Как создавать и использовать бинокулярный Соперничество

Каждый из наших глаз обычно видит слегка различающееся изображение, и мозг объединяет эти два изображения в единое связное представление. Однако, когда глазам предъявляют изображения, которые достаточно отличаются друг от друга, возникает паттерн перцептивных чередований: одно изображение доминирует в сознании, в то время как другое подавляется. Доминирование обычно чередуется между двумя изображениями каждые несколько секунд.

Этот перцептивный феномен известен как бинокулярное соперничество. Чтобы создать стимул для бинокулярного соперничества, каждому глазу предъявляется разное изображение в одном и том же воспринимаемом месте. В этом видео описано несколько недорогих и простых способов создания и использования бинокулярного соперничества.

Здравствуйте, я Дэвид Кармел. Я постдок на факультете психологии Нью-Йоркского университета. Здравствуйте, я Майк Арка, аспирант факультета психологии Принстонского университета.

В этом видео мы опишем несколько простых и недорогих способов создания и использования бинокулярного соперничества. Бинокулярное соперничество считается полезным для изучения перцептивного отбора и осознания как на моделях людей, так и на животных, поскольку неизменные стимулы, подаваемые в каждый глаз, приводят к чередованию визуального осознания. Существует несколько способов создания бинокулярного соперничества, однако новички в этой области часто не знают, какой метод лучше всего подойдет для их конкретных целей.

Наша цель здесь — описать преимущества и недостатки наиболее распространенных методов. Итак, приступим. Бинокулярное соперничество может быть вызвано путем предъявления каждому глазу несовместимых, различных изображений в соответствующих точках сетчатки вместо одного комбинированного изображения; в результате наблюдатели видят паттерн перцептивных чередований, при которых изображение одного глаза доминирует в сознательном восприятии в течение определенного периода, в то время как другое изображение подавляется.

Периоды доминирования и подавления периодически сменяют друг друга, и лишь на короткое время возникает смешанное восприятие. Бинокулярное соперничество может быть использовано для изучения ряда важных вопросов, таких как: на каких этапах иерархии зрительной обработки нейронные события коррелируют с сознательным опытом? Каким образом мозг разрешает конкуренцию между стимулами и выбирает, какой из них вывести в область сознания?

Какие аспекты изображения, которое подавлено в сознании, тем не менее могут обрабатываться и как такая обработка может повлиять на поведение? Существует несколько простых методов создания стимула для бинокулярного соперничества. В этом видео описаны наиболее популярные методы, включая преимущества и недостатки каждого из них.

Прежде чем переходить к методам, необходимо рассмотреть вопрос обеспечения стабильной фиксации взора во время экспериментов по бинокулярному соперничеству. Перед описанием конкретных методов создания соперничества важно упомянуть проблему стабильной фиксации, так как этот фактор имеет критическое значение для всех описываемых методик. Обычно наши глаза поворачиваются или совершают микродвижения таким образом, чтобы одно и то же зафиксированное изображение проецировалось на каждую фовеа.

Однако успешная конвергенция зависит от того, чтобы каждый глаз видел одно и то же. Если каждому глазу будет представлено совершенно разное изображение, конвергенция будет нарушена, так как мозг не получит достаточно информации для определения правильного угла конвергенции. Это может привести к бинокулярному соперничеству, поскольку два изображения могут не попасть на соответствующие участки сетчатки.

Следовательно, помимо различающихся изображений, дисплей должен содержать элементы, которые идентичны для обоих глаз. Это позволяет глазам поддерживать стабильную фиксацию взгляда, несмотря на различие между конкурирующими элементами изображений. Обычно такие стабилизирующие идентичные элементы включают в себя точку фиксации в центре конкурирующих изображений и рамку вокруг изображений.

Рамка может быть однородной или текстурированной и иметь любую форму, при условии, что она идентична для обоих глаз. Некоррелированные горизонтальные движения глаз более вероятны, чем вертикальные. Поэтому вместо полной рамки можно использовать текстурированную полосу по обеим сторонам каждого изображения.

Наконец, в некоторых исследованиях рамка может быть нежелательна. Например, если эксперимент требует, чтобы стимулы появлялись на однотонном фоне, в таких случаях можно использовать линии NUNU или изображение, расположенное дальше стимула, например, кольца мишени. Теперь давайте разберем, как вызвать бинокулярное соперничество.

Ниже мы рассмотрим три недорогих и простых варианта, включая красно-синие очки, зеркальный стереоскоп и призматические очки. Использование хроматических очков (красно-синих или красно-зеленых) является популярным методом, который предпочитают многие исследователи, поскольку он проще и дешевле всего в реализации: все, что требуется, — это пара целлофановых очков, которые продаются во многих магазинах игрушек. В данном случае мы будем использовать красно-синие очки, подготовив одно изображение, которое выводится монитором только с помощью синего луча, и другое, которое отображается в том же месте экрана только с помощью красного луча. Каждая линза будет пропускать только одно из изображений, поэтому два разных изображения попадут на соответствующие участки сетчатки двух глаз и начнут конкурировать друг с другом.

