Poszukiwanie wzrokowe2007

Poszukiwanie wzrokowe

Szukanie koniunkcji cech a szuka-
nie cechy unikalnej

Uwaga

jest

niezbędna w poszukiwaniu wzro-

kowym, zwanym też przeszukiwaniem (visual se-
rach). Dlaczego? Po pierwsze uwaga skanuje oto-
czenie w poszukiwaniu ważnych bodźców, występu-
jących w otoczeniu nieistotnego dla nas zbioru in-
nych obiektów czy sygnałów. Po drugie część kon-
cepcji psychologicznych przypisuje uwadze rolę
„kleju” spajającego cechy obiektu. Liczne badania
wykazały, że poszczególne cechy spostrzeganych
obiektów (np. kolor, kształt, wielkość, położenie)
kodowane są w odmiennych częściach mózgu. Na-
stępnie cechy te są łączone i powstaje reprezentacja
obiektu ze wszystkimi jego cechami. Proces ten nie
nastręcza żadnych trudności, jeśli w polu widzenia
mamy tylko jeden obiekt, co jest niezwykle rzadkie.
Wyobraźmy sobie jednak, że przed nami leży dojrza-
ły banan i dorodny pomidor. Mózg odkodowuje bar-

wy czerwoną i żółtą, kształt kulisty i podłużny. Sko-
ro jednak barwy są przetworzone są w jednej części
mózgu, a kształty w innej, jak dochodzi potem do
bezbłędnego powiązania formy i koloru? Choć pro-
blem ten wydaje się czymś podstawowym w naszym
spostrzeganiu, jak dotąd nie został on jednoznacznie
rozwiązany. Naukowcy biorą pod uwagę kilka roz-
wiązań, a jednym z nich jest działanie uwagi, wła-
śnie jako „kleju” dla cech. W teorii stworzonej przez
Anne Treisman zakłada się, że w pierwszym etapie
spostrzegania każdy obiekt zostaje rozłożony na po-
szczególne cechy. Są one kodowane na niezależnych
od siebie „mapach cech”: powstaje mapa kolorów,
mapa kształtów, mapa położeń (rys. 6

-9). Charakte-

rystyczne jest to, że każda cecha jest kodowana bez
specyfikacji, gdzie się ona znajduje w polu wiedze-
nia. Proces ten ma charakter równoległy: wszystkie
obiekty analizowane są jednocześnie. Przebiega au-
tomatycznie, szybko i bez udziału uwagi — dlatego
jest nazywany preatentywnym, czyli przeduwago-
wym. Skąd jednak mózg wie, które cechy z każdej z
map należą do danego obiektu? Otóż w drugiej fazie
poszczególne cechy i położenie obiektu są wiązane
(„sklejane”) przez uwagę. By tego dokonać, uwaga

Piotr Jaśkowski — Wykłady z percepcji wzrokowej

Rys. 6-9. Model wczesnych etapów przetwarzania informacji wzrokowej zaproponowany przez Anne Treisman (1988).

bodźce

barwa

orientacja

wielkość

głębia

ognisko

uwagi

właściwości

relacje

nazwa obiektu

„KARTOTEKA” OB IEK TU

zapamiętany opis

obiektu

SIEĆ ROZPOZNAJĄ CA

MAPA POŁOŻE Ń

obejmuje po kolei
p o s z c z e g ó l n e
obiekty. Faza ta
przebiega se-
kwencyjnie czyli
szeregowo (jeden
obiekt po drugim)
i dlatego jej tem-
po jest uzależnio-
ne od liczby
obiektów w polu widzenia.

Jaka była podstawa przedstawionych powyżej (w

znacznym skrócie) założeń teorii Treisman? Jej
twórcy oparli się na wynikach doświadczeń z prze-
szukiwaniem wzrokowym. W tego typu badaniach
(kilka jego wariantów przeprowadzimy na zajęciach)
uczestnikowi pokazuje się tablicę (np. na ekranie
komputera) zawierającą wiele różnych elementów i
prosi się go o jak najszybsze odszukanie jednego,
ściśle określonego obiektu. Poszukiwany obiekt na-
zywany jest celem, natomiast pozostałe zwykło się
określać mianem dystraktorów, ponieważ ich obec-
ność zakłóca proces poszukiwania.

