Как создавать и использовать бинокулярный Соперничество

(1) Введение: Что такое бинокулярного соперничества? Как правило, каждый из наших глаз видит несколько иной образ. Наш мозг сочетает в себе информацию, которую он получает от глаз до создания единой согласованной, трехмерные представления визуальной сцены. Но что произойдет, если каждый глаз были искусственно представлены непримиримо разные изображения на сетчатке глаза соответствующих местах? Что сознательного восприятия опыт был бы такая стимуляция вызывает? Интуиции многих людей в том, что мозг все равно попытка соединить два изображения. Однако, это не то, что происходит. Что на самом деле выясняется, является структура восприятия перемен, в котором изображение для каждого глаза доминирует сознательное восприятие в течение определенного периода, а другой образ подавляется, и периоды господства и подавления обратной периодически, только с короткими периодами смешанные восприятия. Это известно как бинокулярного соперничества. Бинокулярный соперничество считается полезным методом для исследования процессов, лежащих восприятия отбора и визуального сознания, как стабильное вход (те же изображения показали постоянно для каждого глаза) приводит к переменным сознательного восприятия 1,2. Таким образом, бинокулярного соперничества может использоваться для изучения таких вопросов, как: Локус информированности: На каких этапах в визуальной иерархии обработки делать нейронных событий коррелирует с сознательным опытом? Восприятие выбора: Как мозг решения конкуренции между стимулами и выбрать, какой из них привести в сознание? Бессознательное обработки: Какие аспекты образа, который подавляется от осознания, однако, могут быть обработаны, и как такая обработка влияет на поведение? Эти вопросы находятся в центре внимания много текущих исследований. Есть несколько простых методов для создания бинокулярный дисплей соперничество, но многие новички на поле не знаете, как выбрать и использовать метод, который наиболее подходит к их потребностям. В этой статье мы опишем некоторые из наиболее популярных методов для изготовления дисплеев бинокулярного соперничества, в том числе преимущества каждого метода и недостатки. Мы также опишем некоторые важные соображения при создании и использовании бинокулярного стимул соперничества. (2) Создание бинокулярный дисплей соперничество Создание бинокулярный дисплей соперничество просто. Любой метод, который представляет совершенно разные изображения в соответствующих местах этих двух сетчаток приведет к соперничеству. Поддержание стабильного сходимости: Прежде чем перейти к конкретным методов для создания конкуренции, важно отметить, вопрос о сходимости стабильной, что является важным фактором во всех методов, которые будут описаны. Как правило, наши глаза становятся (сделать сходимости движения) в пути, который делает то же самое изображение фиксируется падение на каждой ямке. Тем не менее, успешная конвергенция зависит от каждого глаза видя одно и то же. Если каждый глаз представлен совершенно иной образ, сходимость будет нарушен, так как мозг не будет иметь достаточно информации, чтобы выбрать правильный угол сходимости. Это может привести к нарушению бинокулярного соперничества, как два изображения не может упасть на соответствующий сетчатки местах. Таким образом, в дополнение к различные изображения, дисплей должен содержать элементы, которые одинаковы для обоих глаз. Это позволяет глаза на поддержание стабильного взгляд, несмотря на разницу между соперничающие элементы изображения. Как правило, сходимость стабилизирующие элементы включают идентичные точки фиксации в центре соперничает изображения и рамка вокруг изображений; рама может быть равномерным (рис. 1А) или текстурированной (рис. 1Б; некоторые считают текстурированной кадр более мощными в предотвращении без сходящихся движения глаз). Кадр может иметь любую форму, пока она одинакова в обоих глазах. Некоррелированность горизонтальные движения глаз, более вероятно, чем вертикальные. Таким образом, текстурированных бара по обе стороны от каждого изображения можно использовать вместо полного кадра (рис. 1С; работах 3,4). Наконец, в некоторых исследованиях кадр может быть нежелательно (например, если эксперимент требует, чтобы стимулы появляются на однородном фоне). В таких случаях можно использовать нони линии (линии, центр на изображение с нескольких направлений) и / или изображения, которое появляется дальше от стимулов, таких как мишени кольца (Рис. 1D; ссылка 5). Рисунок 1: Примеры бинокулярного отображает соперничество с различными видами