Visuell PerceptionVisuell PerceptionUppmärksamhetUppmärksamhet

Tobias.Johansson@hkr.seTobias.Johansson@hkr.se

UppläggUpplägg 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 effekterVisuella 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.

ÖgatÖgat

Bottom-up vs. Top-downBottom-up vs. Top-down

””Bottom-up processing”Bottom-up processing” är är baserat på inkommande data.baserat på inkommande data.

””Top-down processing”Top-down processing” är är baserat på kunskap, förväntningar baserat på kunskap, förväntningar etc. etc.

Tolkning och perceptionTolkning och perception Kombinationen av bottom-up Kombinationen av bottom-up

och top-down förklarar varför och top-down förklarar varför vi ser fel ibland.vi ser fel ibland.

Top-down: förväntningar, kunskap

Bottom-up: inkommande data

Ljus genom ögat

Medveten perceptuell upplevelse

T ex, när man har sett en skräckfilm och ska gå hem genom skogen.

Top-down and reversalTop-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 komponenterIndelning av objekt i komponenter Feature approach to object perceptionFeature 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 Evidens för featurebaserad perceptionperception

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 theoryFeature integration theory

Object Preattentive stageObject Preattentive stage Focused attention stage Focused attention stage Feature analysis Feature combining

Automatic, unconscious

PerceptionPerception

Treisman and Schmidt (1982)

• Deltagarna rapporterar illusoriska kombinationer av features.

• I preattentive stage så är inte olika features förknippade med ett objekt.

Features är synens ”alfabet”.Features är synens ”alfabet”. När de kombineras i focused attention stage så ser vi När de kombineras i focused attention stage så ser vi

objektet.objektet.

Bottom-up är vanligast i preattentive stage, dock inte Bottom-up är vanligast i preattentive stage, dock inte alltid.alltid.

Top-down är mer förekommande í focused attention Top-down är mer förekommande í focused attention stage.stage.

Recognition by componentsRecognition 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 organisationPerceptuell organisation

Feature-teorier är Feature-teorier är enen del i förklaringen av hur vi del i förklaringen av hur vi identifierar objekt. identifierar objekt.

Men att se objekt är ofta mer än att dela upp det Men att se objekt är ofta mer än att dela upp det i olika features. i olika features.

Ofta organiserar vi dessutom omgivningen på Ofta organiserar vi dessutom omgivningen på olika sätt i vår perception, så att olika objekt olika sätt i vår perception, så att olika objekt framträder.framträder.

Gestaltpsykologiska principerGestaltpsykologiska principer

Principer för perceptuell organisation till helheter.Principer för perceptuell organisation till helheter.

SimplicitySimplicity SimilaritySimilarity Good continuationGood continuation ProximityProximity Common fateCommon fate FamiliarityFamiliarity

Simplicity (Pragnanz)Simplicity (Pragnanz)väldigt generell principväldigt generell princip

SimilaritySimilarity

Good continuationGood continuation

ProximityProximity

Common fateCommon fate

FamiliarityFamiliarity

Perceptuell organisation inom Perceptuell organisation inom hörselhörsel

Kontexten avgör ofta vilka ord vi hör. Kontexten avgör ofta vilka ord vi hör. Top-down processing.Top-down processing.

TalsegmenteringTalsegmentering De flesta pauser i tal inträffar inte mellan ord. De flesta pauser i tal inträffar inte mellan ord. Pauser är ingen bra ledtråd till att hitta orden i tal.Pauser är ingen bra ledtråd till att hitta orden i tal. Meningen i kontexten kan bidra till hur orden segmenteras. Meningen i kontexten kan bidra till hur orden segmenteras. Förklarar dock inte talsegmentering helt och hållet. En annan Förklarar dock inte talsegmentering helt och hållet. En annan

viktig princip är att stavelser inom ord tenderar att upprepas mer viktig princip är att stavelser inom ord tenderar att upprepas mer än stavelser som går över ordgränser.än stavelser som går över ordgränser.

Pauser i talPauser i tal

Perceptuell heuristikPerceptuell 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 datorerPerception 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 utvecklingPerception 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 Erfarenhetsbaserad plasticitet och ”Greebles” ”Greebles”

Fusiform face area (FFA) i temporallobenFusiform face area (FFA) i temporalloben Hög aktivitet vid ansiktsprocessandeHög aktivitet vid ansiktsprocessande

Gauthier et al. (1999)Gauthier et al. (1999) – – fMRI-studie, aktivitet vid fMRI-studie, aktivitet vid ansikten och Greebles.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 uppmärksamhetSelektiv uppmärksamhet

Selektiv fokus på ett budskap. Selektiv fokus på ett budskap.

Vad händer när man ska fokusera på en Vad händer när man ska fokusera på en informationskälla? Tar man även in andra i informationskälla? Tar man även in andra i omgivningen?omgivningen?

Vi testar. 2 frivilliga personer, som läser olika stycken Vi testar. 2 frivilliga personer, som läser olika stycken ur boken. Fokusera på vad den ena personen säger.ur boken. Fokusera på vad den ena personen säger.

Tidig forskning på selektiv Tidig forskning på selektiv uppmärksametuppmärksamet

Cherry (1953) Cherry (1953) Dichotic listeningDichotic listening

Fokus på budskap 1 gör att väldigt lite tas in av innehållet i budskap 2.

Jmfr. Cocktailpartyfenomenet.

