Адаптация зрительного восприятия к ориентации после просмотра натуралистичного кино: исследование

Введение в исследование ориентационной адаптации

Ключом к успеху любого организма является его способность адаптироваться к окружающей среде. Люди, например, ежедневно сталкиваются со множеством различных сред и взаимодействуют с ними, поведенчески адаптируясь к контекстно-специфическим условиям с относительной легкостью. Это непростая задача, учитывая уникальные требования каждой среды, которые варьируются от сложных факторов, о которых мы осознаем (например, понимание необходимости сменить одежду в соответствии с погодными условиями), до базовых перцептивных факторов, о которых мы почти или совсем не осознаем (например, определение того, насколько распределение базовых визуальных признаков, таких как ориентация, соответствует нашим предыдущим ожиданиям).

Нейробиологические основы эффекта наклона последействия

С биологической точки зрения, считается, что эффект наклона последействия возникает из-за адаптации нейронов, участвующих в обработке стимула-адаптера, которые подвергаются подавлению ответа после продолжительной или повторяющейся стимуляции. Это подавление ответа приводит к общим сдвигам в нейронной предпочтительной настройке, resulting in a distorted representation of the subsequent test orientation relative to the adaptor. Тот факт, что такие сдвиги настройки происходят, предполагает функциональную пользу для наблюдателя, действуя как механизм динамической настройки зрительной системы для оптимальной обработки визуальной информации, поступающей из текущей визуальной среды.

Методология исследования

Участники и стимулы

В исследовании приняли участие двадцать восемь человек. Четыре участника были исключены – три не прошли проверку качества базовых данных, и один участник отказался от участия. Таким образом, в анализ были включены наборы данных 24 участников. У участников был разный опыт участия в психофизических экспериментах, и все участники не были осведомлены о цели экспериментов.

В качестве исходного фильма для генерации стимулов использовался фильм «Касабланка». Мы извлекли каждый кадр из оцифрованного фильма как отдельный файл изображения. Каждый кадр сначала подвергался отбеливанию, чтобы обеспечить равную энергию на всех ориентациях и пространственных частотах. Subsequently, к кадрам применялся спектр 1/f. Мы изменили кадры, чтобы они содержали заданные ориентации на определенных пространственных частотах, используя стандартные методы обработки изображений.

Процедура эксперимента

Участники смотрели отфильтрованные видео-клипы последовательно, с перерывом между каждым клипом для сбора поведенческих реакций. Все стимулы предъявлялись на черном фоне, с центрально расположенным серым кругом диаметром 14.30°, обрамленным белой границей. Стимул для задачи состоял из двух компонентов: стандартного стимула и тестового стимула. Стандартный стимул состоял из одного белого бара длиной 2.24° и толщиной 1.00°, extending from the white border surrounding the central grey circle at one of four orientations (−67.5°, −22.5°, 22.5°, or 67.5°).

Результаты исследования

Минимальные эффекты адаптации к натуралистичным стимулам

Мы подогнали обобщенную линейную многоуровневую модель (GLMM - Generalised Linear Multilevel Model) к нашим данным ответов, используя смещение между тестовой решеткой и стандартной ориентацией, а также взаимодействие между ориентацией адаптера и стандартной ориентацией в качестве предикторов, с участниками в качестве случайного эффекта. Чтобы оценить влияние адаптации на смещения ответов, мы сначала рассчитали базовые смещения наблюдателей. Оценки, связанные с базовыми предикторами в нашей GLMM, suggested that baseline biases were not statistically significant.

GLMM выявила только два случая, когда комбинация предикторов ориентации адаптера и стандартной ориентации была значимой. Первым был репульсивный эффект для ориентации адаптера 0° при стандартной ориентации 22.5°. Вторым был аттрактивный эффект для ориентации адаптера 90° при стандартной ориентации 22.5°. Действительно, в этих двух условиях сила наблюдаемых эффектов адаптации была намного меньше, чем мы ожидали на основе классической парадигмы эффекта наклона последействия. Более того, эти два условия значительно уступают по численности 14 другим условиям, в которых мы не обнаружили доказательств значительной адаптации, в сочетании с большой вариабельностью индивидуальных показателей смещения участников по условиям.

