабет II типу, певні типи раку та підвищений загальний ризик захворюваності 22, 23, 24, 25, 26, 27. Різке зростання ожиріння та пов’язаних із цим станів здоров’я за останні кілька десятиліть 28 було пов’язане з наявністю дешевих, енергоємних продуктів харчування 18, 29. Таким чином, існує сильний науковий інтерес до розуміння когнітивних та нервових систем, що регулюють повсякденні харчові рішення.

Потрібна передплата. Будь ласка, порекомендуйте JoVE своєму бібліотекареві.

Протокол

Експериментальні протоколи були схвалені Університетом штату Невада, комітетом з рецензування соціальних, поведінкових та освітніх установ Університету Невади.

ілюстрація 1 : Реальний об’єкт (відображається на вертушці) та відповідне 2D зображення того самого елемента (відображається на моніторі комп’ютера). Чари цього експерименту складалися з 60 популярних закусок. Справжню їжу (ліва панель) сфотографували на вертушці, і отримані в результаті 2D-зображення (права панель) були точно підібрані до видимих розмірів, відстані, поля зору та фону. Клацніть тут, щоб переглянути збільшену версію цього зображення.

Малюнок 2 : Схема, що показує компоненти і вузли вертушки. (А.) Основні компоненти вертушки та їх відносне розташування. (B.) Встановлений програвач звукозапису на 20 окремих комірок У кожну клітинку можна помістити реальний об’єкт. Вертикальні роздільники заважають учням переглядати предмети у сусідніх комірках. Клацніть тут, щоб переглянути збільшену версію цього зображення.

2. Загальна процедура: рандомізація та проектування

3. Процедура рандомізації та проектування

4. Скринінг та планування учасників

Наймайте учасників, які самі повідомляють, що їм подобається їжа та часто їдять закуски та які знайомі з різноманітними закусками, типовими для регіону. Переконайтеся, що учасники не активно дотримуються дієт для схуднення, мають харчову алергію, дієтичні обмеження (наприклад, вегетаріанські, безглютенові) або хвороби, що передаються їжею, і не вагітні.
Відповідно до командного завдання BDM 12, 35, переконайтеся, що учасники планують пізно вдень (наприклад, між 13:00 та 19:00), коли зазвичай вживають закусочні продукти. Нагадайте учаснику припинити їсти перед експериментом 12 3 H.
ПРИМІТКА: Це робиться для того, щоб учасник був голодним і точно подав заявку на покупку продуктів.

Для кожного учасника збирайте особисті демографічні дані (наприклад, вік, стать), запитуйте, чи має вони нормальний або скорегований зір, і фіксуйте зріст і вагу (ці дані корисні для розрахунку індексу маси тіла).

6. Стекінг оцінки переваг та знайомства

Попросіть учасників оцінити, наскільки вони знайомі з кожною із 60 закусок. Нехай учасник відповідає, натиснувши на аналогову слайд-панель (наприклад, "0" = не дуже знайоме; "3" = дуже знайоме). Переконайтеся, що відповіді виконуються поетапно (див. Малюнок 4).
Попросіть учасників оцінити, наскільки їм подобається кожна із 60 закусок, натиснувши на аналогову панель натискань (наприклад, "-7" = сильно не подобається; "0" = байдужість; "7" = сильно подобається). Переконайтесь, що відповіді визначаються самостійно.

8. Продовольчий аукціон/процедура очікування 30 хв

Перевірте, чи учасник «виграв» закуску за яку ціну (див. Сценарій «runStudy», доступний за адресою http://www.laboratorysys.com/Data/JoVE_Real%20Object_Code.zip).
ПРИМІТКА: Комп’ютер зробить ставку, що складається із випадкового числа від 0 до 3 євро з кроком 25 центів. Якщо ставка комп’ютера менше або дорівнює ставці абонента, абонент «виграє» предмет для споживання. Учасник платить експериментатору ціну за пропонування комп’ютера з надбавки в 3 долари. Ряд попередніх досліджень забезпечив поглиблене вивчення обґрунтування завдання BDM 34, 36, 38.

