Взаимодействие временного внимания и ожидания: как мозг предсказывает события

Введение

Визуальная среда постоянно меняется, и наш мозг получает больше сенсорной информации, чем может обработать за единицу времени, из-за ограниченной временной емкости. Временное внимание и ожидание являются двумя ключевыми когнитивными механизмами, которые предоставляют shortcuts (сокращенные пути) для оптимизации восприятия. Эндогенное временное внимание - это добровольное приоритизирование релевантного для задачи времени, тогда как временное ожидание относится к вероятности времени события.

Что такое временное ожидание?

Временные ожидания, основанные на предсказуемости времени событий, повышают визуальную точность и уменьшают время реакции. Ожидания развиваются через статистические закономерности внешних событий, встроенных в шумные распределения, что приводит к неопределенности относительно времени события. Неопределенность, как математический термин, измеряется дисперсией распределения вероятностей. Временная неопределенность, которая обратно связана с точностью ожидания в данный момент, ухудшает производительность в визуальных, слуховых и тактильных модальностях.

Другой источник временного ожидания - hazard rate (коэффициент опасности): увеличивающаяся вероятность со временем того, что событие произойдет, при условии, что оно еще не произошло в течение определенного временного окна, что способствует онлайн-обновлению ожидания.

Роль временного внимания

Временное внимание позволяет нам выбирать и приоритизировать определенные моменты, когда происходят релевантные события, и усиливает обработку сенсорной информации в такие моменты. Эти улучшения в визуальном восприятии, которые выходят за рамки простого ожидания, приводят к ухудшениям в невнимательные моменты. Следовательно, распределение временного внимания приводит к компромиссам - преимуществам в attended moment (момент внимания) и одновременным затратам в unattended moments (моменты без внимания).

Ключевые вопросы исследования

• Используют ли люди ожидание для направления внимания на специфическую точку во времени стимула или они просто обращают внимание на его порядок в последовательности событий?
• Варьируются ли эффекты временного внимания в зависимости от точности, с которой люди обращают внимание на стимул?

Методология исследования

Мы исследовали преимущества добровольного временного внимания на поведение, манипулируя временным ожиданием через precision (точность) и hazard rate. Мы реализовали протокол, комбинируя манипуляции временным вниманием и ожиданием.

Участники и аппаратура

Шестнадцать наблюдателей (10 женщин, 6 мужчин, возраст 22-34 года) участвовали в эксперименте. Количество наблюдателей было определено анализом мощности с использованием программного обеспечения G*Power. Все наблюдатели предоставили письменное информированное согласие и имели нормальное или скорректированное до нормального зрение.

Стимулы генерировались с использованием Apple iMac и MATLAB 2012b вместе с Psychophysics Toolbox, и представлялись на CRT мониторе. Eyelink 1000 eye tracker использовался для записи положения глаз и поддержания центральной фиксации в течение trials (попыток).

Экспериментальная процедура

В задаче двухальтернативного принудительного выбора наблюдателей просили сообщить ориентацию одного из двух стимулов Габора. Два target (цели) представлялись последовательно в центре экрана, пока наблюдатели фиксировались на этом месте.

В начале каждого trial auditory precue (слуховой предварительный сигнал) указывал, следует ли обращать внимание на первую цель (T1), вторую цель (T2) или обе цели. Каждая цель представлялась на 30 мс с stimulus onset asynchrony (SOA - асинхронностью начала стимулов) 250 мс.

Результаты исследования

Влияние временной точности

Мы обнаружили значимые основные эффекты для d' (показателя чувствительности) по cue validity (валидности сигнала) и temporal distribution. Кроме того, была обнаружена значимая interaction (взаимодействие) между target и cue validity. Попарные t-тесты показали, что d' был выше в Valid, чем в Neutral condition (условии) для T1, и не было значимой разницы между этими условиями для T2.

Влияние hazard rate

Трехфакторный ANOVA на d' выявил значимые основные эффекты для cue validity, target и stimulus onset. Значимое взаимодействие между cue validity и stimulus onset показало, что преимущества временного внимания на d' были самыми сильными в early window (раннем окне), за которым следовал expected moment (ожидаемый момент), и не было эффекта в late window (позднем окне).

Обсуждение результатов

Это исследование выявило взаимодействие между добровольным временным вниманием и временным ожиданием. Преимущества временного внимания на производительность зависели от ожидания: они постепенно увеличивались как функция временной точности; наоборот, и удивительно учитывая предыдущие findings (результаты), они уменьшались с задержкой начала behaviorally relevant stimulus (поведенчески релевантного стимула), несмотря на увеличивающуюся вероятность появления.

Субоптимальное использование ожидания

Люди используют ожидание субоптимально для направления внимания на специфическую точку во времени. Релевантные моменты могут быть выбраны и приоритизированы через эндогенное временное внимание, когда события появляются в определенные моменты времени, что приводит к перцептивным преимуществам и затратам в attended и unattended times соответственно.

Динамическая нормализация внимания

Модель динамической нормализации временного внимания объясняет эффекты временного внимания, когда время стимула определено, и предполагает точный selection (выбор) этих поведенчески важных временных точек. Наши новые протокол и результаты addressing (адресуют) этот момент.

Выводы и значение

Это исследование подчеркивает, что эндогенное временное внимание и ожидание являются distinct mechanisms (различными механизмами), эффекты которых зависят от контекстуальных и целевых требований. Временное ожидание может направлять внимание; чем точнее timing (время), тем выше преимущества; однако эндогенное внимание субоптимально allocated (распределяется) на более ранние, чем ожидаемые моменты, и一旦 распределено, оно не может быть немедленно reoriented (переориентировано) на более позднюю временную точку, если визуальные события задерживаются.

Ключевое открытие: Временное внимание взаимодействует с ожиданием - чем выше точность, тем сильнее benefit (преимущество) внимания, но удивительно это преимущество уменьшалось с delayed onset (задержанным началом) несмотря на увеличивающуюся вероятность появления стимула.