Como criar e usar a rivalidade binocular

Cada um dos nossos olhos normalmente vê uma imagem ligeiramente diferente, e o cérebro combina essas duas imagens em uma única representação coerente. No entanto, quando os olhos são apresentados com imagens suficientemente diferentes entre si, surge um padrão de alternâncias perceptivas, no qual uma imagem domina a percepção enquanto a outra é suprimida. A dominância alterna entre as duas imagens tipicamente a cada poucos segundos.

Esse fenômeno perceptual é conhecido como rivalidade binocular. Para criar um estímulo de rivalidade binocular, cada olho recebe uma imagem diferente na mesma localização percebida. Este vídeo descreve várias maneiras simples e econômicas de criar e utilizar a rivalidade binocular.

Olá, sou David Carmel. Sou pós-doutorando no Departamento de Psicologia da Universidade de Nova York. Olá, sou Mike Arca e sou aluno de pós-graduação no Departamento de Psicologia da Universidade de Princeton.

Neste vídeo, descreveremos algumas maneiras simples e econômicas de criar e utilizar a rivalidade binocular. A rivalidade binocular é considerada útil para o estudo da seleção perceptual e da consciência em modelos humanos e animais, porque entradas inalteradas em cada olho levam a alternâncias na percepção visual. Existem várias formas de criar rivalidade binocular, mas iniciantes na área muitas vezes não têm certeza sobre qual método seria mais adequado às suas necessidades específicas.

Nosso objetivo aqui é descrever as vantagens e desvantagens dos métodos mais comuns. Então, vamos começar. A rivalidade binocular pode ser induzida apresentando a cada olho uma imagem diferente e incompatível em locais retinianos correspondentes, em vez de uma única imagem combinada; o que os observadores normalmente veem é um padrão de alternâncias perceptivas no qual a imagem de cada olho domina a percepção consciente por um determinado período, enquanto a imagem do outro olho é suprimida.

Os períodos de dominância e supressão se invertem periodicamente, com breves durações de percepção mista. A rivalidade binocular pode ser utilizada para examinar diversas questões importantes, como em quais estágios da hierarquia do processamento visual os eventos neurais se correlacionam com a experiência consciente? Como o cérebro resolve a competição entre estímulos e escolhe qual deles trazer à consciência?

Quais aspectos de uma imagem que é suprimida da consciência podem ainda assim ser processados e como esse processamento pode afetar o comportamento? Existem vários métodos simples para criar uma exibição de rivalidade binocular. Neste vídeo, os métodos mais populares são descritos, incluindo as vantagens e limitações de cada método.

Antes de abordar os métodos, devemos tratar da questão de manter vírgulas estáveis durante experimentos de rivalidade binocular. Antes de entrar nos métodos específicos para criar rivalidade, é importante mencionar o problema das vírgulas estáveis, que é uma consideração fundamental em todos os métodos que serão descritos. Normalmente, nossos olhos giram ou realizam movimentos de vírgula de forma que a mesma imagem fixada incida sobre cada fóvea.

No entanto, o sucesso dos virgens depende de cada olho ver as mesmas coisas. Se cada olho receber uma imagem completamente diferente, os virgens serão interrompidos porque o cérebro não terá informações suficientes para decidir o ângulo correto do virgin. Isso pode perturbar a rivalidade binocular, já que as duas imagens podem não cair em locais retinianos correspondentes.

Portanto, além das diferentes imagens, a exibição deve conter elementos idênticos para ambos os olhos. Isso permite que os olhos mantenham um olhar estável, apesar da diferença entre os elementos concorrentes das imagens. Geralmente, os elementos idênticos estabilizadores incluem um ponto de fixação no centro das imagens concorrentes e uma moldura ao redor das imagens.

O quadro pode ser uniforme ou texturizado e pode ter qualquer formato, desde que seja idêntico em ambos os olhos. Movimentos oculares horizontais não correlacionados são mais prováveis do que os verticais. Portanto, uma barra texturizada em cada lado da imagem pode ser usada em vez de um quadro completo.

Por fim, em alguns estudos, um quadro pode ser indesejável. Por exemplo, se o experimento exigir que os estímulos apareçam sobre um fundo uniforme, nesses casos, é possível usar linhas NUNUs ou uma imagem que apareça mais distante do estímulo, como anéis de dardo. Agora, vamos analisar como induzir rivalidade binocular.

Aqui, analisaremos três opções baratas e simples, incluindo óculos vermelho-azuis, o estereoscópio de espelhos e óculos de prismas utilizando óculos cromáticos, sejam vermelho-azuis ou vermelho-verdes, um método popular preferido por muitos pesquisadores porque é o mais fácil e barato de implementar; tudo o que se precisa é um par de óculos de celofane disponíveis em muitas lojas de brinquedos. Aqui, usaremos óculos vermelho-azuis configurados preparando uma imagem que é exibida exclusivamente pelo canhão azul do monitor e outra que é exibida na mesma localização na tela exclusivamente pelo canhão vermelho. Cada uma das lentes transmitirá apenas uma das imagens, de modo que as duas imagens diferentes incidirão em locais retinianos correspondentes nos dois olhos e começarão a competir entre si.