Несогласованное развитие адаптации в течение сессии

Помимо исследования разницы в смещении ответов между базовым уровнем и концом адаптации, мы также интересовались тем, как это смещение ответов меняется со временем по мере прохождения участниками адаптации. Мы исследовали, меняются ли эффекты адаптации в течение данной сессии. Для этого мы проанализировали накопление смещений ответов участников с течением времени. Это было сделано путем взятия кумулятивного среднего ответа от пробы к пробе, чтобы увидеть, как смещение участников меняется со временем.

Сравнивая условия стандартной ориентации, была отмечена вариабельность во времени проявления смещений при прямом и обратном накоплении. Например, условие относительной стандартной ориентации 22.5° демонстрирует большую согласованность в прямых и обратных трассировках, чем условие −22.5°. Мы обнаружили значительное отклонение смещения ответов в прямом и обратном направлениях только тогда, когда относительная стандартная ориентация составляла −22.5°.

Обсуждение результатов

Слабое проявление эффектов адаптации

Результаты текущего исследования позволяют предположить, что адаптация к информации, встроенной в натуралистичные стимулы, lacks robustness между ориентациями адаптера, а также в течение одной тестовой сессии. Существует несколько элементов текущего исследования, которые отличаются от типичных исследований адаптации и которые могут способствовать обнаруженной картине результатов.

Во-первых, тестовый стимул в нашем эксперименте имел относительно высокую контрастность, что может ограничивать эффекты адаптации. Однако эффекты наклона последействия были продемонстрированы с использованием стимулов высокой контрастности. Кроме того, читатель может испытать эффект самостоятельно с помощью простых демонстраций с высокой контрастностью. Следовательно, маловероятно, что такая зависимая от контраста адаптация могла бы объяснить текущие результаты.

Влияние фазы изображения и паттернов просмотра

Хотя в текущем исследовании манипулировали распределениями ориентированной контрастности по кадрам фильма, чтобы иметь единственную ориентацию на относительно низких пространственных частотах, и уравнивали энергию ориентации на всех других пространственных частотах, мы не изменяли информацию о фазе внутри каждого кадра. Выравнивание фазы, следовательно, сохранило пространственную структуру кадров фильма. В текущем исследовании обработка стимулов субъективно все же приводит к сильной ориентационной cueing от структурной информации, такой как края зданий, независимо от манипулируемой энергии ориентированной контрастности.

Учитывая, что участники свободно просматривали видео-стимул, вероятно, что периферическое поле зрения непостоянно подвергалось воздействию стимула-адаптера, что потенциально важно, учитывая локализованный характер эффектов адаптации. В зависимости от распределения фиксаций участника, некоторые части зрительного поля могли подвергаться воздействию стимула-адаптера, а другие – нет.

Выводы и направления будущих исследований

В целом, текущее исследование позволяет предположить, что адаптация не является устойчивой в ответ на статистику ориентации, передаваемую стимулами игрового кино, как это применялось в текущем исследовании. Дальнейшее изучение вклада движений глаз участников прояснит вклад явного развертывания внимания участников к визуальному стимулу в наблюдаемые результаты адаптации. Кроме того, текущее исследование может указывать на то, что для вызова эффектов адаптации в контексте более натуралистичных условий просмотра требуются более длительные времени экспозиции.

Будущие исследования, отражающие текущие результаты, однако, могут предположить, что сильные эффекты адаптации в литературе до настоящего времени могут быть продуктом использования абстрактных/простых стимулов.

Перспективным направлением является использование технологий виртуальной/дополненной реальности (VR/AR) для полного погружения участников в среду с измененной статистикой изображений. Однако польза VR/AR была бы проблематичной в случае измерения адаптации, потому что было бы трудно разработать задачу на адаптацию со стандартом, на который адаптер не влиял бы в равной степени.