Как фовеальная обратная связь помогает распознавать объекты в периферийном зрении: маскировка и частотная специфичность

Введение в механизмы зрительного восприятия

Зрительная система человека характеризуется разделением труда между фовеальным и периферийным полем зрения. Фовеальное зрение обеспечивает высокую остроту и цветовое зрение в небольшой части зрительного поля, в то время как периферийное зрение позволяет охватывать большое поле обзора с более низким разрешением. Интересно, что периферийная и фовеальная обработка не являются независимыми друг от друга. Информация о периферийных объектах передается обратно в фовеальную ретинотопическую кору для поддержки периферийного различения.

Что такое фовеальная обратная связь?

Фовеальная обратная связь (foveal feedback) — это механизм, при котором информация о периферийных объектах обрабатывается в фовеальной ретинотопической зрительной коре. Нарушение периферийного различения объектов происходит, когда фовеальная обратная связь disrupted by TMS (транскраниальная магнитная стимуляция) фовеальных ретинотопических областей или при асинхронном предъявлении фовеального стимула.

Временные динамики и информационное содержание

Предыдущие результаты несколько противоречивы относительно информационного содержания и временной динамики фовеальной обратной связи. Например, периферийное различение нарушается, когда фовеальный стимул (будь то патч шума или объект) presented асинхронно. В contrast, когда асинхронно presented фовеальный объект идентичен периферийной цели, это улучшает периферийное различение.

Методология исследования

В текущем исследовании мы tested эти гипотезы by measuring эффект фовеального шума на разных spatial frequencies на периферийное различение familiar и novel characters. Наши results показали, что impairment фовеальной обратной связи был strongest для low spatial frequency шума.

Дизайн эксперимента

В Experiment 1 мы использовали overlapping и dense sampling of SOAs (стимульная асинхронность) для получения более точной оценки временного окна фовеальной обратной связи. Участники выполняли задачу периферийного same-different суждения с использованием символов их родного алфавита (латинский) и иностранного письма (корейский).

Ключевые результаты

Временной профиль периферийного различения был remarkably similar для каждого условия characters и шума. В обоих условиях производительность различения во всех условиях шума была lower, чем в условии без шума. Периферийная производительность различения appeared particularly vulnerable к фовеальному шуму в течение периода 90 мс после onset стимула.

Периодичность фовеальной обратной связи

Недавно было suggested, что фовеальная обратная связь является recurrent process вместо single occurrence. Периодичность механизма typically measured by analyzing oscillatory signals from EEG или от perceptual performance. Мы found frequency amplitudes peaking на around 5 Гц для LSF и MSF шума для обоих условий characters.

Обсуждение результатов

Механизм фовеальной обратной связи поддерживает периферийное различение объектов путем обработки информации, связанной с периферийными объектами в фовеальной ретинотопической зрительной коре. Наши результаты favore аргумент маскировки, так как impairment фовеальной обратной связи был stronger для шума с low spatial frequency, чем с medium или high spatial frequency.

Теоретические implications

Наши результаты suggest, что маскировка обработки фовеальной обратной связи depends не только от properties периферийной информации, но и от relationship между периферийной и фовеальной информацией. Таким образом, мы argue, что фовеальная обратная связь may not be selective в том, какой тип объекта она поддерживает, вместо этого она might быть processing все kinds объектов но с varying degree.

Заключение и выводы

Мы found, что фовеальный шум действует как spatial frequency mask для обработки фовеальной обратной связи периферийных объектов. Это means, что обработка фовеальной обратной связи depends от spatial-frequency composition периферийной информации rather чем от spatial-frequency preference фовеальной обработки. Нарушение фовеальной обратной связи было detrimental для novel и familiar объектов alike.

В sum, мы describe фовеальную обратную связь как mechanism, который поддерживает периферийное различение как знакомых, так и новых объектов путем периодической обработки информации о периферийных объектах.

Методы и материалы

Всего 36 наблюдателей, включая автора N.G., completed Experiment 1. Все наблюдатели имели normal или corrected to normal vision без каких-либо известных зрительных conditions. Стимулы представляли собой subset современных Latin characters и Korean characters.

Анализ данных

Для анализа данных мы использовали permutation tests и Fourier analysis для выявления значимых эффектов. Чувствительность (d') calculated с использованием Hautus correction. Для анализа behavioral oscillations мы analyzed Fourier power of the TPOs tapered by Hanning window.