As duas imagens devem conter informações idênticas, como um quadro ou ponto de fixação, para garantir virgens estáveis. Esses elementos idênticos devem estar em uma cor que ambas as lentes permitam a passagem, como preto ou branco. Observe que esta técnica não tem relação com a visão de cores.

As cores são simplesmente usadas para separar as duas imagens, direcionando cada uma a um olho. Isso deve funcionar mesmo para observadores com visão anormal das cores. As vantagens do uso de óculos vermelho-azul incluem o fato de o equipamento ser muito barato e os estímulos serem muito fáceis de preparar.

Os óculos vermelho-azul podem ser facilmente utilizados com todos os métodos de neuroimagem, incluindo ressonância magnética. Além disso, os óculos vermelho-azul não exigem estabilização da cabeça nem ajuste individual do dispositivo de visualização para cada observador. As desvantagens incluem o fato de que cada imagem pode conter apenas tons de uma única cor, não permitindo estímulos cromáticos.

As lentes não são perfeitas, portanto sempre haverá alguma sobreposição, e cada olho verá parte da imagem do outro olho. Isso cria um problema para afirmar que a imagem suprimida foi totalmente imperceptível. A sobreposição pode ser reduzida utilizando mais de um filtro.

Por exemplo, usar dois óculos, um sobre o outro, e, finalmente, óculos vermelho-azuis não funciona bem com a maioria dos rastreadores oculares atuais. Agora vamos passar para o método do estereoscópio com espelhos. Os espelhos podem ser facilmente configurados para fornecer uma imagem diferente a cada olho do observador.

Primeiro, prepare duas imagens diferentes que possuam alguns elementos idênticos e exiba-as lado a lado em um monitor. Um estereoscópio de espelhos é fácil de construir; tudo o que se precisa são quatro espelhos e suportes para montá-los em posição. Coloque dois espelhos de modo que cada um fique próximo a um olho e em um ângulo de 45 graus em relação à linha de visão desse olho; utilize um apoio para o queixo para estabilizar a posição da cabeça do observador.

Coloque outro espelho em cada lado dos dois primeiros espelhos, voltado para os estímulos em um ângulo de 45 graus, de modo que cada imagem caia em uma localização correspondente em cada olho. As imagens díspares devem agora competir entre si. Na maioria dos casos, é conveniente usar um dos vários estereoscópios disponíveis comercialmente.

Os olhos de cada observador são um pouco diferentes, portanto, ao posicionar um observador diante da tela, pode ser necessário ajustar os ângulos do espelho para obter imagens estáveis. Ao usar um estereoscópio de espelho, é importante garantir que cada olho veja apenas a imagem para a qual foi destinado e que essa imagem seja vista apenas no local onde compete com a imagem do outro olho. Em muitos casos, cada olho também terá uma linha de visão para a imagem destinada ao outro olho.

Para bloquear essa linha indesejada de visão, coloque um divisor. Por exemplo, uma folha de papelão que se estende a partir da linha média do estereoscópio, entre os olhos do observador, em direção ao centro da tela, de forma que bloqueie a linha de visão para o estímulo do outro olho. Um problema adicional que pode ocorrer é que cada olho possa ver a imagem que deveria ver duas vezes, uma vez através do espelho e outra diretamente.

Isso fará com que uma imagem adicional de cada estímulo apareça ao lado do local onde ocorre a rivalidade. Para evitar isso, ajuste a relação entre a posição das imagens e a distância do observador em relação à tela. Para realizar esses ajustes antes do início do experimento, prepare uma imagem que mostre apenas as partes da tela idênticas em ambas as imagens e que será usada para configurar o estereoscópio para cada observador antes de exibir o estímulo de rivalidade.

As vantagens do uso de estereoscópios de espelho são que imagens separadas permitem a utilização de estímulos cromáticos. As imagens são completamente independentes e não podem se sobrepor. A preparação do estímulo é fácil e simples.

Quaisquer duas imagens apresentadas lado a lado podem competir entre si. E, finalmente, os estereoscópios podem ser usados em combinação com o rastreamento ocular. As desvantagens incluem o fato de que os estereoscópios permitem apenas a apresentação de estímulos relativamente pequenos, porque apenas metade do campo visual pode ser usada para apresentar cada imagem.

Os estereoscópios não podem ser facilmente utilizados em um scanner de ressonância magnética, pois isso exigiria que todos os elementos do estereoscópio fossem não magnéticos, e a montagem também teria de incorporar a inclinação adicional do espelho através do qual os estímulos são normalmente visualizados no scanner. E, por fim, os estereoscópios exigem estabilização da cabeça e ajuste individual para cada observador. Agora vamos ver como usar óculos de prisma.

O método da lente prismática é uma variação da ideia do estereoscópio que utiliza óculos nos quais as lentes são prismas em vez de espelhos. Da mesma forma que no estereoscópio com espelhos, as imagens são apresentadas lado a lado em um monitor. Lentes prismáticas podem ser adquiridas junto a qualquer fornecedor óptico comercial, juntamente com armações de plástico.

