L'attenzione e la percezione di scene complesse - A.A. 2020/2021 Psicologia della visione Dipartimento di Matematica e Fisica "Ennio De Giorgi" ...
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L’attenzione e la percezione
di scene complesse
Psicologia della visione
Dipartimento di Matematica e Fisica «Ennio De Giorgi»
Università del Salento, Lecce
A.A. 2020/2021
Prof. Alberto Grasso
alberto.grasso@unisalento.it
L’attenzione e la percezione di scene
complesse
QUESTE X È
LETTERE X GIÀ
SONO X ORA
GRANDI X DI
E X FARE
FACILI X UNO
DA X SPUNTINO
LEGGERE X VELOCE?
L’attenzione e la percezione di scene
complesse
È possibile leggere le parole
a dx o sx delle «X»
X X Non è possibile leggere
simultaneamente
le parole di entrambi i lati
L’attenzione e la percezione di scene
complesse
Si cerchino
le corna presenti in figura
(Martin Handford, Where’s Waldo?, 2005)
L’attenzione e la percezione di scene
complesse
L’immagine retinica contiene
molta più informazione
di quanta NON sia
possibile elaborarne
L’attenzione e la percezione di scene
complesse
Quali informazioni è preferibile elaborare?
L’attenzione
Vari processi di selezione che avvengono nel cervello
Non è qualcosa di unitario e non ha
Attenzione
una localizzazione unica nel sistema nervoso
Il sistema nervoso ha sviluppato alcuni meccanismi in grado
di restringere l’elaborazione a un sottoinsieme di
oggetti, luoghi, pensieri o istanti temporali
L’attenzione
Termine utilizzato per indicare Può selezionare porzioni
una famiglia di meccanismi di selezione di tempo oltre che di spazio
ATTENZIONE
È in grado di rendere più o meno
È in grado scegliere uno stimolo
sensibili alcuni aspetti della stimolazione
tra tanti altri nello spazio
L’attenzione: diverse classificazioni
ATTENZIONE ATTENZIONE ATTENZIONE
AROUSAL
SELETTIVA SOSTENUTA DIVISA
Stato di generale attivazione Capacità di selezione Capacità di mantenere Capacità di prestare
per prontezza di reazione di informazioni l’attenzione su di uno stimolo attenzione a più stimoli
agli stimoli esterni in competizione tra di loro per un lungo periodo di tempo contemporaneamente
Effetto
«cocktail party»
La selezione nello spazio
Comprendere le modalità del
Prestare attenzione
Selezionare porzioni di spazio
a cui prestare attenzioneEsperimento di Posner (1980)
Ponendosi l’obiettivo
di studiare lo
spostamento dell’attenzione
Posner (1980) ideò
un semplice ma efficace
esperimentoEsperimento di Posner (1980)
TEMPO DI REAZIONE (TR)
Il soggetto preme il tasto
l più velocemente possibile
subito dopo Il tempo che passa
l’apparizione dello stimolo dalla presentazione
di uno stimolo
alla rispostaEsperimento di Posner (1980)
CUE
(Indicazione)
Stimolo che ha la funzione di
INDICARE
dove (o cosa)
sarà lo stimolo successivoEsperimento di Posner (1980)
CUE VALIDO
CUE NON VALIDOEsperimento di Posner (1980)
CUE VALIDO CUE NON VALIDO
Stimolo appare nella posizione indicata Stimolo non appare nella posizione indicata
< TR > TREsperimento di Posner (1980)
In un tipico esperimento
CUE VALIDO CUE NON VALIDO
80% 20%
Continuo interessamento del soggetto alle informazioni fornite dal CUE
Misurazione dei TR con CUE non validoEsperimento di Posner (1980)
SOA Intervallo di tempo tra l’apparizione
(Stimulus onset asynchrony)
di uno stimolo e quella di un altro stimolo
ASINCRONIA DI APPARIZIONE DELLO STIMOLO
Quantità di tempo tra il momento
in cui appare il CUE e quello Nel caso dell’esperimento di Posner
in cui appare il bersaglioEsperimento di Posner (1980)
SOA SOA SOA
0 ms 150 ms Oltre 150 ms
No differenza tra
Effetto Effetto
CUE validi e
CUE aumenta CUE diminuisce
CUE non validiIl riflettore dell’attenzione
L’attenzione potrebbe spostarsi nello spazio
Posner (1980)
come se fosse il fascio di luce di un riflettore
