Lattenzione e la percezione di scene complesse Corso

L’attenzione e la percezione di scene complesse Corso di Psicologia della Percezione Nicola Megna @ = sul sito c’è una demo sull’argomento

Argomenti da trattare: • • Definizione di attenzione L’attenzione come riflettore (spot-light) La ricerca visiva Le caratteristiche temporali dell’attenzione visiva Le basi neurofisiologiche dell’attenzione visiva I disturbi dell’attenzione visiva La percezione e la comprensione di scene visive complesse

Definizione (definizioni) di attenzione • Trovate almeno 5 definizioni diverse di attenzione

Definizione di attenzione secondo William James • Tutti sanno cos’è l’attenzione. Essa consiste nel prendere coscienza da parte della mente, in forma chiara e vivida, di uno dei tanti oggetti o pensieri presenti simultaneamente (James, 1890).

Definizione di attenzione

Definizione di attenzione

Attenzione come selezione • • • L’immagine retinica contiene molte più informazioni di quanto sia possibile elaborarne in un dato momento. L’elaborazione di tutto ciò che è contenuto nel nostro campo visivo in un dato momento richiederebbe un cervello molto più grande (leggi: una potenza di elaborazione di gran lunga superiore) di quello che possediamo (Tsotsos, 1990). E’ necessario quindi fare una selezione delle informazioni, che non può essere di certo casuale. Il sistema deve avere la capacità di selezionare le informazioni rilevanti.

Attenzione come selezione

Attenzione come selezione • • Come vedremo, l’attenzione non è un qualcosa di unitario, né ha una localizzazione unica nel sistema nervoso. Piuttosto, noi usiamo questo termine per indicare una famiglia di meccanismi di selezione le cui caratterisiche gli psicologi sperimentali insieme ai neuroscienziati stanno cercando di studiare sempre più nei dettagli. Allo stesso modo, non esiste un unico meccanismo di selezione. Come vedremo, l’attenzione può agire direttamente sulla selezione di un particolare spazio nella scena visiva, oppure rendere il sistema generalmente più sensibile a certe caratteristiche a prescindere dal punto in cui si trovano. L’attenzione è necessaria per la costruzione di una rappresentazione coerente dell’intera scena visiva. I meccanismi attentivi operano in tutte le modalità sensoriali anche se qui tratteremo solo quella visiva.

@ Prestare attenzione - Il paradigma di Posner (1980)

RT (s) Prestare attenzione - Il paradigma di Posner

Prestare attenzione • • Lo spostamento dell’attenzione richiede tempo. Si può dimostrare questa cosa usando il paradigma di Posner con diversi intervalli di tempo tra cue e stimolo (ovvero con diverse asincronie di apparizione dello stimolo, SOA). Se la SOA è 0, non c’è alcuna differenza tra cues validi e non validi. Tale differenza diviene massima a 150 ms per poi diminuire nuovamente per intervalli di tempo più lunghi. Spostamento endogeno ed esogeno dell’attenzione. Spostamento volontario e involontario (stimulus-driven).

Metafore dell’attenzione • • Ci si potrebbe chiedere se il “riflettore” dell’attenzione si muove realmente da un punto ad un altro della scena visiva (nel caso del paradigma di Posner, dal punto di fissazione al punto indicato), analogamente ai nostri occhi. Nonostante questa sia una concettualizzazione di attenzione accettata da molti ricercatori (e dal senso comune), esistono molte altre possibilità. Ad esempio, l’attenzione potrebbe espandersi dal punto di fissazione, crescere fino a riempire lo spazio tra questo e la posizione indicata, per poi restringersi e trovarsi solo sulla posizione indicata. Questa metafora viene chiamata “modello a zoom” (Eriksen, Yeh, 1985). Potrebbe non esserci alcuno spostamento o modifica, ma semplicemente l’attenzione da un punto scompare e riappare in un altro punto (Sperling, Weichselgartner, 1995).

