Влияние категории стимула на характеристики движений глаз при зрительном поиске

Введение. Скорость и эффективность зрительного поиска — важные характеристики деятельности значительного круга специалистов, работающих с визуальной информацией. Особенности зрительного поиска широко изучались с позиций когнитивной психологии и в связи с моделированием глазодвигательной активности. Было показано, что на его эффективность и на параметры поисковых движений глаз влияют как факторы стимуляции, так и некоторые когнитивные факторы (особенности предустановки субъекта, влияние предыдущих этапов поиска и др.). Мы предполагаем, что особенности поиска также связаны с тем, насколько хорошо человек представляет искомый стимул: относится ли он к знакомой семантической категории, насколько точна и однозначна его визуальная репрезентация.

Цель исследования — изучение взаимосвязи параметров движений глаз в зрительном поиске и особенностей ментальной репрезентации целевого объекта.

Материалы и методы. Были созданы наборы стимулов, относящихся к разным семантическим категориям, характеризующихся разной точностью ментальных репрезентаций, но обладающих сходными сенсорными качествами. Каждый объект (как целевой стимул, так и дистрактор) в поисковом поле представлял собой черный кружок на белом фоне с 4 чёрными отрезками внутри. Отрезки образовывали одну из трех конфигураций: а) лицо; б) римская цифра; в) случайная конфигурация. Участникам исследования предлагалось найти в матрице из 84 объектов конкретный целевой стимул, относящийся к одной из трёх указанных категорий. Во время поиска осуществлялась регистрация движений глаз участника.

Результаты. Результаты исследования в целом подтвердили гипотезу о взаимосвязи характеристик поиска с категорией целевого объекта. Наименьшее количество ошибок, минимальная продолжительность фиксации и максимальная амплитуда саккад характеризовали поиск римских цифр — объектов с хорошо сформированной и чётко определённой визуальной репрезентацией. Самым сложным, как и ожидалось, был поиск объектов, представляющих собой случайные конфигурации отрезков.

Ограничения исследования. Поскольку исследование носило, во многом, поисковый характер, полученные результаты требуют уточнения на более широкой выборке. Возможно, на характеристики поиска оказал влияние такой не проконтролированный в исследовании фактор, как конфигурация линий, а именно — наличие или отсутствие их пересечений, что следует учесть в дальнейшей работе.

Заключение. Чем лучше сформирована визуальная репрезентация целевого объекта, тем успешнее оказывается его поиск. В этом случае движения глаз характеризуются меньшей длительностью фиксаций и более высокой частотой саккад большей амплитуды.

Этика. Исследование проведено с соблюдением этических принципов, изложенных в Хельсинкской декларации всемирной медицинской ассоциации, все участники дали добровольное информированное согласие.

Участие авторов:
Лунякова Е.Г. — концепция и дизайн исследования, сбор и обработка данных, написание текста, редактирование;
Крускоп А.С. — концепция и дизайн исследования, сбор и обработка данных, написание текста;
Дубровский В.Е. — концепция и дизайн исследования, сбор и обработка данных, редактирование.

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Дата поступления: 08.02.2023 / Дата принятия к печати: 14.02.2023 / Дата публикации: 20.03.2023

1. Gandomkar Z., Mello-Thoms C. Visual search in breast imaging. The British journal of radiology. 2019; 92(1102): 20190057.

2. Wolfe J.M., Lyu W., Dong J., Wu C.C. What eye tracking can tell us about how radiologists use automated breast ultrasound. Journal of Medical Imagin. 2022; 9(4): 045502.

3. Kang Z., Bass E.J., Lee D.W. Air traffic controllers’ visual scanning, aircraft selection, and comparison strategies in support of conflict detection. Proceedings of the Human Factors and Ergonomics Society Annual Meeting. 2014; 58(1): 77–81.

4. Wang Y., Wang L., Lin S., Cong W., Xue J., Ochieng W. Effect of working experience on air traffic controller eye movement. Engineering. 2021; 7(4): 488–494.

5. Wolfe J.M., Brunelli D.N., Rubinstein J., Horowitz T.S. Prevalence effects in newly trained airport checkpoint screeners: Trained observers miss rare targets, too. Journal of vision. 2013; 13(3): 33–33.