Metafora comune per molti psicologi
Ma non l’unicaAltre teorie sull’attenzione
Modello a zoom Attenzione potrebbe espandersi dal punto di fissazione
(Eriksen e Yeh, 1985)
Crescere fino a riempire l’intera regione
tra il punto di fissazione e la posizione indicata
Successivamente restringersi
e ricoprire solamente la porzione indicataAltre teorie sull’attenzione
Quando l’attenzione è distolta dal punto di fissazione
Sperling e Weichselgartner
(1995) potrebbe sparire da quel punto
e riapparire nella posizione indicata
Cave e Bichot L’attenzione non si muove da un punto all’altro
(1999) nel modo in cui si muove un riflettore realeLa ricerca visiva
Gli esperimenti di Più vicini
Compiti di vita reale
RICERCA VISIVA
Elementi fondamentali
Bersaglio Grandezza del campione
(Target) Distrattore
(Set size)La ricerca visiva
Bersaglio Grandezza del campione
Distrattore
(Target) (Set size)
Obiettivo di una Numero di elementi presenti
Stimoli NON bersaglio
ricerca visiva in una scena visivaLa ricerca visiva
La ricerca visiva
Ricerca di caratteristiche
> Grandezza del campione
> Presenza di distrattoriLa ricerca visiva
Ricerca di congiunzioni di caratteristiche
(Bersaglio definito da due o più attributi)
> Grandezza del campione
> Presenza di distrattoriLa ricerca visiva
Ricerca di configurazioni spaziali
> Grandezza del campione
> Presenza di distrattoriLa ricerca visiva
( )
Per ogni task
In un vero esperimento il
target è presente solo
nel 50% delle prove
Misurazione dei
TEMPI DI REAZIONE (TR)
SI NO
Presenza di target Presenza di targetRicerca di caratteristiche
RICERCA DI CARATTERISTICHE Ricerca di un bersaglio definito da un singolo attributo Es.
Bersaglio SALIENTE
Numero di distrattori
IRRILEVANTE
Elaborazione
IN PARALLELO Vividezza di uno stimolo
rispetto a quelli vicini
Ricerche EFFICIENTIRicerca di caratteristiche
Ricerca
Se i distrattori contengono le stesse caratteristiche di base
INEFFICIENTE
> Tempo di risposta con successo > Tempo di risposta senza successo
(20-30 ms/item) (40-60 ms/item)
Perché questi risultati?Ricerca di caratteristiche
RICERCA SERIALE AUTOTERMINANTE ELABORAZIONE PARALLELA A CAPACITÀ LIMITATA
Ricerca che passa da oggetto a oggetto Elaborazione in grado di catturare tutti
e termina con il gli elementi nello stesso istante.
ritrovamento del bersaglio Più lenta con ogni nuovo
elemento introdotto nello stimoloLe teorie della ricerca visiva
TEORIA DI INTEGRAZIONE DI CARATTERISTICHE TEORIA DELLA RICERCA GUIDATA
(Treisman e Gelade, 1980) (Wolfe, Cave e Franzel, 1989)
Alcune caratteristiche fondamentali
possono essere elaborate
Modello di ricerca visiva nel quale
PREATTENTIVAMENTE in parallelo.
i processi visivi
Altre proprietà
primari/PREATTENTIVI
(il legame delle caratteristiche
possono guidare l’impegno
con gli oggetti)
successivo dell’attenzione
richiedono attenzioneTeoria di integrazione di caratteristiche
Due stadi
PREATTENTIVO ATTENTIVO
Processori paralleli Indirizzamento dell’attenzione
analizzano le caratteristiche su un elemento alla volta.
di base presenti Caratteristiche dell’elemento
CONTEMPORANEAMENTE legate insieme
nel campo visivo per il successivo riconoscimentoTeoria di integrazione di caratteristiche
PREATTENTIVO ATTENTIVO
Aggettivo riferito all’elaborazione
Aggettivo riferito a un’elaborazione
di uno stimolo che avviene
che richiede l’IMPIEGO
PRIMA
DELL’ATTENZIONE verso uno
che l’attenzione selettiva
stimolo o una posizione
sia rivolta verso di essoProblema del legame (binding problem)
PROBLEMA DEL LEGAME (BINDING PROBLEM)
(Treisman, 1996; von der Malsburg, 1981)
Esigenza di legare i diversi attributi Es.
degli stimoli visivi
(trattati in aree cerebrali differenti)
all’oggetto appropriato
in modo da percepire
un unico oggettoCongiunzione illusoria
CONGIUNZIONE ILLUSORIA Es.