La ricerca visiva • • • La ricerca visiva è un compito della nostra vita quotidiana e un paradigma sperimentale. L’osservatore deve trovare un bersaglio o target tra un numero variabile di distrattori. Una delle variabili fondamentali è la grandezza del campione (set size) definito come il numero di elementi presenti nella scena visiva. La prestazione in compiti di ricerca visiva dipende da diversi fattori (set size, discriminabilità del target rispetto ai distrattori). L’osservazione classica è che alcuni tipi di ricerca visiva sono molto facili, ovvero la prestazione (tempi di reazione, soglie) non dipende dal set size; altri tipi dipendono fortemente dal set size. DEMO

@ La ricerca visiva

La ricerca visiva • • • Le ricerche di caratteristiche (bersaglio definito da una sola caratteristica) sono efficienti Effetto pop - out e salienza del bersaglio L’assenza di dipendenza dal set size fa pensare che in queste condizioni la ricerca proceda in parallelo per l’intero campo visivo Le ricerche di congiunzioni di caratteristiche (bersaglio definito da più di una caratteristica) non sono efficienti. Le pendenze delle curve viste prima sono una stima della velocità con cui ogni elemento viene elaborato. La dipendenza dal set size fa pensare a una strategia di ricerca seriale Il fatto che nei trials senza bersaglio si abbia tempi di reazione pressoché doppi rispetto ai trials con bersaglio fa pensare che la ricerca seriale sia anche autoterminante.

La ricerca visiva • • • La soluzione della ricerca visiva seriale autoterminante non è l’unica possibile Alcuni autori parlano di ricerca parallela a capacità limitata. Ogni elemento in più potrebbe richiedere maggiori risorse per l’elaborazione e quindi l’attenzione deve diluirsi per elaborare parallelamente ogni elemento, con un effetto indistinguibile da quello di una ricerca seriale (Palmer, 1994). Altra complicazione: se si utilizza un display dinamico piuttosto che fisso, si ottengono i medesimi risultati. La ricerca non può essere quindi autoterminante, in quanto necessariamente deve memorizzare gli elementi già controllati serialmente per capire quando smettere di cercare (Horowitz & Wolfe, 1998).

Le teorie della ricerca visiva • • • La teoria di integrazione di caratteristiche (Feature Integration Theory, FIT, Treisman & Gelade, 1980) postula un modello a due stadi. Nel primo stadio preattentivo i filtri di base del sistema percettivo rilevano le caratteristiche di base della scena visiva creando una mappa indipendente per ogni caratteristica (colore, orientamento, grandezza, etc. ). Nel secondo stadio attentivo, vengono elaborati i legami che ci sono tra tali caratteristiche nello spazio per distinguere, ad esempio, una barra rossa verticale da una barra rossa orizzontale. Questa seconda operazione può essere effettuata su un solo elemento alla volta. La ricerca di caratteristiche semplici si basa sul primo stadio (elaborazione in parallelo) La ricerca di congiunzioni di caratteristiche necessita del secondo stadio (elaborazione seriale)

Le teorie della ricerca visiva • • La teoria originale della Treisman descrive i processi preattentivi e attentivi come se fossero totalmente indipendenti. La teoria della ricerca guidata sostiene che questi due stadi non siano totalmente indipendenti, bensì il primo guida il secondo. Ad esempio, se si sta cercando un elemento rosso verticale, il primo stadio guida l’attenzione verso i punti in cui queste due caratteristiche sono più rappresentate e quindi dove è “più sensato” rivolgere l’attenzione (verso i potenziali bersagli) (Wolfe et al. , 1989).

Questa è preistoria. . • • • Ciò di cui abbiamo parlato fino ad ora è la preistoria della ricerca, a dir poco. I manuali di psicologia presentano i risultati classici e quindi studi che spesso risalgono minimo a 10 -20 anni fa. In realtà attualmente gli studi sull’attenzione più proficui hanno pressoché smantellato la FIT e si basano sulla Teoria di detezione del Segnale. Questi studi danno maggior risalto alla discriminabilità del bersaglio rispetto ai distrattori e inquadrano l’attenzione nel contesto di una modulazione dei processi percettivi (più avanti sarà un po’ più chiaro cosa si intende per modulazione). La ricerca scientifica è sempre un processo dubitativo e spesso si arriva a veri e propri cambiamenti paradigmatici. Ciò che cambia non sono i risultati degli esperimenti, ma il modo di interpretarli e i paradigmi sperimentali per focalizzarsi sulle nuove domande. . . Ma proseguiamo. .