одинаковых элементов повышения стабильной сходимости. Во всех панелей, левый глаз представлена ​​с вертикальной решеткой и правого глаза с горизонтальной. Различные виды одинаковых элементов, включают: (A) точки фиксации и прочный каркас. Сроки изображением alternatiдополнений сознательного восприятия Показано также, (B) точка фиксации и текстурированных кадра; (C) точка фиксации и текстурированных баров, уменьшить без сходящихся горизонтальных движений глаз, (D) Фиксация точки, линии и нони мишени кольца. Методы для стимулирования бинокулярного соперничества: Есть несколько популярных методов для создания бинокулярный дисплей соперничества. Здесь мы рассмотрим три недорогой и простой варианта: Использование цвета очки, зеркало стереоскоп, и призмы очки. Красно-синие очки: Это популярный метод, используемый многими исследователями, потому что это самый простой и дешевый в реализации. Все, что нужно это пара красно-синие очки целлофана, можно купить в большинстве магазинах игрушек (объяснение здесь будет предполагать использование красно-синие очки, хотя возможны и другие цветовые сочетания, например, красный-зеленый, также могут быть использованы). Большая часть работ, связанных с использованием этого метода переходит в стимул подготовки. Это не является необходимым для представления стимулов на экране компьютера (некоторые исследования бинокулярного соперничества использовали изображения, напечатанные на картоне монтажа бумаги), но обычно оно является наиболее простым для представления изображения на мониторе. Подготовка одно изображение, которое отображается исключительно синие пушки монитора (или синий картридж принтера, если стимулы будут напечатаны на бумаге), а другая, которая отображается, в том же месте на экране, исключительно красного пистолета (или красный принтер картриджа, например, ссылка 7). Каждый из линз будет передавать только одно из изображений, так что два различных изображения будут падать на соответствующее сетчатки местах в два глаза и начинают соперничать друг с другом (рис. 2). Рисунок 2: Красно-синие очки дисплей. Изображение состоит из красных только картина лицо и только синий картина дома. При просмотре через красно-синие очки, представленные здесь схематично, две фотографии, должны участвовать в конкуренции. Обратите внимание, что два изображения должны содержать идентичную информацию – например, рамы и фиксации креста – так как, несмотря на то, что стимулы физически перекрытия, стабильной сходимости (см. выше) все равно должны быть обеспечены. Эти одинаковые элементы должны быть в цвете, что и линзы пропустят, таких как черный. Основные преимущества и недостатки использования красно-синие очки. Преимущества: Оборудование очень недороги, и стимулы очень просты в приготовлении. Красно-синие очки можно легко использовать со всеми нейровизуализации методов, включая МРТ. Красно-синие очки не требуют стабилизации головы или индивидуальной настройки устройства просмотра для каждого наблюдателя. Недостатки: Каждое изображение может содержать только оттенки одного цвета, отсутствуют хроматические (красочный) раздражители. Линзы не совершенен (даже намного более дорогие, чем игрушечный магазин линз бы еще чуть-чуть перекрываются в длинах волн света, который они пропускают), поэтому всегда будет существовать по крайней мере некоторых "проступание '- каждый глаз будет видеть некоторые имиджа другие глаза. Это создает проблемы для утверждая, что изображение было подавлено полностью невидимым. Красно-синие очки не работают с большинством текущих глаз-трекеров. Зеркало стереоскоп: Зеркала можно легко настроить для доставки различных изображений для каждого из глаз наблюдателя. Стимулы: Приготовьте два разных изображения, которые имеют несколько одинаковых элементов (для поддержания стабильной сходимости, как описано выше). Как и красно-синие очки, так что стимулы не должны быть представлены на экране компьютера, но представления изображений бок о бок на мониторе, как правило, самый простой метод. Зеркало стереоскоп состоит из четырех зеркал (рис. 3А). Можно купить серийно выпускаемых стереоскоп. Это также легко построить стереоскоп. Чтобы сделать это, позиции двух зеркал так, чтобы каждый из них рядом с одним глазом и на углом 45 ° к линии, которая глаза просмотра (используйте подбородок и отдыха, чтобы стабилизировать положение головы наблюдателя). Место другого зеркала по обе стороны от каждого из первых двух зеркал, стоящих перед стимулов на угол 45 ° (рис. 3В). Эта мера сделает каждое изображение падает на соответствующее место в каждый глаз. Разнородные