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La percezione visiva transaccadica Emanuela Bricolo Università di Milano Bicocca.

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Presentazione sul tema: "La percezione visiva transaccadica Emanuela Bricolo Università di Milano Bicocca."— Transcript della presentazione:

1 La percezione visiva transaccadica Emanuela Bricolo Università di Milano Bicocca

2 Percezione della scena Una scena visiva complessa viene sempre esplorata con una sequenza di fissazioni su diverse parti informative della scena.Una scena visiva complessa viene sempre esplorata con una sequenza di fissazioni su diverse parti informative della scena. La percezione è un processo dinamico e distribuito nel tempoLa percezione è un processo dinamico e distribuito nel tempo Ma noi percepiamo una scena unicaMa noi percepiamo una scena unica Integrazione delle informazioni in una rappresentazione interna coerenteIntegrazione delle informazioni in una rappresentazione interna coerente

3 Descrizione del problema Rappresentazione unitaria e stabile del mondo intorno a noi, anche se tra una fissazione e laltra limmagine che cade sulla retina viene traslata.Rappresentazione unitaria e stabile del mondo intorno a noi, anche se tra una fissazione e laltra limmagine che cade sulla retina viene traslata. Una percezione stabile richiede che i punti nella nuova immagine siano associati con i punti corrispondenti dellimmagine precedente.Una percezione stabile richiede che i punti nella nuova immagine siano associati con i punti corrispondenti dellimmagine precedente.

4 Sommario Descrizione del problemaDescrizione del problema Costanza dello spazioCostanza dello spazio Movimenti saccadici e soppressione saccadicaMovimenti saccadici e soppressione saccadica Memoria visiva / Integrazione transaccadicaMemoria visiva / Integrazione transaccadica

5 Teorie di cancellazione Leffetto sensoriale di un movimento oculare è compensato da un segnale extraretinico (copia efferente del segnale oculomotore) uguale e contrario relativo alla posizione dellocchio nellorbitaLeffetto sensoriale di un movimento oculare è compensato da un segnale extraretinico (copia efferente del segnale oculomotore) uguale e contrario relativo alla posizione dellocchio nellorbita I due segnali si cancellano da qualche parte nel cervello per ottenere una rappresentazione spaziale costante dello spazio visivoI due segnali si cancellano da qualche parte nel cervello per ottenere una rappresentazione spaziale costante dello spazio visivo

6 Teorie di cancellazione Però i segnali efferenti non sono copie esatte del segnale oculare.Però i segnali efferenti non sono copie esatte del segnale oculare. –Il loro guadagno è inferiore: sottostimano il movimento attuale degli occhi –Non sono dinamicamente precisi: errori di localizzazione di oggetti la posizione apparente di oggetti che vengono mostrati per un istante circa al momento della saccade vengono percettivamente spostata rispetto alla loro posizione attuale.la posizione apparente di oggetti che vengono mostrati per un istante circa al momento della saccade vengono percettivamente spostata rispetto alla loro posizione attuale.

7 Saccadic mislocalization Gli spostamenti di flash prima e dopo le saccadi non sono omogenei in varie posizioni spazialiGli spostamenti di flash prima e dopo le saccadi non sono omogenei in varie posizioni spaziali Non è un semplice spostamento nella direzione della saccade ma è una tendenza a convergere verso il target della saccade causando una compressione del mondo visivo attorno al target saccadicoNon è un semplice spostamento nella direzione della saccade ma è una tendenza a convergere verso il target della saccade causando una compressione del mondo visivo attorno al target saccadico

8 Compressione dello spazio La compressione dello spazio non è uniforme in varie posizioni del campo visivo specialmente se lilluminazione non è ottimale: mancanza di sistema di riferimento visivo?La compressione dello spazio non è uniforme in varie posizioni del campo visivo specialmente se lilluminazione non è ottimale: mancanza di sistema di riferimento visivo? Lappe e colleghi (2000) hanno dimostrato che la compressione presaccadica avviene solo se i riferimenti visivi sono disponibili immediatamente dopo non prima o durante la saccadeLappe e colleghi (2000) hanno dimostrato che la compressione presaccadica avviene solo se i riferimenti visivi sono disponibili immediatamente dopo non prima o durante la saccade Quindi il processo della localizzazione spaziale transsaccadica dipende principalmente dallinformazione visiva postsaccadicaQuindi il processo della localizzazione spaziale transsaccadica dipende principalmente dallinformazione visiva postsaccadica (Lappe, Awater & Krekelberg, 2000)