Оба изображения должны содержать идентичную информацию, такую как рамка или точка фиксации, для обеспечения стабильной конвергенции. Эти идентичные элементы должны быть выполнены в цвете, который пропускают оба линзовых фильтра, например, в черном или белом. Обратите внимание, что данный метод не связан с цветовым зрением.

Цвета используются исключительно для того, чтобы разделить два изображения, направляя каждое в соответствующий глаз. Это должно работать даже для наблюдателей с нарушениями цветовосприятия. Преимущества использования красно-синих очков заключаются в том, что оборудование очень дешево, а стимулы очень легко подготовить.

Красно-синие очки можно легко использовать со всеми методами нейровизуализации, включая МРТ. Наконец, красно-синие очки не требуют стабилизации головы или индивидуальной настройки устройства просмотра для каждого наблюдателя. К недостаткам относится то, что каждое изображение может содержать только оттенки одного цвета, что исключает использование хроматических стимулов.

Линзы не идеальны, поэтому всегда будет наблюдаться некоторое перетекание изображения, и каждый глаз будет видеть часть изображения, предназначенного для другого глаза. Это затрудняет утверждение о том, что подавленное изображение оставалось полностью невидимым. Перетекание можно уменьшить, используя более одного фильтра.

Например, ношение двух пар очков, одних поверх других, а также использование красно-синих очков плохо совместимы с большинством современных айтрекеров. Теперь перейдем к методу зеркального стереоскопа. Зеркала позволяют легко подавать разные изображения в каждый глаз наблюдателя.

Сначала подготовьте два разных изображения, имеющих общие идентичные элементы, и выведите их рядом друг с другом на монитор. Зеркальный стереоскоп легко сконструировать: для этого потребуются четыре зеркала и стойки для их фиксации. Два зеркала следует расположить так, чтобы каждое находилось рядом с глазом и под углом 45 градусов к линии обзора этого глаза; для стабилизации положения головы наблюдателя используйте подбородочную опору.

Разместите еще по одному зеркалу по обе стороны от первых двух зеркал, направив их под углом 45 градусов к стимулам, так чтобы каждое изображение попадало в соответствующую область каждого глаза. Теперь несхожие изображения должны конкурировать друг с другом. В большинстве случаев удобно использовать один из нескольких имеющихся в продаже стереоскопов.

Глаза каждого наблюдателя немного отличаются, поэтому при размещении наблюдателя перед дисплеем может потребоваться отрегулировать углы наклона зеркал для получения стабильных виртуальных изображений. При использовании зеркального стереоскопа важно убедиться, что каждый глаз видит только то изображение, которое он должен видеть, и что это изображение видно только в той точке, где оно совпадает с другим изображением. Во многих случаях каждый глаз также будет иметь линию обзора, направленную на изображение для другого глаза.

Чтобы перекрыть эту нежелательную линию обзора, установите разделитель. Например, лист картона, extending от средней линии стереоскопов между глазами наблюдателя к центру дисплея таким образом, чтобы он блокировал линию обзора стимула для другого глаза. Дополнительной проблемой может стать то, что каждый глаз может видеть предназначенное ему изображение дважды: один раз через зеркало и еще раз напрямую.

Это приведет к появлению дополнительного изображения каждого стимула рядом с местом возникновения соперничества. Чтобы избежать этого, отрегулируйте соотношение между расположением изображений и расстоянием от наблюдателя до экрана. Для выполнения этих настроек до начала эксперимента подготовьте изображение, содержащее только те части дисплея, которые идентичны на обоих изображениях; используйте его для настройки стереоскопа для каждого наблюдателя перед предъявлением стимула соперничества.

Преимущества использования зеркальных стереоскопов заключаются в том, что раздельные изображения позволяют использовать хроматические стимулы. Изображения полностью разделены, что исключает их взаимное наложение. Подготовка стимулов проста и uncomplicated.

Любые два изображения, представленные рядом, могут конкурировать друг с другом. Кроме того, стереоскопы можно использовать в сочетании с айтрекингом. К недостаткам относится то, что стереоскопы позволяют предъявлять лишь довольно небольшие стимулы, поскольку для отображения каждого изображения можно использовать только половину поля зрения.

Стереоскопы сложно использовать в МРТ-сканере, так как это потребовало бы, чтобы все элементы стереоскопа были немагнитными; кроме того, установка должна была бы учитывать дополнительный наклон зеркала, через которое обычно просматриваются стимулы в сканере. И, наконец, стереоскопы требуют стабилизации головы и индивидуальной настройки для каждого наблюдателя. Теперь давайте разберем, как использовать призматические очки.