(Treisman e Schmidt, 1982)
Q
A F
Combinazione inesistente
E
P
delle caratteristiche appartenenti
a due o più oggetti diversi
KPVRS e blink attentivo
Per valutare gli
Presentazione visiva rapida seriale
ASPETTI TEMPORALI (PVRS)
LEGATI ALL’ATTENZIONE
Procedura sperimentale in cui
Es.1
una sequenza di stimoli appare
Sequenza di lettere all’interno
nella stessa posizione
della quale bisogna decidere
e a velocità costante
se è presente anche un numero
(8-10 elementi al secondo)PVRS e blink attentivo
Es.2
Cosa accade se invece
Se B2 appare 200-300 ms
di cercare un numero Blink attentivo
dopo B1 molto probabilmente (ammiccamento attentivo)
se ne devono cercare due? (Shapiro, 1994)
B2 non verrà notato
(B1 e B2)
Difficoltà di percepire e rispondere al secondo
di due bersagli di una coppia in una sequenza rapida di distrattori
(nel caso in cui l’osservatore abbia risposto al primo bersaglio
entro i 200 – 500 ms che precedono la presentazione del secondo bersaglio)PVRS e blink attentivo
Una volta catturato un pesce «1» ci vorrà un po’ di tempo prima
di poter immergere nuovamente il retino per pescare il pesce «2»
(Metafora di Marvin Chun)Le basi fisiologiche dell’attenzione
fMRI della corteccia visiva umana
mentre i soggetti dirigono
l’attenzione su uno stimolo
o su due stimoliL’attenzione è in grado di
aumentare l’attività neurale
I primi stadi dell’elaborazione visiva sono influenzati dall’attenzione
(Brefczynnski e DeYoe, 1999; Gandhi, Heeger e Boynton, 1998;
Haenny e Schiller, 1988; McMains e Somers, 2004)
Gli effetti osservati negli stadi primari della corteccia sono
probabilmente il risultato dei feedback provenienti da stadi
successivi dell’elaborazione (Martinez et al., 1999)
I feedback potrebbero svolgere un ruolo
molto importante nell’elaborazione visiva
(Ahissar e Hochstein, 2004; Di Lollo, Enns e Rensink, 2000)L’attenzione è in grado di migliorare l’elaborazione di un tipo specifico di stimoli
L’attenzione è in grado di migliorare
l’elaborazione di un tipo specifico di stimoli
Fissando il centro dell’immagine è possibile:
• Selezionare gli elementi rossi
• Selezionare gli elementi blu
• Selezionare gli elementi orizzontali
Ogni tentativo di selezione
sembra alterare la percezioneL’attenzione è in grado di migliorare
l’elaborazione di un tipo specifico di stimoli
fMRI ha evidenziato
Area fusiforme delle facce
(Kanwisher, McDermott e Chun, 1997)
Area paraippocampale dei luoghi
(Epstein et al., 1999)L’attenzione è in grado di migliorare
l’elaborazione di un tipo specifico di stimoli
Se soggetto presta attenzione ai volti
Attivazione
>
Area delle facce
Se soggetto presta attenzione alla casa
Attivazione
>
Area dei luoghi
(O’Craven e Kanwisher, 2000)L’attenzione e le singole cellule In che modo l’attenzione è in grado di cambiare la risposta di un singolo neurone?