Treisman i Gelade (1980) prezentowały ob-

serwatorom tablice złożone z 1, 5, 15 i 30 znaków.
Wszystkie znaki były brązowymi literami „T” bądź
zielonymi literami „X”. W jednej sesji pomiarowej
celem była zielona litera „T”, znak, który dzielił jed-
ną cechę z każdym znakiem w tablicy, tzn. poszuki-
wana litera „T” miała kolor litery „X” (rys. 6

-10).

Mieliśmy tu do czynienia z koniunkcją cech, czyli
połączeniem cech dystraktorów. W drugiej sesji ce-
lem był znak posiadający jedną unikalną cechę: bar-
wę albo kształt. Zadanie obserwatora polegało na jak
najszybszym stwierdzeniu, czy cel znajdował się w
tablicy. Zmienną zależną był czas reakcji. Wyniki
tego doświadczenia pokazano na rysunku 6-11.

Innymi słowy w odrębnych częściach badania

zastosowano dwa rodzaje przeszukiwania: przeszu-
kiwanie proste, gdy cel posiada cechę unikalną, czyli
taką, jakiej nie ma żaden z dystraktorów i przeszuki-
wanie oparte na koniunkcji cech, gdzie dystraktory
mają albo taki sam kształt jak cel, albo taki sam ko-
lor.

Jak widać na wykresie, w przypadku gdy cel po-

siada jedną unikalną cechę, jest wyszukiwany jedna-
kowo szybko niezależnie od liczby dystraktorów w
jego otoczeniu. Rzuca się natychmiast w oczy, tak
jakby wyskakiwał z tła, dlatego niekiedy takie prze-
szukiwanie nazywamy „pop-out”. Oczywiście nie
bez znaczenia pozostaje to, co jest cechą unikalną
obiektu. Opisane prawidłowości mają miejsce tylko
wtedy, gdy unikalna jest jedna z cech elementarnych
(podstawowych) obiektu. Do cech elementarnych
zaliczamy między innymi wielkość czy barwę. Istot-
ne jest też to, by cecha ta była wyraźnie różna od ce-
chy dystraktorów: szukanie jedynej czerwonej po-
duszki wśród intensywnie różowych poduszek, wca-
le nie musi być „automatyczne”, a owa poduszka o
unikalnym kolorze wcale nie musi nam się natych-
miast rzucić w oczy. Podobnie trudne może być wy-
szukanie w grupie czerwonych poduszek tej jedynej
(unikalnej!), która ma niewielki wzór wyszyty w ro-
gu białą nitką: to nie jest cecha elementarna.

Piotr Jaśkowski — Wykłady z percepcji wzrokowej

Rys. 6

-10 Tablice zna-

ków podobne do tych,
których użyli Treisman i
Gelade (1980). W obu
częściach celem jest
zielona litera T.

500

1000

1500

2000

2500

3000

czas rea

ji (ms)

wielkość zbioru

Rys. 6-11 Średnie czasy
reakcji uzyskane w do-
świadczeniu Treisman i
Gelade. Pełne symbole doty-
czą próbek, w których cel
znajdował się w tablicy
znaków. Puste odnoszą się
do próbek, w których cel nie
był prezentowany. Linie
ciągłe — cel posiadał jedną
unikalną cechę. Linie prze-
rywane — cel posiadał jedną
cechę wspólną z każdym
znakiem w tablicy.

Co ciekawe, niezależność szybkości przeszuki-

wania od liczby dystraktorów, gdy cel ma jakąś uni-
kalną cechę elementarną, pojawia się nawet wtedy,
gdy obserwator nie wie, jaka jest unikalna cecha,
którą cel różni się od pozostałych elementów tabli-
cy!