изображения должны соперничать друг с другом. Каждый глаз наблюдателя, немного отличаются, поэтому при размещении наблюдателей в передней части дисплея, это может быть необходимо для регулировки углов зеркал для достижения стабильного сходимости. Хотя большинство стереоскопах зеркало работают хорошо, когда зеркала устанавливаются, можно для повышения регулировки для каждого глаза наблюдателя, позволяя зеркала, чтобы повернутьд / или скользить назад и вперед (синие стрелки на рис 3B). Рисунок 3: Зеркало стереоскоп. (А) наблюдатель, смотрящий через имеющиеся в продаже зеркало стереоскоп. (Б) схематическое представление зеркало стереоскоп. Сплошные линии представляют собой зеркала. Пунктирные линии представляют собой линии зрения, и синие стрелки обозначают возможные корректировки либо месте (прямые стрелки) или угол (изогнутые стрелки) зеркал. Каждый вид стрелки отображается только на одной стороне, для простоты, но те же поправки могут быть сделаны с обеих сторон. При использовании зеркала стереоскоп, важно, чтобы убедиться, что каждый глаз видит только изображение предполагается, и что этот образ является только видел на месте, где она соперничает с другим изображением. Тем не менее, во многих случаях каждый глаз также будет иметь поле зрения на другое изображение (рис. 4А). Чтобы блокировать этот нежелательный поле зрения, место делителя (например, лист картона) простирается от средней линии стереоскоп, между глазами наблюдателя, по направлению к центру дисплея таким образом, что он будет блокировать поле зрения, чтобы другие глаза раздражителя (рис. 4В). Делитель может быть изготовлена ​​из любого материала, пока он служит этой цели. Тем не менее, желательно, чтобы делитель из материала матовой, блестящей, как материал будет отражать свет, излучаемый монитором и создавать блики. Рисунок 4: Блокировка линии зрения на стимулы другие глаза. Каждый глаз могут иметь четкую линию видение стимул предназначен для другого глаза. () Толстые черные пунктирные линии представляют линии видения предназначен стимул каждого глаза. Тонкие серые пунктирные линии представляют линии зрения на стимулы другие глаза. (B) поле зрения на стимулы другой глаз, могут быть заблокированы с делителя (толстая сплошная линия). Еще одна проблема, которая может возникнуть в том, что каждый глаз может увидеть изображение предполагается увидеть дважды – один раз через зеркало, и еще раз прямо (рис. 5А). Это вызовет дополнительное изображение каждого стимулом для следующего к месту, где соперничество происходит. Чтобы избежать этого, установите связь между расположение изображения и расстояния наблюдателя от экрана (рис. 5B). Рисунок 5: убедившись, что каждый глаз имеет только одну линию зрения его стимулирования. () В дополнение к линии зрения, которая проходит через зеркала (толстая черная пунктирная линия), каждый глаз может также иметь прямой видимости, чтобы она предназначена стимул (тонкая серая пунктирная линия), в результате чего стимул следует рассматривать в два раза . (B) Этот проблемы можно избежать путем изменения относительного положения стереоскоп и размещение раздражители. Для того, чтобы выше корректировки, прежде чем эксперимент начинается, подготовить изображение, показывающее только частей экрана, которые идентичны в обоих изображений, и использовать его для установки стереоскоп для каждого наблюдателя перед отображением соперничество стимул. Основные преимущества и недостатки использования зеркала стереоскопах. Преимущества: Отдельные изображения позволяют использовать хроматические (красочный) раздражители. Изображения совершенно разные и не могут "кровоточить в 'друг друга', в отличие от красно-синие очки. Стимул подготовки легко и просто – любые две картины представлены бок о бок может соперничать друг с другом. Стереоскопах может быть использован в сочетании с глаз слежения. Недостатки: Стереоскопах только позволяют презентация довольно небольшой стимулы, так как только половина поля зрения может быть использован для представления каждого изображения, и необходимость поддержания стабильных сходимости делает это трудно представить стимулы стягивающего более чем на несколько градусов от угла зрения. Стереоскопах не могут быть легко использованы в МРТ сканера, так как это потребовало бы все элементы стереоскоп для немагнитных и установку придется также включить дополнительные наклона зеркала, через которые стимулы, как правило, рассматривается в сканер. Зеркало стереоскопах также могут быть слишком велики для тесных сканер окружающей среды. Тем не менее, стереоскопах совместимы с другими