2013.10.22 知覺心理學 (六) Visual attention

2013.10.22 知覺心理學 (六) Visual attention

• Scanning a Scene：
• fixation：定點注視。
• saccadic eye movement：跳視，從一個定點迅速轉移到另外一個定點。
• Overt attention/covert attention：
• overt attention：表中樞視野的注意力，可視為fovea範圍內的注視、主動有目標性注意的目標。
• covert attention：表周邊視野的注意力、非fovea中的注意力。
  p.s)注意力於各點之間移動時，其移動的速率並不一致，通常起始與結束的時候速度較慢，與動作相仿。
• Stimulus salience：吸引注意力的刺激，換言之其注意的優先程度高。
  note：以優先程度決定資訊擷取的先後，因此具有顏色、對比特質容易被優先注意到，但其複雜程度與特質也有階層姓，如人臉也算是優先注意的項目之一。
• 常見如顏色、對比、方向、特定之位置等特質，會自然吸引注意力。
• Attentional capture：受到影響特質影響，注意力不由自主的優先接收符合此特質之資訊，此現象稱為attentional capture。
• attentional capture僅描述初見畫面的時候，換言之，其優先擷取的程度高，但之後注意力如何轉移或聚焦何處，受其他因素影響。
• Parkhurst(2002)透過分析注意力停留的時間，進而整理出saliency map，描述看到一景象時注意力轉移的過程，結果發現注意力分配於背景空間甚少，較多於圖形(figure)或者交界處，此適用於視覺的初期。
• Context feature：salience並非唯一的影響因素，如遇到不符情境的物件時，人們傾向將注意力集中於不符合的物件上，如廚房中的印表機。(此結果或許可支持，知覺的搜尋策略實質上與經驗、知識結合，以提升效能)
• Shinoda(2001)的研究，利用電腦模擬駕駛系統，發現受試者在路口情境較容易發現停止標記(stop sign)。此結果可解釋為，在需停車的情境下，較容易注意到此標記，與生活習慣知識有關。(just in time strategies，意指在需要的時候引用注意力)
• Task demands：注意力的焦點與目標導向活動相關。
• 注意力的轉移與動作策略亦相關，如做果醬麵包時，注意力會從麵包轉移到果醬，再轉移到盤子上，有此可見其與動作順序有關連性。
• 這個順序性策略稱為just in time strategies，在最需要的時候提供最迫切的資訊。
• Jovancevic-Misic and Hayhoe(2009)的研究，顯示對於有危險性、有接觸可能性的對象，會花較多注意力於其身上，此結果可解釋為其任務導向或者功能導向的注意力應用。
• 研究設計：
• 在橢圓環境中，共有一名實驗者與三個受試者，實驗者被安排有不同的動作模式，rogue每次都會碰觸受試者，risky有25%的機率碰到受試者(每四次碰撞一次)，safe則完全不會碰撞受試者。
• 研究結果：
• 結果顯示受試者對於rogue的注意時間最長，而safe最短。
• 可理解為對自己有危險的對象，傾向花較多注意力防範之。

What happened when we attend？
note：當注意發生時，我們更容易、更迅速的看到東西，並且神經的反應速度也更快。
Attention can influence visual process：視覺訊息的處理速度上升

• Posner(1978)的實驗，顯示注意點其訊息處理速度較快(透過提示引導察覺)。
• 要求受試者注意中間的焦點，並於視野上方會出現箭頭提示，並將過程分為正確提示與錯誤提示，且其中80%的機率是正確提示，觀察受試者對於刺激物出現的反應速度，結果顯示正確提示的反應速度較短。
• Egly (1994)的研究，注意力對於同個區塊(色塊)內的反應速度較快(對於相同物件中會優先掃描)。
• 共有左右兩直條方塊，並分為A~D四個方位，過程中提示出現於A處，但刺激物可能出現於A~D任一處，結果發現受試者對於提示所在處的反應速度最快。
• 然與提示存在同一色塊中的刺激，其反應速度相較於不同色塊但相同距離的刺激，相同色塊的刺激較快。
  p.s)此實驗可能有其他影響因子，如視交叉、直線與橫向的感應敏感度等，可透過隨機編排垂直與水平的關係，消除此誤差。
• 此現象稱為enhancement effect(same-object advantage)。
• 即便於兩直條中間覆蓋一個橫條，其結果仍與原本相同，因視覺系統可將被覆蓋處的直條(線性合理)視為同一物件所致。
• Carrasco (2004)的研究，顯示注意力可影響知覺的結果，產生誘導的效果。
• 要求受試者注意螢幕中間的焦點，並且於上方式也出現6~7毫秒的提示，並且於左右視野出現光柵刺激，受試者需辨識兩光柵對比是否相同，並且回報對比較高的光柵。結果顯示，當兩光柵對比強烈時，提示的效果不顯著；而當對比相同的時候，受試者傾向回報有線索的該光柵對比較高。
• 可見注意力影響知覺的判讀結果。

