• A
  • A
  • A
  • АБВ
  • АБВ
  • АБВ
  • А
  • А
  • А
  • А
  • А
Обычная версия сайта

Карта приоритета внимания объясняет удивительные явления зрительного поиска

Карта приоритета внимания объясняет удивительные явления зрительного поиска

© iStock

Ученые из НИУ ВШЭ и Гарварда обнаружили, что на скорость поиска элемента с уникальным сочетанием признаков никак не влияет легкость группировки этих элементов по признакам. Такие результаты предсказывают теории параллельного управления вниманием. Исследование опубликовано в журнале Journal of Vision.

В повседневной жизни мы часто прибегаем к зрительному поиску. Найти предмет с уникальной особенностью – красную букву (цель) среди синих (дистракторы) – не составляет труда. Это называется поиском по признаку. Сложнее искать предмет, который не имеет уникального свойства, а отличается от других комбинацией признаков: например, вам нужно найти красную букву «L» среди различных букв разного цвета. В такой ситуации вы применяете поиск по сочетанию признаков.

Теории поиска по сочетанию признаков

Ученым известно, что при поиске по одному признаку скорость испытуемого зависит от того, насколько ему легко сгруппировать объекты. Когда буквы четко делятся на две категории по цвету (верхняя левая картинка), красный элемент сразу бросается в глаза среди синих‎. Однако если буквы будут иметь оттенки от красного к синему (нижняя левая картинка), найти красную букву будет сложнее.

Интуитивно кажется, что и в случае с поиском по сочетанию признаков быстрее найдется элемент при легкой группировке (верхняя правая картинка). Эту интуицию поддерживают предсказания теорий последовательного управления поиском. Согласно этим теориям, поиск по сочетанию признаков – двухэтапный процесс: когда буквы легко группируются по цвету, вы сначала выделяете все красные буквы и ищете только среди них по форме, в два раза облегчив себе задачу. Если символы окажутся разного цвета, разграничить группы будет сложнее, и поиск займет больше времени.

Противоположные идеи выдвигаются в теориях параллельного управления поиском. В них предполагается, что для того, чтобы направить внимание на потенциальную цель, используется информация обо всех релевантных признаках одновременно. То есть если вы ищете красную букву, то зрительная система будет одновременно выделять и красные буквы, и буквы определенной формы. В таком случае внимание в первую очередь будет направляться в те места, где и цвет, и форма будут максимально похожи на цель.

Экспериментальная проверка теорий

Чтобы выяснить, какие теории ближе к правде, ученые провели серию экспериментов. В первом эксперименте испытуемых попросили находить на экране линию определенного цвета и ориентации среди других линий – например, крутую красную линию на картинках ниже. В пробах варьировалась сложность категоризации линий по признакам: в одних пробах линии четко группировались по цвету и направлению, в других были разнообразными, то есть их разбиение на четкие группы затруднялось.

Теории последовательного поиска предсказывают, что в условиях легкой группировки линий (первая картинка) испытуемые будут быстрее находить целевой объект, а слишком разнообразные стимулы (последняя картинка) затруднят поиск. Однако во всех четырех условиях участники эксперимента справлялись с задачей одинаково быстро. Этот вывод не только противоречит интуиции, но и кажется удивительным с учетом надежных доказательств влияния группировки на скорость при поиске по одному признаку.

Карта приоритета внимания как механизм поиска

Объяснение этому дают теории параллельного управления поиском – в частности, теория управляемого поиска. Предполагается, что поиск по двум признакам происходит одновременно, что обеспечивается работой карты приоритета внимания. Для каждого из признаков зрительная система автоматически строит некую карту (Feature Activation), в которой активация одного участка обозначает степень совпадения стимула в этом месте с целевым объектом по этому признаку. С помощью суммации карт признаков строится карта приоритета внимания (Attention Priority Map). Активация на этой карте и определяет, насколько вероятно, что то или иное место содержит все нужные признаки. Иными словами, место с самой высокой активацией – это то, куда имеет смысл направить внимание в первую очередь. Такой механизм обеспечивает одинаково легкое выделение целевого объекта независимо от сложности группировки, так как только один объект обладает сразу двумя целевыми значениями признаков.

Для подтверждения предлагаемых объяснений ученые провели еще один эксперимент, в котором, помимо поиска по сочетанию признаков, испытуемых просили искать линию только по одному признаку – по ее уникальной ориентации или по цвету. Оказалось, что в условиях сложной группировки поиск по сочетанию признаков (например, белой вертикальной линии среди линий разных цветов и направлений) может быть быстрее поиска по одному признаку (например, белой линии среди линий разного цвета или вертикальной линии среди линий разных направлений).

На первый взгляд, это совершенно не вписывается в теорию зрительного поиска и даже нарушает один из его «законов»: поиск по признаку должен быть легче, чем поиск по сочетанию признаков. Однако гипотеза о карте приоритета внимания дает объяснение этому уникальному факту: при поиске по одному признаку карта имеет множество мест со схожей активацией, в то время как при поиске по сочетанию признаков место расположения целевого объекта имеет большую активацию по сравнению со всеми остальными элементами.