@ Le caratteristiche temporali dell’attenzione • • • L’attenzione consente di selezionare informazioni non solo nello spazio, ma anche nella dimensione temporale. Possiamo infatti focalizzare la nostra attenzione su determinati momenti in cui ci aspettiamo che si verifichi un evento, così come possiamo prestare attenzione a determinati punti nello spazio. Per lo studio dell’efficacia della selezione a livello temporali si usano vari paradigmi, tra cui la presentazione visiva rapida seriale. Con stimoli grandi e ben visibili, è possibile individuare con certezza un numero in una sequenza di numeri presentati a circa 8 -10 elementi al secondo. Questo paradigma ha messo in luce un particolare fenomeno dell’attenzione nel tempo: DEMO

Le caratteristiche temporali dell’attenzione • • L’attentional blink (ammiccamento attentivo; Shapiro, 1994) è indice di una “chiusura” temporanea dell’attenzione dopo la presentazione del primo target. L’effetto è attentivo e non può essere spiegato da masking (se si presta attenzione solo a T 2, esso viene rilevato senza problemi).

Le basi neurofisiologiche dell’attenzione • • Qual è il substrato neurale della selezione delle informazioni da parte dell’attenzione? L’attenzione spaziale modula l’attività cerebrale delle visive, da quelle precoci (V 1; probabili feedback da stadi superiori di elaborazione) a quelle più tardive (V 4; aree parietali, aree frontali). In realtà, gli effetti osservati nelle aree precoci potrebbero riflettere i feedback dell’elaborazione dei livelli successivi. Mac. Mains & Somers, 2004

Le basi neurofisiologiche dell’attenzione • Immaginiamo di dover cercare tra varie monete solamente quelle da un euro. In questo caso l’attenzione non agisce a livello spaziale, bensì fa risaltare le proprietà degli oggetti che stiamo cercando. In questo caso si parla di attenzione alle caratteristiche (feature attention). cerchiamo, senza muovere gli occhi, gli elementi rossi gli elementi celesti gli elementi orizzontali

Le basi neurofisiologiche dell’attenzione (O’Craven & Kanwisher, 2000)

Le basi neurofisiologiche dell’attenzione (Treue, Trujillo, 1999) (Lu, Dosher, 1998) (Moran, Desimone, 1998) Sull’ampiezza del campo recettivo (slide successiva)

Le basi neurofisiologiche dell’attenzione

I disturbi dell’attenzione visiva • • Lesioni al lobo parietale destro hanno problemi a dirigere l’attenzione su oggetti o luoghi (spesso anche a parti del proprio corpo) che si trovano a sinistra. Neglect o eminegligenza spaziale.

I disturbi dell’attenzione visiva • • Lesioni al lobo parietale destro hanno problemi a dirigere l’attenzione su oggetti o luoghi (spesso anche a parti del proprio corpo) che si trovano a sinistra. Neglect o eminegligenza spaziale.

I disturbi dell’attenzione visiva • • Lesioni al lobo parietale destro hanno problemi a dirigere l’attenzione su oggetti o luoghi (spesso anche a parti del proprio corpo) che si trovano a sinistra. Neglect o eminegligenza spaziale.

I disturbi dell’attenzione visiva • • • Lesioni al lobo parietale destro hanno problemi a dirigere l’attenzione su oggetti o luoghi (spesso anche a parti del proprio corpo) che si trovano a sinistra. Neglect o eminegligenza spaziale. Un problema per il sistema di coordinate egocentriche o allocentriche? (Tipper & Behrmann, 1996)

I disturbi dell’attenzione visiva • • • L’estinzione potrebbe essere considerata una forma leggera di neglect (Driver, 1998). Un neurologo può fare una diagnosi differenziale tra neglect e estinzione chiedendo al paziente di fissarlo in volto e presentando due oggetti nei due emicampi (un oggetto solo a destra, un oggetto solo a sinistra, due oggetti contemporaneamente a destra e a sinistra). Il neglect ignora sempre l’oggetto a sinistra. Il paziente con estinzione ignora l’oggetto a sinistra solo se nell’emicampo destro è presente un altro oggetto a cui prestare attenzione. Nota: quando si parla di sindromi neurologiche visive è corretto usare il lessico tecnico: si parla di campo ipsilaterale e contralaterale alla lesione.