Attention can influence physiological responding：更快、更容易察覺，並且有更快的反應速度。

• O'Craven (1999)的研究，利用fMRI研究大腦內的活化程度，顯示注意力影響可擷取之資訊。
• 刺激圖片重疊人臉與房子，並且要求受試者將注意力著重於人臉或者房子，結果顯示，當受試者被要求注意人臉時，FFA的活化程度較高，而被要求注意房子時，PPA的活化程度較高。
• 顯示注意力影響感覺的方向。
• Datta and DeYoe(2009)的研究，使用MRI研究視野與大腦皮質的對應關係，並以retinotopic map的對應關係為基礎，要求受試者注意不同的區域，結果顯示注意力對應的腦視覺皮質區活化程度提升。
• 使用擴散性以及逆時鐘掃描性的方式給予刺激，並對應大腦皮質區的活化對應關係，結果顯示當注意力集中於特定區塊的時候，大腦對於該區域的活化程度也較強。
• Womelsdorf (2006)的研究，研究刺激與其receptive field的關係，結果顯示於不同的刺激物，其附近區域的receptive field活化程度上升，然如果刺激超出特定RF的區域之外，則不會發生此問題。
• 此結果顯示，視覺系統會自動活化刺激相關區域，提升擷取資訊的效能。

What happened when we don't attend?
note：當不注意的時候，可能漏掉一些資訊或無法察覺影像之變化。
note2：引出相關題材，也就是注意能力的心智能力以及任務需求的心智負擔。

• Carwright-Finch &  Lavie (2007)的實驗，說明因沒有注意而流失的資訊。
• 螢幕中出現水平與垂直的桿子，受試者需區辨哪個長度較長。
  p.s) 執行此實驗時，須注意使用的螢幕長寬是否一致，否則會受螢幕長寬的bias影響。
• 要求區辨長短，這是一個需要較多注意力的活動，而在後半測驗過程中，於周邊區域會短暫出現一個正方形，並要求受試者是否注意到此方形，大多數的結果是沒有。
• 此沒有注意的現象，稱為inattentional blindness，如大猩猩、走掉的黑衣人等。
• Inattentional blindness：意指因為沒有注意，而沒有察覺(接收)的視覺資訊，甚至是注視著物體之轉變。
• Rensink (2002)的研究，顯示通常需要數次的掃瞄方可察覺兩圖片的不同之處，但如果有提示的話，可加速察覺的速度，此現象稱為change blindness。
• change blindness：意指因為沒有注意，造成連續或者間斷畫面上出現變化、不合理之處，而未有所察覺。
• Li et al (2002)的研究，其假設為知覺資訊未必需要注意力的參與，結果顯示對於已熟練或者簡單的動作，未必需要注意力或者僅需少量注意力。
• 螢幕中間給予一個符號，受試者須區辨中間的符號與圍繞其的符號有無差別，一段時間後視野下方會出現風景或者是顏色半球，受試者要回報是否看到此風景，或者紅色在左邊或者右邊。
• central task：區辨螢幕中央區域的形狀，並且找出不同的形狀。
• peripheral task：對於風景的偵測結果較佳。
• Dual task：對於顏色的偵測效果較差。
• Cohen (2011)的研究，則假設知覺資訊必須要有注意力的參與，結果顯示增加主要任務的難度，將大幅減少察覺周邊視野刺激的機率(但仍高於或然率)。
• Central task：區辨螢幕中閃爍的刺激物中，有幾個數字。(內容參雜數字與英文字母)。
• peripheral task：動物或者交通工具的圖片隨機出現。

note：目前對於知覺是否需要注意力的參與，仍需更多研究參與並提供證據，然而目前可知的是對於簡單(或曰對知覺負擔較少)的任務，可能使用較少或者不需要注意力；然如果知覺負擔上升，則會大幅降低一心多用的機會。