Dalsza analiza wyników zobrazowanych na wy-

kresie wskazuje, że jeśli cel nie posiadał żadnej uni-
kalnej cechy, ale miał jedną cechę wspólną z każ-
dym znakiem tablicy, czas reakcji był tym dłuższy,
im więcej pokazano dystraktorów. Charakterystycz-
ne jest też to, że w sytuacji, gdy cel został wyświe-
tlony, czas poszukiwania jest krótszy niż w sytuacji,
gdy celu nie pokazano. Wynika to z prostego faktu,
iż cel jest średnio znajdowany po przeanalizowaniu
połowy znaków w tablicy. Jeśli jednak w danej prób-
ce nie został wyświetlony, analizowana jest cała ta-
blica aż do końca.

By dobrze zrozumieć wnioskowanie autorek ba-

dań, zwróćmy uwagę na dość oczywisty fakt. Powią-
zanie poszczególnych cech każdego z obiektów wi-
docznych na tablicy nie jest konieczne przy przeszu-
kiwaniu prostym. Jeśli wiemy, że celem jest zielona
litera, a dystraktorami litery brązowe (rys. 6

-10), wy-

starczy odpowiedzieć na pytanie „czy w polu widze-
nia wystąpił zielony kolor?” W poszukiwaniu ko-
niunkcji powiązanie cech w obiekt jest niezbędne.
Jeśli szukamy zielonej litery T wśród zielonych liter
X i brązowych liter T, informacja, że na tablicy wy-
stąpił kolor zielony nie pozwala stwierdzić, czy poja-
wił się cel: część dystraktorów też jest zielona.

Skoro szukanie koniunkcji jest tym dłuższe im

więcej elementów znajdzie się w polu widzenia, me-
chanizm scalający cechy musi działać sekwencyjnie,
czyli zajmować się każdym obiektem osobno, a nie
wszystkimi na raz. Skoro zaś wyszukiwanie obiektu
o unikalnej cesze jest nie tylko ogólnie szybsze, ale
w dodatku niezależne od liczby obiektów, musi ba-
zować na jakiejś wcześniejszej fazie przetwarzania i
przebiegać jednocześnie dla wszystkich obiektów.

Doświadczenia z poszukiwaniem wzrokowym

nie stanowią jedynej bazy empirycznej koncepcji
Treisman, zakładającej dwuetapowość procesu spo-
strzegania i przeduwagowy charakter pierwszej fazy.
Istotne są tu też eksperymenty, w których pojawia
się zjawisko „iluzorycznego łączenia cech”. Jest to

pewnego rodzaju złudzenie - po raz pierwszy syste-
matycznie badane przez Treisman i Schmidta
(1982). Na ekranie wyświetlane są trzy kolorowe
litery w jednym wierszu. Na końcu każdego wiersza
dodatkowo dołączono po jednej cyfrze. Zadanie ob-
serwatora było dwojakie: po pierwsze, miał określić,
jakie cyfry znajdują się na końcach wiersza, a na-
stępnie powiedzieć, jakie litery widział i jakie miały
kolory. Pierwsze zadanie miało zapobiec skupianiu
się na drugim. Okazało się, że gdy czas prezentacji
liter i cyfr był krótki, w zadaniu wtórnym obserwato-
rzy nader często popełniali błędy polegające na błęd-
nym przypisaniu koloru danej literze. Właśnie takie
nieprawidłowe połączenie cech dwóch różnych
obiektów nazywamy „iluzorycznym łączeniem
cech”. Ponieważ zachodzi ono przede wszystkim
wtedy, gdy uwaga nie może być skupiona na obser-
wacji, Treisman i Schmidt wysnuli wniosek, że wy-
nika to z tego, że zaszła pierwsza faza, czyli odkodo-
wanie cech, ale nie było wystarczająco dużo czasu,
by uwaga mogła prawidłowo połączyć poszczególne
cechy każdego z obiektów. Założyli, że w pierwszej
fazie, czyli w widzeniu preatentywnym
(przeduwagowym) dana cecha jest „swobodna”: mo-
że być związana z dowolną inną cechą, która została
zidentyfikowana.