9 Compressione dello spazio Soggetti in una stanza buiaSoggetti in una stanza buia punto di fissazione a -6.4deg,punto di fissazione a -6.4deg, dopo 1,7 sec target a 6.4degdopo 1,7 sec target a 6.4deg spariscono entrambi dopo 50 msecspariscono entrambi dopo 50 msec soggetti eseguono la saccade ( ms dopo apparizione del target)soggetti eseguono la saccade ( ms dopo apparizione del target) entro 250ms dal target appare una barra verticale a -2.6, 2.6, 10, 13.6entro 250ms dal target appare una barra verticale a -2.6, 2.6, 10, 13.6 compito indicare posizione della barra con il mousecompito indicare posizione della barra con il mouse

10 (Lappe, Awater & Krekelberg, 2000) Compressione dello spazio In una stanza buia punto di fissazione a -6.4deg,In una stanza buia punto di fissazione a -6.4deg, dopo 1,7 sec target a 6.4degdopo 1,7 sec target a 6.4deg spariscono entrambi dopo 50 msecspariscono entrambi dopo 50 msec soggetti eseguono la saccade ( ms dopo apparizione del target)soggetti eseguono la saccade ( ms dopo apparizione del target) entro 250ms dal target appare per 8msec una barra verticale a -2.6, 2.6, 10, 13.6entro 250ms dal target appare per 8msec una barra verticale a -2.6, 2.6, 10, 13.6 compito indicare posizione della barra con il mouse 500msec dopo la saccadecompito indicare posizione della barra con il mouse 500msec dopo la saccade presenza variabile di un righello come riferimento a seconda dellesperimentopresenza variabile di un righello come riferimento a seconda dellesperimento

11 (Lappe, Awater & Krekelberg, 2000) Compressione dello spazio

12 (Lappe, Awater & Krekelberg, 2000) Compressione dello spazio

13 (Lappe, Awater & Krekelberg, 2000) Compressione dello spazio La presenza di un riferimento visivo dopo la saccade induce la compressioneLa presenza di un riferimento visivo dopo la saccade induce la compressione

14 Costanza spaziale Quindi linformazione extra retinica circa la posizione degli occhi è imprecisa. Se fosse lunico metodo usato anche un piccolo errore dovrebbe causare unalterazione della costanza.Quindi linformazione extra retinica circa la posizione degli occhi è imprecisa. Se fosse lunico metodo usato anche un piccolo errore dovrebbe causare unalterazione della costanza. Possibile soluzione: il sistema visivo si basa sullipotesi che il mondo non cambi durante un movimento ocularePossibile soluzione: il sistema visivo si basa sullipotesi che il mondo non cambi durante un movimento oculare La soppressione saccadica potrebbe correggere lerrore rimasto.La soppressione saccadica potrebbe correggere lerrore rimasto.

15 Saccadi Movimenti oculari molto veloci la cui funzione è focalizzare su oggetti di interesseMovimenti oculari molto veloci la cui funzione è focalizzare su oggetti di interesse – ms per la pianificazione e lesecuzione –30 ms per lesecuzione con velocità fino a 900deg/sec movementi ballistici: una volta che sono cominciati la loro traiettoria non può essere modificatamovementi ballistici: una volta che sono cominciati la loro traiettoria non può essere modificata tra una saccade e laltra gli occhi mantengono la fissazione in media per 300ms permettendo al sistema visivo di processare linformazione disponibiletra una saccade e laltra gli occhi mantengono la fissazione in media per 300ms permettendo al sistema visivo di processare linformazione disponibile

16 Saccadi Nessuna percezione a livello conscio del movimento dellimmagine che è causato dal movimento saccadicoNessuna percezione a livello conscio del movimento dellimmagine che è causato dal movimento saccadico Nessun temporaneo sfuocamento dellimmagineNessun temporaneo sfuocamento dellimmagine La percezione sembra essere attenuata tra le saccadi: saccadic suppressionLa percezione sembra essere attenuata tra le saccadi: saccadic suppression