Broadbents filtermodellBroadbents filtermodellFörsta 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 Split-span experiment (Broadbent, 1958)(Broadbent, 1958)

Lättare att rapportera från en ”kanal” i taget, än att byta mellan kanaler.Lättare att rapportera från en ”kanal” i taget, än att byta mellan kanaler.

Problem för filtermodellenProblem för filtermodellen

Information som presenteras i en ouppmärk-sammad 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 Attenuation theory of attention (Treisman, 1964)(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-effektenAttenuation theory förklarar cocktail-effekten..

Man hör sitt namn i allt sorl, eftersom ens namn har låg threshold.Man hör sitt namn i allt sorl, eftersom ens namn har låg threshold.

Attenuation theory är delvis en early-selectionmodell, eftersom det Attenuation theory är delvis en early-selectionmodell, eftersom det uppmärksammade budskapet ofta kan identifieras tidigt. ERP-studier uppmärksammade budskapet ofta kan identifieras tidigt. ERP-studier ger också stöd för early selection. Finns dock studier som pekar på ger också stöd för early selection. Finns dock studier som pekar på late selectionlate selection..

Late-selection modelsLate-selection models MacKay (1973).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.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 uppmärksamhets-resurser.

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 Selektiv uppmärksamhet – reflexiv vs. kontrollerad.– 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.

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.

Tidigare studier

Slutsatsen håller dock inte för riktade ögon.

Snabbare RT även vid icke-predicerande ”cues”(Kingstone et al., 2003).

Forskarna visade ocksåatt icke-prediktiva pilar också snabbar upp RT. Tidigare forskning har utgått från en studie som visade på motsatsen.

Predicerande pilar har ävenvisat sig ge upphov till snabbare RTän man kan förvänta sig enbart utifrånkontrollerad uppmärksamhet. Så, socialt signifikanta ”cues” verkar vara extra effektiva.

Divided attentionDivided 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

ÖvningÖvning

Bilkörning, delad uppmärksamhet och övning.Bilkörning, delad uppmärksamhet och övning. Bilkörning blir mer Bilkörning blir mer automatisktautomatiskt efter mycket övning, och efter mycket övning, och

delad uppmärksamhet blir lättare.delad uppmärksamhet blir lättare. Automatiskt processande sker ofta utan intention, relativt Automatiskt processande sker ofta utan intention, relativt

omedvetet, och kräver få kognitiva resurser (t ex Stroopeffekten, omedvetet, och kräver få kognitiva resurser (t ex Stroopeffekten, eller erfarna musiker).eller erfarna musiker).

Shiffrin and Schneider (1977)Shiffrin and Schneider (1977) Experiment på övning och delad uppmärksamhet.Experiment på övning och delad uppmärksamhet.

I början 55 % korrekt.

Efter mycket övning sker uppgiften automatiskt och ca 90 % korrekt.

Consistent mapping: alltid siffror i memory set, och bokstäver som distraktorer i frames.

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.

SvårighetsgradSvårighetsgradBara 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)Anagramlösning – svår vs. lättReaktionstid för tonLängre reaktionstid för ton vid svåra anagram

Bilkörning och divided attentionBilkörning och divided attention

Strayer and Johnson (2001)Strayer and Johnson (2001) Simulerad bilkörning Simulerad bilkörning medmed eller eller utanutan mobiltelefon. mobiltelefon. Mätte antal Mätte antal missade rödljusmissade rödljus och och reaktionstidreaktionstid för rödljus. för rödljus.

Typ av uppgiftTyp av uppgift

Uppgifter som kräver samma typ av kognitiva resurser är Uppgifter som kräver samma typ av kognitiva resurser är svårare att göra samtidigt än uppgifter som kräver olika svårare att göra samtidigt än uppgifter som kräver olika typer av kognitiva resurser.typer av kognitiva resurser.

Brooks (1968)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 uppmärksamhetVisuell uppmärksamhet Vi kan ofta ta in omgivningens generella uppbyggnad väldigt Vi kan ofta ta in omgivningens generella uppbyggnad väldigt

snabbt. snabbt. Det kan skapa intryck av att vår visuella perception är mer Det kan skapa intryck av att vår visuella perception är mer

detaljerad än vad den är.detaljerad än vad den är.

Change blindnessChange blindness Ofta missar vi förändringar som inte påverkar huvuddragen i Ofta missar vi förändringar som inte påverkar huvuddragen i

omgivningen.omgivningen. T ex Joe Pescis peruk i JFK.T ex Joe Pescis peruk i JFK. Personbyte.Personbyte.

Inattentional blindnessInattentional blindness Mer generellt fenomen: när vi inte ser saker i omgivningen p g Mer generellt fenomen: när vi inte ser saker i omgivningen p g

a att vi inte uppmärksammar dom. a att vi inte uppmärksammar dom. T ex en gorilla (Simons & Chabris, 1999).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 modelSpotlight 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 Attentionforts. Spotlight Attention

Flanker-compatibility task (Eriksen & Eriksen, 1974).Flanker-compatibility task (Eriksen & Eriksen, 1974).

Objektbaserad uppmärksamhetObjektbaserad uppmärksamhet Uppmärksamhet kan även vara riktat mot ett objekt,

snarare än en viss plats (Egly et al., 1994).

Forts. Objektbaserad uppmärksamhet.Forts. Objektbaserad uppmärksamhet.

Samma resultat fås om objekten är dolda.Samma resultat fås om objekten är dolda. Viktigt eftersom många objekt i vardagslivet är dolda.Viktigt eftersom många objekt i vardagslivet är dolda.

Unilateral NeglectUnilateral 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?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.