Cada um dos prismas refrata a luz, fazendo com que objetos que estão ao lado pareçam estar diretamente à frente. Dois desses prismas orientados em direções opostas atuam da mesma forma que um espelho. O estereoscópio criaria a ilusão de que duas imagens que, na verdade, estão fisicamente lado a lado se sobrepõem no espaço?

Observe que, ao usar óculos de prisma, ainda é necessário utilizar um divisor, pois cada olho pode ver a imagem do outro olho. No entanto, a distância e o tamanho da tela não precisam ser ajustados, porque cada imagem tem apenas uma linha de visão para cada olho. As vantagens e desvantagens dos óculos de prisma são semelhantes às dos estereoscópios de espelho, com uma grande diferença.

É fácil usar óculos prismáticos em um scanner de ressonância magnética, pois eles podem ser feitos de plástico e são mais compactos do que um estereoscópio de espelho. Agora vamos ver como garantir a supressão completa das imagens para abordar questões de pesquisa relacionadas ao processamento da imagem suprimida. Durante experimentos de rivalidade binocular, uma forma intensa de rivalidade conhecida como supressão contínua por flash, ou CFS (do inglês *continuous flash suppression*), é a mais adequada para criar um estímulo de CFS.

Apresente uma imagem com contraste relativamente baixo a um olho. Esta será a imagem suprimida. Apresente ao outro olho uma imagem de alto contraste e mudança rápida.

Esta será a máscara de SFC dominante para ser maximamente eficaz. A máscara de SFC deve mudar a uma taxa entre 10 e 20 hertz. O SFC pode ser induzido utilizando todos os métodos de rivalidade descritos anteriormente neste vídeo ao usar um estereoscópio de espelhos ou óculos de prismas.

A máscara de SFC composta por muitos elementos pequenos e coloridos é altamente eficaz. No entanto, uma máscara de SFC composta por elementos em escala de cinza também pode ser eficaz ao usar óculos vermelho-azuis. A máscara de SFC pode ser composta por muitos elementos que tenham todos a mesma cor.

Se você assistir a este vídeo com óculos vermelho-azuis, provavelmente observará muita sobreposição devido à compressão do vídeo, que foi feita para maximizar as chances de supressão completa. Ajuste o nível de contraste da imagem suprimida antes de iniciar o experimento. As alternâncias entre a imagem dominante e a suprimida geralmente são graduais e podem ser bastante lentas, o que significa que uma parte considerável do tempo de observação é ocupada por fases mistas.

A forma específica das fases mistas varia entre observadores e diferentes estímulos. São mostradas aqui duas formas comuns de fases mistas. Primeiramente, na rivalidade parcelada, uma fase mista pode consistir na imagem suprimida tornando-se gradualmente dominante por meio de um número crescente de manchas dominantes ao longo do estímulo.

Segundo, uma fase mista também pode ocorrer por meio de uma onda de dominância que se propaga pela imagem. Para induzir tal onda, introduza um incremento de contraste em uma parte específica da imagem suprimida. As alternâncias na rivalidade binocular ocorrem em intervalos de duração aleatórios e independentes.

Isso significa que a duração do último intervalo de dominância não prediz quanto tempo durará o próximo. Se as durações de dominância forem divididas em intervalos com largura igual, um histograma mostrando quantas durações dominantes de cada comprimento ocorreram tende a ser bem ajustado por uma distribuição assimétrica conhecida como função gama.

Os efeitos de manipulações experimentais sobre as durações e a competição tendem a manifestar-se na forma da função gama de melhor ajuste em cada condição. Muitas durações de domínio diferentes ocorrerão, mas a probabilidade dessas pode ser alterada por fatores de manipulação, como as duas imagens. Características de baixo nível afetam as durações relativas dos períodos de domínio e supressão.

Por exemplo, se as duas imagens diferirem em contraste, a imagem com maior contraste terá durações de domínio mais longas, levando a uma distribuição gama de melhor ajuste com uma mediana maior. Além disso, diferentes observadores podem gerar distribuições gama distintas para o mesmo conjunto de estímulos. É possível utilizar os parâmetros da função gama como variáveis dependentes em um experimento, mas a relação entre esses parâmetros e a forma da distribuição não é imediatamente evidente.

Portanto, uma medida de tendência central mais acessível pode ser útil. No entanto, como a distribuição gama pode ser altamente assimétrica, a duração mediana, e não a média, é muitas vezes mais representativa dos resultados. Utilizar a mediana de uma distribuição não gaussiana também significa que, a menos que haja um grande número de pontos de dados, os testes estatísticos relevantes devem ser não paramétricos.

Neste vídeo, descrevemos a natureza da rivalidade binocular, vários métodos para criá-la e as considerações que devem ser levadas em conta ao utilizá-la. Esperamos que nossa introdução seja útil para empregar esse fenômeno fascinante.