методами, такими как ЭЭГ, МЭГ и НИРС. Стереоскопах требуют стабилизации головы и индивидуальная настройка для каждого наблюдателя. Призма очки: Это вариация на идее стереоскоп, используя очки, в которых линзы призмы вместо зеркал. Как и в зеркало стереоскоп, изображения представлены рядом друг с другом (как правило, на монитор). Призма линзы могут быть purchased от любого коммерческого поставщика оптики, а также пластиковые рамы. Каждый из призмы света поворотах, делая объекты, которые в стороне, кажется, прямо перед собой (рис. 6). Две такие призмы, направлены в противоположные стороны, действовать таким же образом, как зеркало стереоскоп бы – они создают иллюзию, что два изображения, которые являются, по сути, физически бок о бок перекрытия в пространстве 6. Рисунок 6: Призма очки. Каждая призма объектив поворотах свет, в результате чего стимулы, которые физически бок о бок, казаться, быть таким же пространственным расположением. Обратите внимание, что делитель, необходимые для предотвращения дополнительных линий зрения. Обратите внимание, что при использовании призму очков, вам все равно необходимо использовать делитель (см. рисунок 4), поскольку каждый глаз может видеть изображение другого глаза. Тем не менее, вам не нужно беспокоиться о настройке расстояние и размер дисплея, как и при работе с зеркала стереоскоп (см. Рисунок 5), а каждое изображение имеет только одно поле зрения для каждого глаза. Преимущества и недостатки призму очков аналогичны тем, которые зеркально стереоскопах, с одним большим отличием: Легко использовать призму очков в МРТ сканера, как очки и линзы могут быть изготовлены из пластика и более компактны, чем зеркало стереоскоп. Преимущества: Отдельные изображения позволяют использовать хроматические (красочный) раздражители. Изображения совершенно разные и не могут "кровоточить в" друг друга (в отличие от красно-синие очки). Стимул подготовки легко и просто – любые две картины представлены бок о бок может соперничать друг с другом. Призма очки могут быть легко использованы в МРТ сканера. Призма очки могут быть использованы в комбинации с глаз слежения (хотя глаз-трекер калибровки может быть затруднена из-за искажения изображения ученика от объектива). Недостатки: Призма очки только позволяют презентация довольно небольшой стимулы, так как только половина поля зрения может быть использован для представления каждого изображения, и необходимость поддержания стабильных сходимости делает это трудно представить стимулы стягивающего более чем на несколько градусов от угла зрения. Для больших стимулов, или стимулы представлены далеко от фиксации, призмы презентация может вызвать искажение изображения. Призма очки требуют голову стабилизации. Дополнительные методы, которые мы не будем вдаваться в подробности, можно требует дорогостоящего специализированного оборудования. К ним относятся следующие: Затвор очки: Эти ЖК-очки, в которых каждая линза может стать непрозрачным самостоятельно. Бинокулярный соперничество может быть создан переменного линзы непрозрачность быстро, в срок с чередующимися изображениями в том же месте на экране монитора. Показать очки: в них, каждый окуляр оснащен независимой экрана. Бинокулярный соперничество может быть создан, показывая различные изображения в том же месте на каждом экране. (3) Представитель результаты: Вопросы, связанные с созданием бинокулярный дисплей соперничество Многие из публикаций в этой области направлены на аудиторию, которая уже хорошо знакомы с бинокулярного соперничества. Эти документы таким образом стараются не вдаваться в некоторые детали, касающиеся опыта соперничества. Это может ввести в заблуждение, чтобы новичок. Таким образом, здесь мы явно описать некоторые характеристики соперничества. Неполное подавление: В обычной соперничество с участием изображений с примерно равными наоборот, подавления, часто не совсем полным. Подавлены изображение часто еще несколько видны. Поэтапное соперничество: Неполное подавление может произойти, например, через небольшие участки подавлено изображение, доминирующим, явление, известное как «фрагментарного соперничество '(рис. 7, ссылка 8), который имеет тенденцию происходить более больших соперничать изображения, в таких случаях наблюдатели склонны сообщать доминирование в соответствии с которой доминирующую патчи изображения сложить, чтобы покрыть большую площадь. Если это так, критерии для объявления изображения доминирующим может сильно варьироваться по всей наблюдателей. Лучший способ избежать части соперничество использовать небольшие раздражители (например, стягивающего 