Transcript Lektion 3 – Perception uppmärksamhet

Visuell Perception
Uppmärksamhet
[email protected]
Upplägg

Perception






Bottom-up vs Top-down.
Objektperception.
Perceptuell organisation.
Perception som problemlösning.
Perception och utveckling.
Uppmärksamhet





Selektiv uppmärksamhet
Modeller, early vs. late selection, uppmärksamhet som kognitiv
resurs.
Delad uppmärksamhet.
Visuell uppmärksamhet, hur mycket ser vi egentligen?
Spotlight attention och objektbaserad uppmärksamhet.
Visuella effekter

Vi blir ofta imponerade av visuella effekter i filmer,
t ex Matrix.

Men ofta blir vi inte imponerade av de visuella
effekter som äger rum konstant i vardagslivet.

T ex:
 Det vi ser är inte bilden som finns på
näthinnan. Den bilden är 2-D och upp och ner,
till skillnad från våra medvetna visuella
upplevelser. (Man kan dock vänja sig vid ”upp
och ner-seende” med särskilda glasögon).


En del av näthinnan (blinda fläcken) innehåller
inga fotoreceptorer p g a den optiska nerven.
Men vi upplever inte det som ett ”tomrum”.
Kort sagt, vi tar våra visuella upplevelser för givet
eftersom de kommer till oss ”direkt”. Men de utgör
endast en möjlig representation av världen.
Ögat
Bottom-up vs. Top-down

”Bottom-up processing” är
baserat på inkommande data.

”Top-down processing” är
baserat på kunskap, förväntningar
etc.
Tolkning och perception

Kombinationen av bottom-up
och top-down förklarar varför vi
ser fel ibland.
Top-down: förväntningar, kunskap
Medveten perceptuell upplevelse
Bottom-up: inkommande data
Ljus genom ögat
T ex, när man har sett en
skräckfilm och ska gå hem
genom skogen.
Top-down and reversal

Rock & Mitchener (1992)




Deltagarna fick se mångtydiga bilder.
En grupp blev informerade om att det
gick att ”vända” bilderna.
En grupp blev inte informerad.
Den informerade gruppen såg alltid
båda bilderna, medan endast en
tredjedel i den oinformerade gruppen
såg båda bilderna vid nåt tillfälle.
Indelning av objekt i komponenter

Feature approach to object perception
Modellen är ej realistisk, men den illustrerar principen
bakom ”feature recognition”.
Vad finns det för tänkbara problem med modellen?
Evidens för featurebaserad
perception

Neurala featuredetektorer


Celler som svarar på enkla och mer komplexa egenskaper, t ex
lutande linjer.
Visual search

T ex Neisser (1964)
Tar längre tid att upptäcka en bokstav bland andra bokstäver om
bokstaven man letar efter delar många features med de andra
bokstäverna.
T ex Z delar features med V och M, men inte med O eller G.

Pop-out effect (Treisman, 1986).


Fler distraherande
föremål stör bara
identifiering om de
delar features med det
man letar efter.
Finns många andra
typer av features, t ex
rörelse, ljusstyrka etc.
Feature integration theory
Object
Preattentive stage
Focused attention stage
Feature analysis
Automatic, unconscious
Feature combining
Treisman and Schmidt (1982)
Perception
• Deltagarna rapporterar illusoriska
kombinationer av features.
• I preattentive stage så är inte
olika features förknippade med ett
objekt.




Features är synens ”alfabet”.
När de kombineras i focused attention stage så ser vi
objektet.
Bottom-up är vanligast i preattentive stage, dock inte
alltid.
Top-down är mer förekommande í focused attention
stage.
Recognition by components

Biederman (1987) – geoner






Grundläggande 3D-volymer som bas för perception.
Bygger upp olika objekt.
Har egenskaper som ofta ej förändras p g a perspektiv.
Olika geoner skiljer sig från varandra.
Är resistenta mot visuellt ”brus”.
När identifikation av geonerna försvåras, så försvåras även
identifikation av objektet.
Perceptuell organisation



Feature-teorier är en del i förklaringen av hur vi
identifierar objekt.
Men att se objekt är ofta mer än att dela upp det
i olika features.
Ofta organiserar vi dessutom omgivningen på
olika sätt i vår perception, så att olika objekt
framträder.
Gestaltpsykologiska principer
Principer för perceptuell organisation till helheter.