L’attenzione e le singole cellule
Attraverso l’attenzione
si potrebbe ottenere
un effetto di maggiore sensibilità Incremento di risposta
all’intera gamma di orientamenti
Possibilità che un neurone che risponde a uno stimolo
INCREMENTO DI RISPOSTA
su cui è diretta l’attenzione dia una risposta più intensaL’attenzione e le singole cellule
Una cellula potrebbe
diventare più selettiva Aumento della selettività
Possibile effetto provocato dall’attenzione che
AUMENTO DELLA SELETTIVITÀ
provocherebbe un risposta più selettiva del neuroneL’attenzione e le singole cellule
Attenzione aiuterebbe un neurone
a individuare un debole segnale
AUMENTO DELLA SELETTIVITÀ
verticale nel neurone dato
dagli altri orientamenti
Esperimenti psicofisici dimostrano che
Lu e Dosher (1998)
l’attenzione permette di escludere il rumoreL’attenzione e le singole cellule
L’attenzione potrebbe addirittura
modificare le preferenze
Alterazione della selettività
di risposta di un neurone
Per effetto dell’attenzione una cellula inizialmente selettiva
a una linea verticale potrebbe iniziare a rispondere
in misura maggiore a orientamenti diversiL’attenzione e le singole cellule Selezione dell’oggetto da parte dell’attenzione
L’attenzione e le singole cellule
Il campo recettivo della cellula potrebbe restringersi
in modo da contenere solo l’oggetto dell’attenzione
Dati fisiologici dimostrano
l’esistenza di un simile meccanismo
(Moran e Desimone, 1985)
Conseguenze
La sensibilità degli oggetti vicini potrebbe essere ridotta
perché molte risorse vengono loro sottratteL’attenzione e le singole cellule
INCREMENTO DI RISPOSTA AUMENTO DELLA SELETTIVITÀ ALTERAZIONE DELLA SELETTIVITÀ
NON SI ESCLUDONO A VICENDA
I neuroni svolgono ruoli diversi nel compito di prestare attenzioneLa percezione e la comprensione di scene visive complesse
La percezione e la comprensione di scene visive complesse
La percezione e la comprensione di scene
visive complesse
Quali sono le 8 fotografie presenti
anche nella prima presentazione di figure?La percezione e la comprensione di scene
visive complesse
Roger Shepard Standing, Conezio e Haber Standing
(1967) (1970) (1973)
Test con 612 Test con 2500 Test con 10.000
fotografie fotografie fotografie
Risposta corretta Risposta corretta
Risultati simili
98% dei casi 85% dei casiLa percezione e la comprensione di scene
visive complesse
L’uomo è in grado di comprendere molto rapidamente
Tali esperimenti scene visive complesse e (con un tempo sufficiente)
dimostrano di codificarle in memoria con dettagli sufficienti
per riconoscerle anche a giorni di distanzaLa percezione e la comprensione di scene visive complesse
La percezione e la comprensione di scene visive complesse
La percezione e la comprensione di scene
visive complesse
Rensink, O’Regan e Clark
CECITÀ AL CAMBIAMENTO
(1997)
La mancata rilevazione di un
Grande lacuna nella
cambiamento tra due scene visive
PERCEZIONE
e nella
COMPRENSIONE Un cambiamento notevole
(ma che non altera la sostanza
di scene complesse e il significato della scena)
può passare inosservatoLa percezione e la comprensione di scene visive complesse
La percezione e la comprensione di scene
visive complesse
Se la schermata vuota tra la
I cambiamenti
presentazione delle immagini
diventano evidenti
viene rimossa
Ci si trova di fronte ad una
sorta di moto apparenteLa percezione e la comprensione di scene visive complesse
La percezione e la comprensione di scene visive complesse
La percezione e la comprensione di scene
visive complesse
SI RICORDA CHE:
La schermata vuota non è necessaria
Durante un movimento
se il cambiamento avviene
oculare saccadico
mentre gli occhi si muovono
si è virtualmente ciechiApprocci locali e globali al riconoscimento di
scene visive complesse
In che modo viene elaborata una scena visiva complessa?
Piccole istantanee «scattate» dopo ogni saccade?