Для кожної їжі, що відображається в основному експерименті, передбачте текстовий дисплей (тобто, «бар Снікерса») і попросіть учасника оцінити (запишіть ручкою), скільки калорій вони містять у розмірі порції.

Потрібна передплата. Будь ласка, порекомендуйте JoVE своєму бібліотекареві.

Репрезентативні результати

Хоча ми спостерігали вплив розрахункових калорій на заявки, ефект був відносно слабким. Цей результат можна пояснити тим, що учасники виконали завдання оцінки у відповідь на текстові підказки після основного експерименту, а не дивлячись на їжу під час подання стимулу. Крім того, оцінка кількості калорій у певній їжі не обов’язково є інтуїтивним завданням; багато спостерігачів не знають (або не звертають уваги) щільність калорій їжі, яку вони споживають.

Малюнок 5 : Середні ціни заявок на кожну закуску, представлену як функція переваги та формату відображення. Як і слід було очікувати, існував сильний позитивний зв’язок між грошовими пропозиціями та рейтингами харчових переваг, причому очікувались вищі ставки на продукти, які були більш популярними. Важливим є те, що основний ефект від формату відображення був, коли ставки на справжню їжу були більшими, ніж відповідні зображення продуктів. Не було значної взаємодії між ефектом формату відображення та попередньо встановленим параметром. Середні значення ставок для продуктів відображаються окремо для реальних продуктів (червоний) та 2D-зображень (синій). Кожна точка даних представляє середню заявку на групу для кожного продукту харчування для кожного формату відображення. Суцільні червоні та сині лінії представляють лінії, які найбільш підходять для фактичного стану об’єкта та зображення. Цей номер передруковано з посилання 7 з дозволу Elsevier. Клацніть тут, щоб переглянути збільшену версію цього зображення.

Малюнок 6 : Середня ставка для кожної закуски, побудована на основі щільності калорій та формату відображення стає. Ми виявили значну позитивну зв'язок між ставками та фактичною щільністю калорій, з вищими ставками для більш калорійних продуктів. Не було значної взаємодії між ефектом формату відображення та щільністю калорій. Середні значення ставок для продуктів відображаються окремо для реальних продуктів (червоний) та 2D-зображень (синій). Кожна точка даних представляє середню заявку на групу для кожного продукту харчування для кожного формату відображення. Суцільні червоні та сині лінії представляють лінії, які найкраще відповідають фактичним умовам предмета та зображення. Цей номер передруковано з посилання 7 з дозволу Elsevier. Клацніть тут, щоб переглянути збільшену версію цього зображення.

Потрібна передплата. Будь ласка, порекомендуйте JoVE своєму бібліотекареві.

Обговорення

Підсумовуючи, ми запропонували детальні методи, що описують, як готуються реальні об’єктні подразники та тісно скоординовані 2D-комп’ютерні зображення тих самих елементів, а також методи створення ручного програвача записів для подання великої кількості реальних об’єктів. та зображення у накладеній послідовності. Ми надали інструкції щодо управління відображенням стимулу та часом відображення у всіх експериментах, наприклад Б. за допомогою керованих комп’ютером окулярів. Представлені тут методи відкривають нові шляхи дослідження основних механізмів спостережуваних ефектів. Майбутні дослідження можуть, наприклад, безпосередньо оцінити ефекти стереопсису, представляючи реальні стимули в умовах монокулярного перегляду (які можна легко перевірити за допомогою монокулярного та бінокулярного станів окулярів, керованих комп'ютером, наприклад, описаних тут). Це було б гарним порівнянням із дослідженнями на основі зображень, в яких паралакс і стереопсис дають суперечливу глибинну інформацію.

Потрібна передплата. Будь ласка, порекомендуйте JoVE своєму бібліотекареві.