Perception

Research suggests that blind people are superior to sighted in echolocation, but systematic psychoacoustic studies on environmental conditions such as distance to objects, signal duration, and reverberation are lacking. Therefore, two experiments were conducted. Noise bursts of 5, 50, or 500 ms were reproduced by a loudspeaker on an artificial manikin in an ordinary room and in an anechoic chamber. The manikin recorded the sounds binaurally in the presence and absence of a reflecting 1.5-mm thick aluminium disk, 0.5 m in diameter, placed in front, at distances of 0.5 to 5 m. These recordings were later presented to ten visually handicapped and ten sighted people, 30–62 years old, using a 2AFC paradigm with feedback. The task was to detect which of two sounds that contained the reflecting object. The blind performed better than the sighted participants. All performed well with the object at < 2 m distance. Detection increased with longer signal durations. Performance was slightly better in the ordinary room than in the anechoic chamber. A supplementary experiment on the two best blind persons showed that their superior performance at distances > 2 m was not by chance. Detection thresholds showed that blind participants could detect the object at longer distances in the conference room than in the anechoic chamber, when using the longer-duration sounds and also as compared to the sighted people. Audiometric tests suggest that equal hearing in both ears is important for echolocation. Possible echolocation mechanisms are discussed.

Các nghiên cứu về che khuất đơn nhãn cho thấy rằng khả năng nhìn thấy một lưới hình sin một chiều không thay đổi khi có tiếng ồn che khuất được lọc sao cho chứa các thành phần quang phổ cách tần số không gian của lưới ít nhất hai quãng tám (Stromeyer và Julesz 1972). Trong nghiên cứu hiện tại, các hình ảnh lập thể điểm ngẫu nhiên đã được lọc băng tần trong miền Fourier hai chiều, và tiếng ồn che khuất của các băng tần tần số không gian khác nhau đã được thêm vào các hình ảnh lập thể đã lọc. Các băng tần tiếng ồn che khuất chứa năng lượng tiếng ồn có hiệu quả tương đương được chọn sao cho các băng này hoặc là chồng chéo với phổ hình ảnh lập thể hoặc cách nhau hai quãng tám. Trường hợp đầu tiên dẫn đến sự cạnh tranh nhị nhãn; tuy nhiên, trong trường hợp thứ hai, sự hợp nhất lập thể có thể được duy trì trong bối cảnh sự cạnh tranh nhị nhãn mạnh mẽ nhờ vào tiếng ồn che khuất. Phát hiện này cho thấy rằng các kênh được điều chỉnh theo tần số không gian không chỉ bị giới hạn ở các lưới một chiều mà còn hoạt động trên các mẫu hai chiều. Hơn nữa, các kênh tần số này được sử dụng trong sự lập thể và hoạt động độc lập với nhau, vì một số kênh này có thể đang trong trạng thái cạnh tranh nhị nhãn trong khi cùng lúc đó các kênh khác tạo nên sự hợp nhất. Các thí nghiệm chính về nhị nhãn được minh họa rõ ràng.

Một đặc điểm nổi bật trong việc xử lý khuôn mặt, so với các loại hình khác, là sự phụ thuộc lớn vào các tín hiệu cấu hình như mối quan hệ số đo giữa các đặc điểm. Để kiểm tra vai trò của tần số không gian thấp (LSFs) và tần số không gian cao (HSFs) trong việc xử lý cấu hình và đặc trưng, các đối tượng tham gia đã được trình bày với các bộ ba khuôn mặt được lọc để bảo tồn hoặc LSFs (dưới 8 chu kỳ trên độ rộng khuôn mặt), HSFs (trên 32 chu kỳ trên độ rộng khuôn mặt), hoặc toàn bộ phổ tần số. Họ được yêu cầu so khớp một trong hai khuôn mặt thăm dò với một khuôn mặt mục tiêu. Khuôn mặt thăm dò gây phân tâm khác với khuôn mặt mục tiêu ở mức cấu hình, đặc trưng, hoặc cả hai. Khi sự khác biệt nằm ở mức cấu hình, hiệu suất tốt hơn với khuôn mặt LSF so với khuôn mặt HSF. Ngược lại, với sự khác biệt về đặc trưng, một lợi thế hiệu suất mạnh mẽ đã được tìm thấy cho khuôn mặt HSF so với khuôn mặt LSF. Những kết quả này hỗ trợ vai trò thống trị mà LSFs đảm nhận trong việc xử lý cấu hình của khuôn mặt, trong khi việc xử lý đặc trưng chủ yếu phụ thuộc vào HSFs.