Assemblaggio in una
rappresentazione di
una scena complessa
(Fotocollage di David Hockney Place Furstenberg, August 7, 8, 9, 1985 #1)Approcci locali e globali al riconoscimento di
scene visive complesse
1° PROBLEMA 2° PROBLEMA
Anche se si ricorda qualcosa Si possono riconoscere
tra una saccade e l’altra scene visive in 125ms
(Hollingworth e Henderson, 2002) (Potter 1975, 1976; Intraub, 1981)
Non si può fare una somma dei contenuti
di una scena visiva ai contenuti di un’altra Non si è in grado di fare una saccade
scena visiva come in un puzzle in un periodo di tempo così breve
(Irwin, 1996, Irwin Yantis e Jonides, 1983)Approcci locali e globali al riconoscimento di
scene visive complesse
Si ricordi che:
Spostamento IMPLICITO Spostamento ESPLICITO
(COVERT) (OVERT)
dell’attenzione dell’attenzione
Spostamento dell’attenzione Spostamento dell’attenzione
in assenza di movimenti oculari accompagnato da movimenti oculari
Elaborazione di 20/30 oggetti al secondo Elaborazione di 3/4 oggetti al secondoApprocci locali e globali al riconoscimento di
scene visive complesse
Consentirebbero di avere un’idea
Spostamenti IMPLICITI
chiara sulla presenza di 3/4
(COVERT)
elementi nella scena visiva e
dell’attenzione
sulla loro relazione
È sufficiente?Approcci locali e globali al riconoscimento di
scene visive complesse
ASSETTO SPAZIALE
Descrizione della struttura di una scena visiva
senza riferimento all’identità degli
oggetti specifici presenti in essaApprocci locali e globali al riconoscimento di
scene visive complesse
Possibilità di ottenere una comprensione immediata
Aude Oliva e Antonio Torralba dal significato fondamentale di una scena
(2001)
analizzando semplicemente le componenti
di frequenza spaziale globali dell’immagine
Poi
Subentro dei processi locali
che dipendono dall’attenzioneDISTURBI DELL’ATTENZIONE VISIVA
I disturbi dell’attenzione visiva
DEFICIT DEL CAMPO VISIVO
Porzione del campo visivo con visione mancante o anomala
Solitamente in seguito a un danno al sistema nervoso visivoI disturbi dell’attenzione visiva
Pazienti con lesione al
lobo parietale destro
PRO
BLE
MI
X V
Dirigere l’attenzione
su oggetti e luoghi
che si trovano alla loro sinistraI disturbi dell’attenzione visiva
I DISTURBI DELL’ATTENZIONE VISIVA
L’estinzione La sindrome di Balint Il neglectL’estinzione
ESTINZIONE Incapacità di percepire uno stimolo in presenza di un altro
Situazione 1 Situazione 2 Situazione 3
VO.P.
Vuoto
X
O.P.
VO.P.
Vuoto
V
O.P.
O.P.= oggetto presentatoL’estinzione
Nell’estinzione il paziente
è in grado di prestare Se vi è competizione
L’oggetto
attenzione ad un oggetto con un oggetto simile
IPSILATERALE
CONTROLESIONALE che si trova nel
vince
soltanto se questo è CAMPO IPSILATERALE
l’UNICO oggetto salienteLa sindrome di Balint
SINDROME DI BALINT Rara condizione dovuta a lesioni bilaterali dei lobi parietali
Driver, 1998 Tre sintomi più importantiLa sindrome di Balint
1 2 3
I pazienti con
Ridotte capacità di
Sindrome di Balint non SIMULTAGNOSIA
localizzazione spaziale
muovono molto gli occhi
Incapacità di percepire
Difficoltà nel cercare
Sguardo fisso in avanti più di un oggetto
di raggiungere un oggetto
nello stesso istanteIl neglect
Incapacità di prestare attenzione e di rispondere a stimoli nel
IL NEGLECT
CAMPO VISIVO CONTROLESIONALE
X V
Solitamente riscontrabile
nel campo visivo di sinistraIl neglect
I pazienti con questo disturbo ignorano METÀ
Sia degli OGGETTI ESTERNI Sia del PROPRIO CORPOIl neglect Test di «cancellazione di linee»
Il neglect Copia di un disegno
Il neglect
Esperimento di S. Tipper e M. Behrmann
(1996)Il neglect
Se il bilanciere veniva ruotato Prestazioni migliori nel
mentre il paziente stava guardando CAMPO CONTROLESIONALE
Sembra che il neglet fosse centrato sull’oggettoTesti di riferimento • Wolfe, Kluender, Levi, Bartoshuk, Herz, Klatzy, Lederman, Sensazione e Percezione, Zanichelli editore, 2007 • Martha J.Farah The Cognitive Neuroscience of Vision, Blackwell Publishing, 2005
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