«Каждому из нас ежедневно приходится выполнять задачу зрительного поиска множество раз в день. Очень редко объект, который мы ищем, обладает уникальным признаком, чаще всего это уникальное сочетание нескольких признаков. В данном исследовании мы продемонстрировали, что поиск по сочетанию признаков работает одинаково эффективно вне зависимости от легкости группировки элементов. Это возможно благодаря построению карты приоритета внимания, анализирующей несколько признаков параллельно», – комментирует один из авторов исследования Владислав Хвостов.

Вам также может быть интересно:

Хорошая аспирантура — условие инновационного развития

Ректор Высшей школы экономики Ярослав Кузьминов, научный руководитель Института образования ВШЭ Исак Фрумин и директор Центра социологии высшего образования ВШЭ Евгений Терентьев в статье для журнала «Коммерсантъ Наука» анализируют ситуацию с аспирантурами и предлагают варианты их развития.

Российские ученые построили сеть внутриклеточных взаимодействий рака молочной железы

Исследователи из ВШЭ выявили гены, играющие ключевую роль в метастазировании рака молочной железы. Результаты исследования опубликованы 14 апреля в журнале PLOS ONE.

ВШЭ и ДВФУ вместе изучают механизмы устойчивости опухолевых клеток к терапии

Ученые рассчитывают повысить эффективность лечения онкологических заболеваний и создать подходы персонализированной терапии рака для практической медицины. Исследования стали частью проекта «Зеркальные лаборатории», который ВШЭ реализует совместно с другими российскими вузами.

Ученые ВШЭ изучили речевые навыки русскоязычных детей с РАС

Команда исследователей из Центра языка и мозга НИУ ВШЭ впервые описала особенности речевого развития русскоязычных детей с расстройствами аутистического спектра (РАС) на всех лингвистических уровнях (фонология, лексика, морфосинтаксис и дискурс) при помощи теста, который учитывает значимые психолингвистические параметры русского языка. Исследование опубликовано в Journal of Autism and Developmental Disorders.

Исследователи разработали микроскопическую теорию полимерного геля

Российские ученые предложили теорию фазовых превращений в полимерных гелях. Она объясняет механизмы резкого уменьшения объема цвиттерионных гидрогелей при их охлаждении. Результаты опубликованы в журнале Chemical Communications (ChemComm).

«Нам удалось создать в Москве еще один центр математической жизни»

В Год науки и технологий мы продолжаем серию публикаций о международных лабораториях ВШЭ, которые возглавляют ученые мирового уровня. Первая из них – лаборатория алгебраической геометрии и ее приложений – была создана в октябре 2010 года. О ее истории, научных результатах и работе в современных условиях рассказывает заведующий лабораторией Дмитрий Каледин.

Ученые оценили эффективность борьбы с лесными пожарами в регионах России

В апреле на всей территории России официально наступил сезон повышенной пожароопасности, превентивные меры на днях обсуждали в МЧС и на совещании с участием президента РФ. Регионы уже начали принимать меры для предотвращения лесных пожаров. Сотрудники факультета экономических наук ВШЭ предложили математическую модель, с помощью которой можно оценивать их эффективность. Используя этот алгоритм, ученые сравнили регионы России с точки зрения успешности их противопожарной деятельности. Подробности работы опубликованы в сборнике Dynamics of Disasters: Impact, Risk, Resilience, and Solutions.

Ученые НИУ ВШЭ получили 13 грантов Российского научного фонда

Российский научный фонд подвел итоги конкурсов 2021 года. Среди победителей которых – представители Высшей школы экономики. Им присуждены гранты от 11,78 до 18 млн рублей на два и три года. Об одном из проектов ВШЭ, получившим грант РНФ, новостной службе портала рассказал его руководитель, профессор Департамента прикладной математики МИЭМ Юрий Будков.

Два сотрудника НИУ ВШЭ вошли в список победителей Research Excellence Award Russia-2021

Престижную премию с 2005 года вручает компания Elsevier (оператор Scopus). В этом году она приурочена к Году науки и технологий в России. 30 марта Elsevier наградила ученых, вошедших в списки победителей. Среди них научный сотрудник Института статистических исследований и экономики знаний Максим Коцемир и профессор факультета компьютерных наук Дмитрий Ветров.

Магнитные импульсы помогли создать карты активности мышц для диагностики двигательных нарушений

Российским ученым с помощью магнитной стимуляции головного мозга удалось точно отследить межмышечные взаимодействия карт разных мышц руки. В перспективе это позволит отслеживать изменения в головном мозге у пациентов с двигательными нарушениями. Исследование опубликовано в журнале Human brain mapping. Работа поддержана Президентской программой Российского научного фонда (РНФ).