1 ° угла зрения или меньше). Рисунок 7: Поэтапное соперничества. В некоторых случаях, одним из стимулов будет доминировать некоторые части изображения, а другой стимул преобладает другие части. Такие частям соперничество может происходить либо в качестве переходного этапа между периодами, когда один стимул полностью доминирующим, или непрерывно, причем ни стимула удается доминировать полностью. Уменьшение очевидным контраст: Tон подавил образ также иногда сообщали, чтобы не быть полностью подавлены, а просто по-видимому, снижается контрастность. Хотя Есть утверждает, что в любой данный момент в поле зрения только одно изображение может быть доминирующим 9, таких точек может быть достаточно малой для общего ощущения видя полную, но «слабый» вариант подавлено изображение, чтобы произойти. По той же дисплей соперничества, снижение очевидным контраст может возникнуть для некоторых наблюдателей, но не для других. Остаточных изображений: В некоторых случаях, остаточное раздражитель, чтобы подавлялись глаз может быть сформирована. Чтобы избежать этого, используйте маску монокуляр в конце стимул презентации. Кроме того, в случае решетки стимулы, предотвращают образование остаточное изображение, изменяя фазу решеткой (расположение светлых и темных линий) с большой скоростью, либо случайно, либо с решетками двигаться. Независимая проверка полного подавления: В свете последних трех подразделов, то легко понять, почему полную невидимость подавлено изображение не может предположить. Если человек хочет сообщить, что подавляется раздражителей невидимым (например, когда утверждает, что бессознательное обработки произошло), важно, чтобы самостоятельно проверить, что наблюдатели не могли видеть подавлено изображения. Для этого используют принудительный вариантами ответов после каждого испытания (например, "какой из этих двух изображений была только что представил?"), Показать, что успех ставки находятся на вероятность 3,4. Как выше шанс производительность может произойти даже в отсутствие осведомленности (например, как в феномене слепого, ссылка 10), дополнительные меры, такие как доверие рейтинги 11 или пари на точность 12 в идеале должны быть использованы. Обеспечение полного подавления: Если вопрос касается исследований насколько тот или иной манипуляции влияет на длительность господства и подавления, то бинокулярного соперничества типа описанных до сих пор является наиболее подходящим. Однако вместо того, господства и подавления длительности, многие исследователи заинтересованы в рассмотрении вопроса о содержании подавлено изображение может быть обработан. Как мы видели, полное подавление трудно обеспечить с обычными бинокулярного соперничества. Таким образом, для проведения исследований вопросов, касающихся обработки изображений подавлено, сильной форме соперничества, известный как непрерывное подавление заполняющей вспышки (CFS), больше всего подходит 13. Чтобы создать стимул CFS, настоящем относительно низкой контрастностью (но все еще видимый) образ на один глаз, это будет подавлено изображения. Настоящее высокой контрастности, быстро изменяющееся изображение на другом глазу, это будет доминирующим маски CFS. Чтобы быть максимально эффективной, маска КФС должна измениться в размере 10-20 Гц. КФС может быть вызвано использованием всех методов для создания конкуренции, которые мы описали выше. При использовании стереоскоп зеркало или призма очки, маски CFS состоит из множества небольших красочных элементов ("mondrians") являются весьма эффективными (рис. 8). При использовании красно-синие очки, маски CFS может состоять из многих элементов (прямоугольники, эллипсы, линии, точки), которые все же цвет 14. Рисунок 8: Непрерывный подавления вспышки (CFS). Один глаз (здесь, справа) показана высокая контрастность динамические стимулы. В этом примере, этот стимул изображение состоит из прямоугольников разных цветов ("Мондриан"; различные изображения такого рода должны чередоваться на 10-20 Гц для обеспечения подавления). Другой глаз представлена ​​с низкой контрастностью изображения, которые могут оставаться подавленной в течение длительного времени (несколько минут). КФС можно полностью подавить слабого изображения в течение очень долгого времени (несколько минут). Обратите внимание, что даже в этом случае подавляется изображение может иногда 'пробить', особенно, если это картина значимых, таких как лицо. Поэтому, не забудьте настроить уровень контрастности изображения перед подавлено эксперимент начинается, чтобы максимизировать шансы на полное подавление. Как говорилось выше (представительных