Distracting effects of task irrelevant stimuli：不相關的資訊乃與任務無關的資訊。
note：不相關的資訊，將分散注意力使用的效率，相較於沒有此刺激的狀況，訊息處理效能將下降。

• Foster and Lavie (2008)的研究顯示，給予任務不相關的資訊，將降低訊息處理的反應速度，因會不由自主的花時間去處理這些額外的資訊；此外，與任務不相關的刺激對於簡易的任務影響較大，對於複雜的任務影響程度小或者無，此現象或可理解為簡單任務不需要太多注意力，因此注意力容易受到其他事物吸引；反之如果主要任務佔據大多注意力，則受到外在的影響較小。
• 研究設計：其將任務分為兩種，一種是簡單的任務(辨識N或者是X)，另外一個是複雜的(如果於眾多文字中看到N則按下X按鈕)。
• 研究結果：對於兩種任務都有影響，然而對於簡單任務的影響較，對於複雜任務的影響程度較小(以反應時間RT表示)，但是對於簡單的任務影響較大。
• perceptual capacity：人的知覺空間有限，並且分配給不同的知覺系統。
• perceptual load：參與任務時所需使用的知覺空間，困難的工務需較多的知覺空間，簡易的工作需較少的知覺空間，換言之，任務佔有知覺空間的負擔越重，會排擠其他任務的進行。
  note：分析不同活動所需的perceptual load，可作為分級的條件之一。
  note2：一種描述是透過反覆練習使行為自動化，則可將注意力同時應用於他處，並讓自動化的行為與之並存，換言之，一心二用。

Attention and Experiencing a Coherent World：
note：將各種視覺要素整合成一完整圖像之過程...

• Binding：將各種特色(要素)整合於一起的知覺過程中，需透過不同腦區處理的結果整合。
• Anne Treisman--feature integration theory
• preattentive stage：不同的資訊是分開處理的，採用平行的模式。
• focused attention stage：特色與要素將被整合成一個完整的感知，成為知覺。
  note：儘管各種要素是被平行處理，但如果組合的時間不足，則會出現配對錯誤的結果，如顏色與形狀、數字的試驗。
• Triesman and Schmidt (1982)的研究顯示，注意力影響配對的結果，如未充分配對則可能出現錯誤。
• free-floating feature：顏色、形狀、大小是平行處理的，但在配對過程中可能出錯。
• 要求受試者特別注意其中一個特質，將造成其他特質容易配對錯誤，此配對錯誤的結果稱為illusory conjunctions effect。
  note：conjunction effect是指平行的資訊未充分配對，因而於產生需求的時候產生配對錯誤之幻覺。
• Balint's syndrome：屬於少見疾病，通常兩次以上中風且發生於同處才有可能造成，最常出現的原因是急性低血壓。症狀至少有三：一、視覺組合感知缺損，換言之，個案傾向看到一個一個物體，但無法將物體整合為整體畫面。二、眼球定點注視困難，或許為眼動失用相關。三、無法透過視覺引導動作碰觸定點，換言之，對於觸碰定點不動的物件有其困難。目前對於此診斷的神經學了解有限。

Visual Search

• 通常bottom-up的過程不包含認知層級的介入，然而如果有事先的提示，可減少conjunction effect的產生，因此，top down的作用其實有其效果與幫助。
• 如於之前的形狀、顏色、數字試驗中，預先告訴受試者湖羅波、金字塔等等，以助於其將顏色與形狀進行某種程度的處理，以減少conjunction effect的產生。
• Conjunction search：對比單一要素的搜尋稱為feature search。
• feature search：僅區辨單一要素的搜尋策略，如從一堆綠色的棒棒中找出唯一的水平棒棒。
• conjunction search：需區辨兩種以上要素的搜尋策略，如棒棒有紅色綠色的差別，排列也有水平垂直的差別，從眾多棒棒中找到水平的綠色棒棒，此為conjunction search。
• 如果變數過多(改變的要素，如方向、顏色)，影響其執行的效能。