Simplicity
Similarity
Good continuation
Proximity
Common fate
Familiarity
Simplicity (Pragnanz)
väldigt generell princip
Similarity
Good continuation
Proximity
Common fate
Familiarity
Perceptuell organisation inom
hörsel

Kontexten avgör ofta vilka ord vi hör.


Top-down processing.
Talsegmentering




De flesta pauser i tal inträffar inte mellan ord.
Pauser är ingen bra ledtråd till att hitta orden i tal.
Meningen i kontexten kan bidra till hur orden segmenteras.
Förklarar dock inte talsegmentering helt och hållet. En annan
viktig princip är att stavelser inom ord tenderar att upprepas mer
än stavelser som går över ordgränser.
Pauser i tal
Perceptuell heuristik

De gestaltpsykologiska principerna är
heuristiska verktyg, en form av tumregler.




Perception är en slags problemlösning.
Målet är att hitta en fungerande representation av
omgivningen.
Tumreglerna är verktyg för att uppnå det, men ibland
leder dom oss fel.
Överlag är dom dock adaptiva. Algoritmiska perfekta
lösningar skulle vara alltför komplicerade, om ens
möjliga.
Perception och datorer

Varför är perception svårt för datorer?







Mångtydighet
Objektseparation
Dolda objekt
Skillnader i ljusstyrka
Oändlig mängd former
Bakgrundskunskap
Människor har ett adaptivt intelligent system för
perception, som kan göra mycket mer än datorer med
den 2D-bild som landar på näthinnan.
Perception och utveckling

Mekanismerna bakom perception kan, som mycket
annat, förändras, både via evolution och erfarenhet.

Evolution – organismer som har adaptiva egenskaper
löper större chans att överleva, föra vidare sina gener
till sin avkomma, och föra vidare genetiskt baserade
egenskaper.

Erfarenhet – adaption till den omgivning som en
organism befinner sig.

T ex, katter som växer upp med vertikala linjer som enda visuella
stimulans utvecklar ett visuellt cortex som mestadels svarar på
vertikala linjer.
Erfarenhetsbaserad plasticitet och
”Greebles”

Fusiform face area (FFA) i temporalloben

Hög aktivitet vid ansiktsprocessande
Gauthier et al. (1999) –
fMRI-studie, aktivitet vid
ansikten och Greebles.
Uppmärksamhet

Fokusera på specifika saker eller tankar.

Många olika saker kan vara objekt för ens
uppmärksamhet.

Därför är uppmärksamhet centralt för många olika
områden, perception, minne, språk, etc.

Det finns olika aspekter av uppmärksamhet:

T ex Selection vs. Resource.
Selektiv uppmärksamhet

Selektiv fokus på ett budskap.

Vad händer när man ska fokusera på en
informationskälla? Tar man även in andra i
omgivningen?

Vi testar. 2 frivilliga personer, som läser olika stycken
ur boken. Fokusera på vad den ena personen säger.
Tidig forskning på selektiv
uppmärksamet

Cherry (1953)

Dichotic listening
Fokus på budskap 1 gör
att väldigt lite tas in av
innehållet i budskap 2.
Jmfr.
Cocktailpartyfenomenet.
Broadbents filtermodell
Första informationsprocessande flödesmodellen.
Sensory store: lagrar information kort tid och för vidare.
Filter: Identifierar budskap baserar på fysiska egenskaper. Filtrerar bort övrigt.
Detector: Processar mening hos det identifierade budskapet.
Memory storage: Korttidsminne, eller vidare till långtidsminne.
Early-selection model: filtrering sker innan meningsanalys, d v s tidigt.
Split-span experiment (Broadbent, 1958)
Lättare att rapportera från en ”kanal” i taget, än att byta mellan kanaler.
Problem för filtermodellen

Information som presenteras i en ouppmärksammad kanal kan processas tillräckligt för att
man ska uppfatta dess mening.


Moray (1959)
 En tredjedel av deltagarna upptäckte sitt eget namn i
den ouppmärksammade kanalen.
Gray and Wedderburn (1960)
 Deltagarna byter kanal för att skapa mening i
budskapet.
Attenuation theory of attention
(Treisman, 1964)
Attenuator: tillräcklig analys för att identifiera budskapet, t ex baserat på
fysiska, syntaktiska, eller meningsbaserade egenskaper.
Ouppmärksammade budskap passerar, fast i svagare form.
Dictionary unit: innehåller ord med olika ”thresholds”, tröskel för
aktivering.