17 Soppressione saccadica Prima ipotesi: così veloce da non essere notataPrima ipotesi: così veloce da non essere notata soggetti facilmente percepiscono il movimento di oggetti grandi ad alto contrasto che si muovono alla stessa velocità delle immagini durante una saccade (Burr & Ross, 1982)soggetti facilmente percepiscono il movimento di oggetti grandi ad alto contrasto che si muovono alla stessa velocità delle immagini durante una saccade (Burr & Ross, 1982)

18 Soppressione saccadica Seconda ipotesi: visual maskingSeconda ipotesi: visual masking le immagini chiare e limpide dovute alle fissazioni prima e dopo la saccade dominano sulle immagini sfuocate presenti durante la saccadele immagini chiare e limpide dovute alle fissazioni prima e dopo la saccade dominano sulle immagini sfuocate presenti durante la saccade –esperimento con schermo completamente nero e una luce stroboscopica solo durante la saccade: percezione del movimento retinico

19 Soppressione saccadica Riduzione della sensitività visiva a eventi che accadono poco prima, durante o poco dopo una saccadeRiduzione della sensitività visiva a eventi che accadono poco prima, durante o poco dopo una saccade –elevazione della soglia nella detezione di flash –soppressione in particolare per oggetti a basse frequenze spaziali -> via magnocellulare/movimento

20 Soppressione saccadica Identificazione di spostamenti dellimmagine che avvengono durante il movimento oculareIdentificazione di spostamenti dellimmagine che avvengono durante il movimento oculare Durante la fissazione il sistema visivo è altamente sensibile al movimento anche piccolo di oggettiDurante la fissazione il sistema visivo è altamente sensibile al movimento anche piccolo di oggetti A causa dellalta velocità retinica durante una saccade questi segnali sono praticamente cancellati durante un movimento oculareA causa dellalta velocità retinica durante una saccade questi segnali sono praticamente cancellati durante un movimento oculare

21 Cecità globale al cambiamento Cambio del display durante la saccade: scene reali complesse modificate globalmente in tempo reale durante le saccadiCambio del display durante la saccade: scene reali complesse modificate globalmente in tempo reale durante le saccadi –I cambiamenti globali venivano effettuati presentando ciascuna scena come un gruppo alternate di strisce di immagine alternate a barre grigie invertendo strisce e barre durante specifiche saccadi. I risultati hanno dimostrato un effetto di cecità globale transaccadica al cambiamento suggerendo che le rappresentazioni visive punto a punto non sono funzionali tra saccadi durante la percezione di scene complesse.I risultati hanno dimostrato un effetto di cecità globale transaccadica al cambiamento suggerendo che le rappresentazioni visive punto a punto non sono funzionali tra saccadi durante la percezione di scene complesse. (Henderson & Hollingworth, Psych Sci, 2003)

22 Memoria visiva transsaccadica Senza unevidenza diretta da parte dei recettori del movimento è necessario un paragone tra la posizione del target prima e dopo la saccade: è necessaria una memoria visiva transaccadicaSenza unevidenza diretta da parte dei recettori del movimento è necessario un paragone tra la posizione del target prima e dopo la saccade: è necessaria una memoria visiva transaccadica Dati i cattivi risultati o la memoria non è disponibile o è molto poco precisaDati i cattivi risultati o la memoria non è disponibile o è molto poco precisa

23 Memoria visiva transaccadica Il senso comune ci porta a dire che la nostra memoria di unimmagine non è come una fotocopia neurale molto dettagliataIl senso comune ci porta a dire che la nostra memoria di unimmagine non è come una fotocopia neurale molto dettagliata E stato dimostrato che siamo molto poco efficienti nel distinguere tra due scene simili o nel distinguere modifiche tra due versioni della stessa scenaE stato dimostrato che siamo molto poco efficienti nel distinguere tra due scene simili o nel distinguere modifiche tra due versioni della stessa scena

24 Integrazione transaccadica E necessaria un tipo di memoria a breve termineE necessaria un tipo di memoria a breve termine Ci sono diversi modi per integrare le informazione ottenute da saccadi successiveCi sono diversi modi per integrare le informazione ottenute da saccadi successive –spatiotopic fusion –integrazione a livello più astratto