Метод с использованием призм в очках представляет собой вариацию идеи стереоскопа, в которой в очках вместо зеркал используются призматические линзы. Как и в случае с зеркальным стереоскопом, изображения выводятся на монитор side-by-side (рядом друг с другом). Призматические линзы можно приобрести у любого коммерческого поставщика оптики вместе с пластиковой оправой.

Каждая из призм преломляет свет так, что объекты, находящиеся сбоку, кажутся расположенными прямо перед наблюдателем. Две такие призмы, ориентированные в противоположных направлениях, действуют аналогично зеркалу. Стереоскоп ли они создают иллюзию того, что два изображения, фактически расположенных физически рядом, перекрывают друг друга в пространстве?

Обратите внимание, что при использовании призматических очков по-прежнему необходимо использовать разделитель, так как каждый глаз может видеть изображение, предназначенное для другого глаза. Однако расстояние и размер дисплея не требуют регулировки, поскольку для каждого глаза предусмотрена только одна линия обзора. Преимущества и недостатки призматических очков схожи с характеристиками зеркальных стереоскопов, за одним существенным отличием.

Призматические очки легко использовать в МРТ-сканере, так как они могут быть изготовлены из пластика и более компактны, чем зеркальный стереоскоп. Теперь давайте разберем, как обеспечить полное подавление изображений для решения исследовательских задач, связанных с обработкой подавленного изображения. Для создания стимула CFS наиболее подходящим в экспериментах по бинокулярному соперничеству является сильная форма соперничества, известная как непрерывное подавление вспышками или сокращенно CFS.

Предъявите изображение с относительно низким контрастом одному глазу. Это будет подавляемое изображение. Другому глазу предъявите высококонтрастное, быстро меняющееся изображение.

Для достижения максимальной эффективности эта маска CFS должна быть доминирующей. Частота смены маски CFS должна составлять от 10 до 20 гц. CFS может быть индуцирована с помощью всех описанных ранее в этом видео методов соперничества при использовании зеркального стереоскопа или призматических очков.

Маски CFS, состоящие из множества мелких разноцветных элементов, весьма эффективны. Однако маска CFS, состоящая из элементов в оттенках серого, также может быть эффективной при использовании красно-синих очков. Маска CFS может быть composed из множества элементов одного и того же цвета.

Если вы будете смотреть это видео через красно-синие очки, вы, скорее всего, заметите значительное просачивание цветов из-за сжатия видео, которое было применено для максимального обеспечения полного подавления. Отрегулируйте уровень контрастности подавленного изображения перед началом эксперимента. Смены доминирующего и подавленного изображений обычно происходят постепенно и могут быть довольно медленными, что означает, что значительная часть времени просмотра приходится на смешанные фазы.

Конкретная форма смешанных фаз варьируется в зависимости от наблюдателя и используемых стимулов. Здесь представлены две распространенные формы смешанных фаз. Во-первых, при фрагментарном соперничестве (piecemeal rivalry) смешанная фаза может заключаться в том, что подавленное изображение постепенно становится доминантным за счет увеличения количества доминантных участков по всему стимулу.

Во-вторых, смешанная фаза также может возникнуть в результате волны доминирования, проходящей по всему изображению. Чтобы вызвать такую волну, введите прибавку контраста в определенную часть подавленного изображения. Смены при бинокулярном соперничестве происходят через случайные независимые интервалы времени.

Это означает, что продолжительность последнего интервала доминирования не позволяет предсказать длительность следующего. Если разделить продолжительность доминирования на интервалы равной ширины, то гистограмма, показывающая количество случаев доминирования каждой длины, обычно хорошо описывается скошенным распределением, известным как гамма-функция.

Эффекты экспериментальных манипуляций на продолжительность и соперничество, как правило, проявляются в форме функции гамма с наилучшим соответствием для каждого условия. Будет наблюдаться множество различных интервалов доминирования, однако вероятность их возникновения может быть изменена факторами манипуляции, такими как два изображения. Низкоуровневые признаки влияют на относительную продолжительность периодов их доминирования и подавления.

Например, если два изображения различаются по контрастности, изображение с более высокой контрастностью будет характеризоваться более длительными периодами доминирования, что приведет к наилучшему соответствию гамма-распределению с бóльшей медианой. Кроме того, разные наблюдатели могут получить разные гамма-распределения для одного и того же набора стимулов. Параметры гамма-функции можно использовать в качестве зависимых переменных в эксперименте, однако взаимосвязь между этими параметрами и формой распределения не является очевидной.

Следовательно, может быть полезным использование более доступного показателя центральной тенденции. Однако, поскольку гамма-распределение может быть сильно скошенным, медиана длительности зачастую более репрезентативно отражает результаты, чем среднее значение. Использование медианы для распределения, не являющегося гауссовым, также означает, что при отсутствии большого количества точек данных следует применять непараметрические статистические тесты.

В данном видео мы описали природу бинокулярного соперничества, несколько методов его создания и аспекты, которые необходимо учитывать при его использовании. Надеемся, что наше введение окажется полезным при применении этого захватывающего феномена.