Mimo że zjawisko błędnego łączenia cech zosta-

ło wielokrotnie potwierdzone przez innych badaczy,
wielu z nich stwierdzało, że idea całkowicie swobod-
nego „pływania” cech w widzeniu preatentywnym
jest błędna (np. Cohen & Ivry, 1989). W wielu do-
świadczeniach wykazano, że liczba błędów popeł-
nianych przy łączeniu cech zależy od tego, czy odle-
głość między błędnie łączonymi elementami jest du-
ża, czy mała. Liczba błędów wzrastała, gdy odle-
głość ta była mała. Wynik ten wskazuje, że preaten-
tywna reprezentacja określonej cechy zawiera co
najmniej ogólne informacje na temat położenia.

Nieszeregowe poszukiwanie ko-
niunkcji

Koncepcja Treisman w swojej pierwotnej wersji z
całą pewnością nie jest w pełni trafna, ponieważ
przez ostatnie dwadzieścia kilka lat dostarczono wie-
lu danych doświadczalnych, których nie potrafi ona
wyjaśnić.

Piotr Jaśkowski — Wykłady z percepcji wzrokowej

Na przykład Theeuwes i Kooi (1994) wykazali, że
na przykład białe kółko, umieszczone wśród białych
kwadratów i czarnych kółek wyszukiwany jest tak
samo szybko dla każdej liczby dystraktorów. Ozna-
cza to, że jeśli stosujemy bodźce czarne i białe, a nie
kolorowe, cel wyszukiwany jest preatentywnie, mi-
mo iż stanowi połączenie cech dystraktorów.
Innym przykładem są wyniki Kena Nakayamy
(1990). Wykazał on, że poszukiwanie dużego czer-
wonego koła (rys. 6-12) wśród małych niebieskich
kół, dużych niebieskich kół i małych czerwonych kół
zachodzi równie łatwo jak poszukiwanie czerwone-
go kółka wśród niebieskich kółek (czyli poszukiwa-
nie obiektu „wyskakującego” z tła). Badacz na tej
podstawie stwierdził nawet, że uwaga nie jest ko-
nieczna do poszukiwania niektórych obiektów dzie-
lących jedną cechę z każdym z dystraktorów.

Mimo zarzutów i konieczności modyfikacji, o

jakości teorii Treisman świadczy fakt, że nikt dotąd
nie zaproponował alternatywnej koncepcji, która po-
trafiłaby wyjaśnić tak wiele wyników! Być może te-
go zadania podejmie się ktoś spośród czytelników.

Literatura:

Ashby, F. G., Prinzmetal, W., Ivry, R., & Maddox,

W. T. (1996). A formal theory of feature binding
in object perception. Psychological Review, 103,
165-192.

Cohen, A., & Ivry, R. (1989). Illusory conjunctions

inside and outside the focus of attention. Journal
of Experimental Psychology: Human Perception
and Performance, 15, 650-663.

Posner, M. I. (1980). Orienting of attention. Quarter-

ly Journal of Experimental Psychology, 33, 3-25.

Theeuwes, J., Kooi, F.L. (1994). Parallel search for a
conjunction of contrast polarity and shape, Vision
Research,

34(22),

3013-3016.

Treisman, A. (1991). Search, similarity, and

integration of features between and within
dimensions. Journal of Experimental Psychology:
Human Perception and Performance, 17(3), 652-
676.

Treisman, A. M. (1988). Feature and objects: The

fourteenth Bartlett memorial lecture. Quarterly
Journal of Experimental Psychology, 40A, 201-
237.

Treisman, A. M., & Gelade, G. (1980). A feature

integration theory of attention. Cognitive
Psychology, 12, 97-136.

Treisman, A. M., & Schmidt, H. (1982). Illusory

conjunctions in the perception of objects.
Cognitive Psychology, 14, 107-141.

Piotr Jaśkowski — Wykłady z percepcji wzrokowej

Rys. 6-12. W doświadczeniu Nakayamy celem było duże
czerwone kółko, a dystraktorami duże i małe kółka nie-
bieskie oraz małe kółka czerwone. Cel był połączeniem
barwy i wielkości dwóch rodzajów dystraktorów (nie
miał natomiast wspólnych cech z trzecim rodzajem dys-
traktorów - małych niebieskich kółek).