25 Spatiotopic fusion Le immagini ottenute nelle singole fissazioni sono mappate a seconda delle loro posizioni su una memoria più grande spazialmente organizzata, ad alta capacità e molto dettagliata.Le immagini ottenute nelle singole fissazioni sono mappate a seconda delle loro posizioni su una memoria più grande spazialmente organizzata, ad alta capacità e molto dettagliata. Non verificato dal punto di vista sperimentaleNon verificato dal punto di vista sperimentale F1 F2

26 Memoria visiva transaccadica I soggetti dovrebbero essere in grado di percepire linsieme di due stimoli diversi presentati nella stessa posizione ambientale ma in due fissazioni diverseI soggetti dovrebbero essere in grado di percepire linsieme di due stimoli diversi presentati nella stessa posizione ambientale ma in due fissazioni diverse (Irwin, Yantis & Yonides,1983) NO!

27 Memoria visiva transaccadica Il cambiamento di caratteristiche visive (dimensione delloggetto o capitalizzazione delle lettere) non altera la denominazione di oggetti o lettereIl cambiamento di caratteristiche visive (dimensione delloggetto o capitalizzazione delle lettere) non altera la denominazione di oggetti o lettere Non influenza i movimenti oculari nella letturaNon influenza i movimenti oculari nella lettura

28 Memoria visiva transaccadica Cè un ruolo particolare per la posizione di arrivo della saccade?Cè un ruolo particolare per la posizione di arrivo della saccade? –Rappresentazione del target può servire a collegare informazioni pre e post saccadiche

29 Memoria visiva transaccadica (Irwin, 1992) + X R F W M T | +

30 Memoria visiva transaccadica I soggetti ricordano solo 3-4 lettereI soggetti ricordano solo 3-4 lettere le lettere più vicine al target saccadico sono riconosciute molto più accuratamente di quelle lontanele lettere più vicine al target saccadico sono riconosciute molto più accuratamente di quelle lontane Le informazioni sulla zona intorno alla posizione di atterraggio della saccade sono memorizzate più facilmenteLe informazioni sulla zona intorno alla posizione di atterraggio della saccade sono memorizzate più facilmente

31 Memoria visiva transaccadica Supporto per questa idea è stato dato dai dati di McConkie e Currie (1996)Supporto per questa idea è stato dato dai dati di McConkie e Currie (1996) –fotografie di scene naturali a colori –espansione o contrazione della scena tra saccadi –Le variazioni venivano identificare in relazione alle modifiche di dimensione intorno alla zona del target saccadico

32 Paradigma del contorno In ogni scena viene definita una regione critica creando un contorno invisibile attorno ad un oggetto.In ogni scena viene definita una regione critica creando un contorno invisibile attorno ad un oggetto. Appena gli occhi attraversano questo contorno viene effettuata una modifica o alloggetto allinterno del contorno o ad un altro oggetto nella scena.Appena gli occhi attraversano questo contorno viene effettuata una modifica o alloggetto allinterno del contorno o ad un altro oggetto nella scena. Il cambio è effettuato prima della terminazione della saccade usando uno schermo con un refresh rate molto veloce rate ( > 140 Hz).Il cambio è effettuato prima della terminazione della saccade usando uno schermo con un refresh rate molto veloce rate ( > 140 Hz). Il comportamento al riconoscimento della variazione per diversi tipi di cambi fornisce i mezzi per investigare la rappresentazione dellinformazione sulla scena tra una fissazione e laltraIl comportamento al riconoscimento della variazione per diversi tipi di cambi fornisce i mezzi per investigare la rappresentazione dellinformazione sulla scena tra una fissazione e laltra

33 Paradigma del contorno

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36 Oggetto target Cambiamento dello stimolo durante la saccade tra un punto di fissazione e un particolare oggettoCambiamento dello stimolo durante la saccade tra un punto di fissazione e un particolare oggetto I soggetti si rendono conto solo se loggetto target viene spostato ma non se tutto il resto è stato spostato!!I soggetti si rendono conto solo se loggetto target viene spostato ma non se tutto il resto è stato spostato!! (Currie et al., 2000)