Visual scanning in Autism 

• Klin et al (2003)的研究，觀察自閉症兒童的視覺掃描途徑，結果顯示自閉症的兒童視覺聚焦的地方較隨機且不一致，相較於正常人會聚焦於人臉的眼睛部分。
• 正常兒童透過觀察眼睛、臉部表情，以觀察他人的情緒狀態。
• 自閉的兒童注意的常為與社交互動無相關的刺激，因其觀察的重點不同，與常人的反應也不同。
• 或許其因負面的社交經驗，進而拒絕觀察人臉或與社交相關的資訊。
• 或許與人臉偵測的過程與能力較差。
• Pelphrey et al (2005)的研究，觀察Superior temporal sulcus (STS)區域，結果顯示自閉兒童無法解讀他人不自然的意圖表現。
• 讓受試者觀察3D影像，人偶眼球轉動與刺激物的配對關係，自閉症兒童無法區辨兩者怪異之處。

Summary 

• What Directs Our Attention ?
• What Happen When we attend
• What Happen when we don't attend
• The Distracting Effect of Task Irrelevant Stimuli
• Attention and Experiencing a a Coherent World
• Vision in Autism

Ch7 Taking Action 動態視覺

• The Ecological Approach to Perception
• Optic array：視野前方的目標，可能為物件的表面、特定的目標物或者是某些顏色、材質等等要素，換言之，前進時所設定的目標點。
• optic flow：視野中各物件於移動時所看到的移動狀態，換言之視野內所有看見的可動的物件與其流向。通常遠方的物件其動作是較慢的，而靠近的物件變化較快，影響此知覺的要素有二：
• Gradient of flow：移動的速度有多快(自己的移動)，物件移動的不同性。
• Focus of expansion：移動的目標(方向)，針對特定不動的定點。
• Self-produced information：此感覺來自於觀察者本身的移動，換言之個體與空間物件的相對運動產生的知覺，物件的相對運動可協助判斷自己的前進狀態。換言之，視覺資訊造成個體對於自己移動之感覺。
• Vardy and Laurent (1998)：由專家與新手進行後空翻，比較視覺於其中扮演的角色，結果發現視覺對於專家的影響最大，對新手則較無此影響。
• Invariant information：相對不移動的物件，即為與自己等速度前進的物件，如車內的窗戶、儀表板等等，相對於車外的安全島、樹。
• Lee and Arsonson (1974)的研究，找來13~16個月的嬰兒參與，讓受試者站於定點，但牆壁會前後移動的房間內，結果發現受試者會以身體調節動作，維持平衡。
• Navigating Through the Environment：object flow影響了方向的判斷。
• Optic flow neurons ：Medial superior temporal area(MST)影響個體對於optic flow相關。
• 部分神經對外展、輻射性的移動有所反應：此區神經對於外展的刺激反應較大，對於環形的刺激反應較小，顯示其可能與optic flow相關。
• 部分神經對圍繞、環形運動的刺激有所反應：有另一區的神經，對於環形的刺激反應較大，而對於外展的刺激無反應。
• Britten and van Wezel (2002)的研究，使用微小電擊，對於不同區域的腦區給予電刺激，結果發現電刺激可影響個體對於方向的知覺，如原本60%的猴子認為往左移動，經過刺激之後轉變為80%認為往左。
• Land and Lee (1994)的研究，認為開車的時候與原本Gibison(飛機)所提的概念不同，前進的時候注意的並非遠方焦點，而是稍前方的點；轉彎時也是注意前方彎曲的線路。因此，認為可能有其他因素影響開車的知覺(如路上的線段、周邊的線段等等)。
• Walking：
• visual direction strategy：朝向目標行走時，當走邊的時候會自行調整方向，將目標物至中後再繼續前進。
• Loomis et al(1992, 1997)的研究，顯示即便不接受視覺刺激，也可以自行調整移動之方向。
• Way finding：移動時，經常無法看到最終目標點，因此需要調整移動方向以達目標。
• Landmarks：長期存在的目標，可做為轉向的提示。
• Hamid et al (2010)的研究，對於需轉向時所看到的標記，往往較容易記得，對於非轉彎相關的標記則影響較小。本研究透過移除標記的方式，也可看到相似的結果。

note：下下周期中考，預期目標到ch8。

note2：ceiba上的作業，以小組方式進行，為期三周，交兩個例子即可。