Attenuation theory förklarar cocktail-effekten.

Man hör sitt namn i allt sorl, eftersom ens namn har låg threshold.
Attenuation theory är delvis en early-selectionmodell, eftersom det
uppmärksammade budskapet ofta kan identifieras tidigt. ERP-studier
ger också stöd för early selection. Finns dock studier som pekar på
late selection.
Late-selection models

MacKay (1973).
Ouppmärksammade ord har en effekt på senare bedömningar, så deras
mening verkar ha processats. Alltså, meningsprocessande kan ske
innan selektion. Selektion sker senare i processen, alltså late selection.
Early vs. Late selection.
Vilken stämmer egentligen? En möjlighet är att båda
stämmer, beroende på vilken uppgift man utför.
Selection and task load (Lavie, 1995)


High-load – kräver mycket kognitiva resurser.
Low-load – kräver lite kognitiva resurser.


Lavies teori är att experiment som demonstrerar late selection
ofta involverar low-load-uppgifter. De kräver lite kognitiva resurser
och ouppmärksammad information kan också processas.
Flanker-compatibilty task (Green & Bavelier, 2003).
Uppgift: säg om någon av
figurerna i ringarna är en
kvadrat eller en diamant.
Ignorera figurerna utanför
ringarna.
Inkompatibel distraktion saktar
endast ner deltagarnas respons
under low load.
Ouppmärksammad information
processas i större utsträckning vid
low load. Stödjer Lavies teori.
Att spela mycket dataspel
kan öka uppmärksamhetsresurser.
En annan förklaring är att
människor med högre
uppmärksamhetssresurser är
mer benägna att spela
dataspel.
Studien involverade dock
kontroll för det.
Distraktorerna saktar ner respons även vid
high load. Alltså processas distraktorerna
även vid high load för dessa deltagare.
Selektiv uppmärksamhet
– reflexiv vs. kontrollerad.

I vissa sammanhang sker selektiv
uppmärksamhet reflexivt, eller automatiskt. I
andra sammanhang sker det mer kontrollerat.

Studier har tidigare visat att riktade ”cues”, t ex
pilar, är associerade med kontrollerad selektiv
uppmärksamhet, eftersom uppmärksamheten
endast påverkas när pilarna predicerar det som
ska uppmärksammas.
Tidigare studier
Effekt på RT
Effekt på RT
Ej effekt på RT
Slutsats: riktade ”cues” leder bara till ökad uppmärksamhet om de är
predicerande. Det sker ej automatiskt.

Slutsatsen håller dock inte för riktade ögon.
Snabbare RT även vid
icke-predicerande ”cues”
(Kingstone et al., 2003).

Forskarna visade också
att icke-prediktiva pilar också
snabbar upp RT. Tidigare
forskning har utgått från en
studie som visade på motsatsen.

Predicerande pilar har även
visat sig ge upphov till snabbare RT
än man kan förvänta sig enbart utifrån
kontrollerad uppmärksamhet. Så,
socialt signifikanta ”cues” verkar vara
extra effektiva.

Divided attention

I många sammanhang kan vi dela upp vår
uppmärksamhet på olika aktiviteter, t ex köra bil och föra
en konversation, eller lyssna på musik och laga mat.

Förmågan till delad uppmärksamhet beror på ett antal
saker, t ex:



Övning
Uppgiftens svårighetsgrad
Vilken typ av uppgift det rör sig om
Övning


Bilkörning, delad uppmärksamhet och övning.
Bilkörning blir mer automatiskt efter mycket övning, och
delad uppmärksamhet blir lättare.


Automatiskt processande sker ofta utan intention, relativt
omedvetet, och kräver få kognitiva resurser (t ex Stroopeffekten,
eller erfarna musiker).
Shiffrin and Schneider (1977)

Experiment på övning och delad uppmärksamhet.
Consistent mapping: alltid siffror i memory
set, och bokstäver som distraktorer i frames.
I början 55 % korrekt.
Efter mycket övning sker
uppgiften automatiskt
och ca 90 % korrekt.
Memory set: 1 eller 4 siffror.
Frames: 1, 2 eller 4 bokstäver.
Påverkar ej resultaten när utövandet har blivit automatiskt.
Deltagarna kan dela sin uppmärksamhet effektivt.
Svårighetsgrad
Bara bokstäver, inga siffor.
Varied mapping: bokstäverna i memory set och frames
varierar från trial till trial
Deltagarna uppnådde aldrig automatisk processande.
Processande var kontrollerat. Variation av antal bokstäver i
memory set och frames påverkade prestationen.