37 Memoria visiva transaccadica Senza fusione come si ottiene una rappresentazione stabile e continua della scena?Senza fusione come si ottiene una rappresentazione stabile e continua della scena? Integrazione di rappresentazioni astratte dellinformazione presente a ciascuna fissazioneIntegrazione di rappresentazioni astratte dellinformazione presente a ciascuna fissazione –similarità visiva e concettuale facilitano lidentificazione di oggetti tra saccadi nonostante variazioni di dimensione

38 Memoria visiva transaccadica Memoria non dettagliata a capacità limitataMemoria non dettagliata a capacità limitata Limitata a 4 elementi, non 4 proprietà, in un singolo displayLimitata a 4 elementi, non 4 proprietà, in un singolo display decade poco in quasi un secondodecade poco in quasi un secondo è meglio per lidentità che per la localizzazione dellinformazioneè meglio per lidentità che per la localizzazione dellinformazione (Irwin & Gordon, 1998)

39 Memoria visiva transaccadica (Irwin & Zelinsky, 2002)

40 Memoria visiva transaccadica (Irwin & Zelinsky, 2002)

41 Memoria visiva transaccadica (Irwin & Zelinsky, 2002)

42 Memoria visiva transaccadica Subjects inspected a simple scene with seven objects for 1,3,5,9, or 15 fixations;Subjects inspected a simple scene with seven objects for 1,3,5,9, or 15 fixations; Shortly after scene offset, a marker cued one scene location for report.Shortly after scene offset, a marker cued one scene location for report. scene representations are relatively sparse; subjects remembered the position/identity pairings for only about 78% of the objects in the scene, or the equivalent of about five objects-worth of information.scene representations are relatively sparse; subjects remembered the position/identity pairings for only about 78% of the objects in the scene, or the equivalent of about five objects-worth of information. (Irwin & Zelinsky, 2002)

43 Memoria visiva transaccadica Report of the last three objects that were foveated and of the object about to be foveated was very accurate, however, suggesting that recently attended information in a scene is represented quite well.Report of the last three objects that were foveated and of the object about to be foveated was very accurate, however, suggesting that recently attended information in a scene is represented quite well. Information about the scene appeared to accumulate over multiple fixations, but the capacity of the on-line scene representation appeared to be limited to about five items.Information about the scene appeared to accumulate over multiple fixations, but the capacity of the on-line scene representation appeared to be limited to about five items. (Irwin & Zelinsky, 2002)

44 Memoria visiva transaccadica Cè un ruolo particolare per la posizione di arrivo della saccade?Cè un ruolo particolare per la posizione di arrivo della saccade? –Rappresentazione del target può servire a collegare informazioni pre e post saccadiche –Dati neurofisiologici indicano unaumento della risposta delle cellule in V4 prima di una saccade nella posizione del target (Moore et al., 1998)

45 Memoria visiva transaccadica La memoria transaccadica è poco efficiente, perché percepiamo un ambiente stabile?La memoria transaccadica è poco efficiente, perché percepiamo un ambiente stabile? Perché lambiente che ci circonda è stabile, coerente, integrato e unitarioPerché lambiente che ci circonda è stabile, coerente, integrato e unitario (ORegan, 1992)

46 Memoria visiva transaccadica Ma davvero non viene memorizzato nessun dettaglio?Ma davvero non viene memorizzato nessun dettaglio? –Eliminando il target per ms a partire dallinizio della saccade si ottiene unaccuratissima giudizio sugli spostamenti transaccadici –La posizione presaccadica è memorizzata correttamente ma non sono usate in percezione per lassunzione di stabilità –solo grosse modifiche eliminano questa ipotesi

47 Oggetti bersaglio e non Come sono rappresentati in memoria oggetti nella scena che non sono bersagli della saccade?Come sono rappresentati in memoria oggetti nella scena che non sono bersagli della saccade?

48 Memoria visiva: oggetti bystanders Esperimento 1Esperimento 1 –punto di fissazione centrale rosso –da 1 a 6 punti neri più un target rosso –Durante la saccade al target rosso la posizione di uno dei bystanders poteva cambiare di poco o rimanere uguale –I soggetti dovevano dire se cera stata una modifica –Chiaro limite di capacità nellindicizzare le posizioni tra una saccade e laltra (Germeys et al., J. Vis., 2001)


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