результатов: Неполное подавление), чтобы позволить выводы о бессознательном обработки подавляется изображение в CFS, самостоятельно проверить, что наблюдатели находятся на шанс, когда его спросили, что было представлено на глаза подавляется. Опыт соперничество чередования: Большинство опубликованных исследований на соперничестве сообщает только о господстве и подавлении длительности, создавая впечатление, что чередование между доминирующим и подавлены изображения являются непосредственными, все или ничего событий. Но это не так: чередование, как правило, постепенно и может быть довольно медленным, а это означает, что совсем немного времени просмотра может быть рассмотрен «смешанных» фаз. Специфическая форма смешанной фазы колеблется от наблюдателя и для различных раздражителей. Ниже приведены два общих форм. Смешанная фаза может состоять из подавлено образ постепенно становится доминирующим через большее число доминирующих патчи (по частямСоперничество см. представитель результаты: Неполное подавление) через стимул. Смешанная фаза также может происходить через «волна» господства захлестывает изображения. Чтобы вызвать такую ​​волну, вводят контраст добавка к определенной части изображения подавляется (рис. 9, ссылка 15). Рисунок 9: Путешествие волны доминирования. Когда один из двух изображений, подавляется, увеличивая ее отличие в небольшой области вызовет волну доминирование распространиться из этого региона. В кольцевых изображений, таких как показано здесь, доминирование будет распространяться как показано синими стрелками. Обратите внимание, что когда-то отличие прирост была введена, она не должна оставаться (отличие может вернуться к первоначальному, низкий уровень) на волне доминирования для посвященных. (4) Представитель результатов B: Продолжительность доминирования фазы в бинокулярного соперничества Бинокулярный чередование соперничества происходят случайным образом, независимые длительность интервалов. Это означает, что продолжительность последнего интервала доминирование не предсказать, как долго следующий будет. Если доминирование длительности подразделяются на бункеры с одинаковой ширины (например, 500 мс), гистограммы, показывающие, как много доминирование длительности каждой длины произошло, как правило, хорошо подходит на неравномерное распределение известных как гамма-функции 8. В общем, последствия экспериментальных манипуляций на продолжительности, в соперничестве, как правило, проявляются в форме наиболее подходящую гамма-функции, а это означает, что в каждом условии много различной длительности господство будет происходить, но вероятность того, они могут быть изменены манипуляции . Конкретных параметров наиболее подходящую гамма-функции отличаются между различными наблюдателями за тот же стимул (рис. 10А) и между разными стимулами для того же наблюдателя. Такие факторы, как низкие, два изображения "функции, как известно, влияют на относительную продолжительность своего господства и подавления периоды 1. Например, если два изображения отличаются, напротив, более высокой контрастности изображения будет иметь, в общем, более длительные доминирования, что привело к наиболее подходящую гамма-распределение с большей средней (рис. 10В). Влияние высокого уровня когнитивных функций (например, внимание на одну из изображения) на доминирование длительности в соперничество остается спорным 16. Можно использовать параметры гамма-функции в качестве зависимых переменных в эксперименте, но связь между этими параметрами и формой распределения не всегда прозрачны. Поэтому многие исследователи предпочитают использовать более доступные центральная мера тенденция. Поскольку гамма-распределение может быть весьма искажены, средняя продолжительность, а не имею в виду часто более представительным результаты. Использование медианы негауссову распределения также означает, что если не будет большого количества точек данных, соответствующие статистические тесты не должны быть параметрическими. Рисунок 10: Гамма распределения доминирование длительности. Гистограммы представляют binned продолжительности господства, и кривые представляют наилучшее распределение гамма данным каждый цвет в. Же распределения иллюстрируют два различных возможных наборов измерений: () доминирование Два разных наблюдателей длительности в ответ на те же раздражители, или (б) Влияние различных характеристик стимула на доминирование длительности. В этом случае красный раме решетки имеет более высокую контрастность, что приводит к более длительные доминирования и, таким образом, гамма-распределение с выше медианы.