6. Treisman A.M., Gelade G.A feature-integration theory of attention. Cognitive Psychology. 1980; 12(1): 97–136. https://doi.org/10.1016/0010-0285(80)90005-5

7. Duncan J., Humphreys G.W. Visual search and stimulus similarity. Psychological Review. 1989; 96(3): 433–58.

8. Wolfe J.M., Cave K.R., Franzel S.L. Guided search: An alternative to the feature integration model for visual search. Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance. 1989; 15(3): 419–33.

9. Ярбус А.Л. Роль движений глаз в процессе зрения. М.: Наука; 1965.

10. Rayner K. The 35th Sir Frederick Bartlett Lecture: Eye movements and attention in reading, scene perception, and visual search. Quarterly journal of experimental psychology. 2009; 62(8): 1457–1506. https://doi.org/10.1080/17470210902816461

11. McConkie G.W., Rayner K. The span of the effective stimulus during a fixation in reading. Perception & Psychophysics. 1975; 17: 578–86.

12. Bertera J.H., Rayner K. Eye movements and the span of effective vision in visual search. Perception & Psychophysics. 2000; 62: 576–85.

13. Saida S., Ikeda M. Useful field size for pattern perception. Perception & Psychophysics. 1979; 25: 119–25.

14. Underwood G., Humphreys L., Cross E. Congruency, saliency and gist in the inspection of objects in natural scenes. In: Van Gompel R.P.G., Fischer M.H., Murray W.S., Hill R.L., eds. Eye Movements. Elsevier, 2007: 563–79. https://doi.org/10.1016/B978-008044980-7/50028-8

15. Hunt A.R., Reuther J., Hilchey M.D., Klein R.M. The relationship between spatial attention and eye movements. In: Hodgson T., eds. Processes of Visuospatial Attention and Working Memory. Springer, Cham; 2019: 255–78. https://doi.org/10.1007/7854_2019_95

16. Williams D.E., Reingold E.M., Moscovitch M., Behrmann M. Patterns of eye movements during parallel and serial visual search tasks. Canadian Journal of Experimental Psychology. 1997; 51(2): 151–64. https://doi.org/10.1037/1196-1961.51.2.151

17. Klein R., Farrell M. Search performance without eye movements. Perception & Psychophysics. 1989; 46: 476–82. https://doi.org/10.3758/BF03210863

18. Vlaskamp B.N.S., Hooge I.T.C. Crowding degrades visual search. Vision Research. 2006; 46: 417–25. https://doi.org/10.1016/j.visres.2005.04.006

19. Ernst D., Wolfe J.M. How fixation durations are affected by search difficulty manipulations. Visual Cognition. 2022; 30(5): 339–53.

20. Rayner K., Fisher D.L. Letter processing during eye fixations in visual search. Perception & Psychophysics. 1987; 42: 87–100. https://doi.org/10.3758/BF03211517

21. Zelinsky G.J., Chen Y., Ahn S., Adeli H. Changing perspectives on goal-directed attention control: The past, present, and future of modeling fixations during visual search. In: Psychology of Learning and Motivation, Vol. 73. Elsevier; 2020: 231–86. https://doi.org/10.1016/bs.plm.2020.08.001

22. Cunningham C.A., Wolfe J.M. The role of object categories in hybrid visual and memory search. Journal of Experimental Psychology: General. 2014; 143(4): 1585.

23. Сеткин Н.С., Ломтатидзе О.В. Гибридный зрительный поиск при семантическом предъявлении цели: пилотное исследование. Мир педагогики и психологии. 2019; 7(36): 89–98.

24. Enns J.T., Rensink R.A. Influence of scene-based properties on visual search. Science. 1990, 247(4943): 721–3. https://doi.org/10.1126/science.2300824

25. Pomerantz J.R., Sager L.C., Stoever R.J. Perception of wholes and of their component parts: Some configural superiority effects. Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance. 1977, 3(3): 422–35. https://doi.org/10.1037/0096-1523.3.3.422

26. Zelinsky G.J. A theory of eye movements during target acquisition. Psychological Review. 2008, 115: 787–835.

27. Geisler W.S., Cormack L.K. Models of overt attention. In: Liversedge S., Gilchrist I., Everling S., eds. The Oxford handbook of eye movements. Oxford University Press; 2011: 439–54.

28. Näsänen R., Ojanpää H., Kojo I. Effect of stimulus contrast on performance and eye movements in visual search. Vision Research. 2001, 41: 1817–24. https://doi.org/10.1016/S0042-6989(01)00056-6