I disturbi dell’attenzione visiva • • • La sindrome di Balint (dal nome del neurologo che per prima la descrisse nel 1909) può insorgere in seguito a lesioni bilaterali dei lobi parietali. Essa è caratterizzata dall’incapacità di localizzare un oggetto e quindi di raggiungerlo. Questi pazienti solitamente non muovono gli occhi e tendono a tenere lo sguardo fisso in avanti. Si comportano come se vedessero un solo oggetto alla volta. Sembra una forma estrema di estinzione, per cui un oggetto estingue tutti gli altri. Questa incapacità di vedere più di un oggetto è chiamata simultagnosia. Friedman-Hill, Robertson & Treisman (1995) hanno osservato che questi pazienti compiono molti errori di binding delle caratteristiche degli oggetti. Venivano integrate caratteristiche di oggetti diversi, come se oltre alla simultagnosia questi pazienti avessero anche un deficit di localizzazione spaziale.

La percezione di scene complesse

La percezione di scene complesse

La percezione di scene complesse • • • La versione originale di questo test è stata fatta con 612 fotografie. La percentuale di risposte corrette era del 98% (Shepard, 1967). Dopo una settimana, tale percentuale rimaneva sul 90%. Con 2500 immagini e con 10000 immagini, la percentuale rimane sull’ 85%!!! (Standing et al, 1970, 1973). Intraub (1981) ha dimostrato che siamo ancora capaci di classificare immagini come appartenenti alle categorie animali-non animali in una sequenza veloce 8 immagini al secondo (bastano quindi 125 ms di elaborazione). In conclusione, siamo in grado di comprendere scene visive complesse molto velocemente e di memorizzarle per giorni.

@ La percezione di scene complesse

La percezione di scene complesse

La percezione di scene complesse • • La cecità al cambiamento si ha quando tra la prima e la seconda scena c’è una schermata vuota oppure, come nel nostro caso, un movimento oculare. Non si ha se si passa direttamente da una scena ad un’altra. Per quale motivo riusciamo a fare cose che diremmo molto difficili a farsi (memorizzare un numero alto di immagini) e poi non ci accorgiamo che non riusciamo a compiere facilmente compiti che diremmo ‘banali’? Queste osservazioni ci portano a studiare i processi visivi di base che sono coinvolti nel riconoscimento di scene visive complesse.

La percezione di scene complesse

La percezione di scene complesse (Oliva, Torralba, 2001)

La percezione di scene complesse • • Il lavoro di Oliva e Torralba mostra in che modo possiamo ottenere una comprensione immediata del significato fondamentale di una scena analizzando semplicemente le componenti a bassa frequenza spaziale (globali) di un’immagine. Questa prima analisi può dirci immediatamente se ciò che stiamo guardando è un’autostrada, la facciata di un palazzo o una strada del centro cittadino. Dopo questa prima impressione globale, potrebbero entrare in gioco i processi locali, governati dall’attenzione, che aiutano a individuare l’identità dei particolari e degli oggetti in quel determinato contesto.

La percezione di scene complesse

La percezione di scene complesse

La percezione di scene complesse

@ La percezione di scene complesse • • • L’attenzione filtra effettivamente ciò che vediamo, e fa passare una piccola parte di informazioni alla nostra coscienza. La realtà è molto diversa da come la percepiamo. Questo è vero soprattutto negli esperimenti. Nel mondo reale, le cose e gli eventi sono molto più ‘stabili’ e spesso prevedibili rispetto al mondo degli esperimenti, e il filtro attentivo non crea affatto problemi ma è un mezzo che ci permette di selezionare le informazioni veramente importanti.

Per domande su questa lezione: nicolamegna@gmail. com Ricordatevi di guardare le demo sul sito del libro: http: //www. sinauer. com/wolfe/home/start. F. htm