Divided attention kan även medföra att vid
utförande av 2 uppgifter, så minskar
prestationen på den mindre viktiga uppgiften,
även om den är lättare.

Tyler et al. (1979)
– svår vs. lätt
 Reaktionstid för ton
 Längre reaktionstid för ton vid svåra anagram
 Anagramlösning
Bilkörning och divided attention

Strayer and Johnson (2001)


Simulerad bilkörning med eller utan mobiltelefon.
Mätte antal missade rödljus och reaktionstid för rödljus.
Typ av uppgift

Uppgifter som kräver samma typ av kognitiva resurser är
svårare att göra samtidigt än uppgifter som kräver olika
typer av kognitiva resurser.

Brooks (1968)


Två verbala samtidiga uppgifter kräver mer än en verbal och en
spatial.
Två spatiala uppgifter samtidigt kräver mer än en verbal och en
spatial.
Visuell uppmärksamhet


Vi kan ofta ta in omgivningens generella uppbyggnad väldigt
snabbt.
Det kan skapa intryck av att vår visuella perception är mer
detaljerad än vad den är.

Change blindness
 Ofta missar vi förändringar som inte påverkar huvuddragen i
omgivningen.
 T ex Joe Pescis peruk i JFK.
 Personbyte.

Inattentional blindness
 Mer generellt fenomen: när vi inte ser saker i omgivningen p
g a att vi inte uppmärksammar dom.
 T ex en gorilla (Simons & Chabris, 1999).

Varför är vår visuella upplösning så ”dålig”?

Om vi aktivt skulle se varenda detalj i omgivningen så skulle vårt
perceptuella system bli överbelastat och vi skulle registrera en
massa meningslösa detaljer.

Istället har vi en generell medvetenhet om omgivningen och när
vi behöver en mer detaljerad bild så kan vi rikta uppmärksamhet
mot detaljer.

Visuell perception känns inte som den faktiskt är, eftersom vår
hjärna ”fyller i” eller ”antar” detaljer om omgivningen, alternativt
så ställer vi inte ”frågor” om irrelevanta detaljer.
Spotlight attention model

Liknar uppmärksamhet vid en lampa som riktas mot objekt.
”Upplysta” objekt processas mer effektivt. Ej exakt samma sak som
att rikta ögonen mot något.


Colby et al. (1995).
Uppmärksamhet vs. fixering hos apor.
forts. Spotlight Attention

Flanker-compatibility task (Eriksen & Eriksen, 1974).
Objektbaserad uppmärksamhet

Uppmärksamhet kan även vara riktat mot ett objekt,
snarare än en viss plats (Egly et al., 1994).
Forts. Objektbaserad uppmärksamhet.

Samma resultat fås om objekten är dolda.

Viktigt eftersom många objekt i vardagslivet är dolda.
Unilateral Neglect

Ignorerar stimuli i vänstra halvan av synfältet.




Orsakas främst av skada i högra parietalloben.
Ena halvan av synfältet uppmärksammas ej.
Kan vara relaterat både till plats och objekt.
Ritar halva objekt. Äter upp maten på ena sidan av
tallriken etc.
Vad har vi gått igenom idag?

Perception





Ögat, bottom-up, top-down.
Indelning av objekt i komponenter, feature integration,
geoner.
Percueptell organisation, Gestaltprinciper.
Perception och datorer, perception som
problemlösning.
Perception och utveckling, evolution och erfarenhet.

Uppmärksamhet






Selektiv uppmärksamhet, dikotisk lyssning.
Filtermodell, attenuation theory.
Early vs. Late selection, Selection och task load
(uppmärksamhet som selection vs. resource).
Divided attention, övning, svårighet, typ av uppgift.
Visuell uppmärksamhet, change blindness.
Spotlight attention, objektbaserad uppmärksamhet,
neglect.