Việc phát hiện chuyển động đồng bộ so với tiếng ồn được sử dụng rộng rãi như một thước đo khả năng xử lý chuyển động thị giác toàn cầu. Để xác định các cơ chế não người liên quan đến hiệu suất này, hình ảnh cộng hưởng từ chức năng (fMRI) đã được sử dụng để so sánh hoạt động của não trong quá trình quan sát các điểm ngẫu nhiên chuyển động đồng bộ với việc quan sát tiếng ồn động tương đương về không gian và thời gian. Tỷ lệ đảo ngược chuyển động đồng bộ và tốc độ chuyển động đồng bộ (5 so với 20 độ/s⁻¹) cũng đã được so sánh. Sự khác biệt về hoạt động cục bộ giữa các điều kiện được phân tích bằng phương pháp lập bản đồ tham số thống kê. Hoạt động lớn hơn của chuyển động đồng bộ so với tiếng ồn đã được tìm thấy trong V5 và các vùng V3A giả thuyết, nhưng không ở V1. Ngoài ra, còn có các tâm hoạt động ở bề mặt dưới lưng của não, rãnh tương giữa và rãnh thái dương trên. Do đó, thông tin chuyển động đồng bộ có tác động khác biệt ở một số khu vực não thị giác ngoại ái. Tỷ lệ đảo chiều chuyển động chỉ cho thấy tác động yếu ở các khu vực nhạy cảm với chuyển động. V1 được kích hoạt tốt hơn bởi tiếng ồn hơn là bởi chuyển động đồng bộ, có thể phản ánh việc kích hoạt các nơ-ron có phạm vi chọn lọc chuyển động rộng hơn. Hoạt động này xảy ra ở vị trí phía trước hơn trong sự so sánh tiếng ồn với tốc độ nhanh hơn, cho thấy rằng 20 độ/s⁻¹ nằm ngoài phạm vi tốc độ của V1 trong việc đại diện cho trường thị giác trung tâm. Những kết quả này hỗ trợ việc sử dụng các bài kiểm tra đồng bộ chuyển động cho chức năng ngoại ái chứ không phải V1. Tuy nhiên, độ nhạy với sự đồng bộ chuyển động không bị giới hạn trong V5, và có thể mở rộng xa hơn so với dòng vỏ não lưng được định nghĩa cổ điển.

Các đối tượng con người có khả năng xác định giới tính của khuôn mặt với độ chính xác rất cao. Khi sử dụng những bức ảnh của người lớn, trong đó tóc đã được che kín bằng mũ bơi, các đối tượng đạt độ chính xác 96%. Các công trình nghiên cứu trước đây đã xác định một số chiều kích mà khuôn mặt của nam và nữ có sự khác biệt. Bài viết này mô tả một nỗ lực kết hợp các chiều kích này thành một chức năng duy nhất để phân loại khuôn mặt nam và nữ một cách đáng tin cậy. Các bức ảnh đã được chụp của 91 khuôn mặt nam và 88 khuôn mặt nữ ở góc nhìn chính diện và góc nghiêng. Chúng được đo lường theo nhiều cách: (i) khoảng cách đơn giản giữa các điểm chính trong bức tranh; (ii) tỷ lệ và góc được hình thành giữa các điểm chính trong bức tranh; (iii) khoảng cách ba chiều (3-D) được suy ra bằng cách kết hợp các bức tranh chính diện và nghiêng. Phân tích hàm phân biệt cho thấy rằng những chỉ số phân biệt tốt nhất được rút ra từ các phép đo khoảng cách đơn giản trong khuôn mặt chính diện (độ chính xác 85% với 12 biến) và khoảng cách 3-D (độ chính xác 85% với 6 biến). Kết hợp các phép đo từ mặt phẳng của bức ảnh với các phép đo 3-D đã tạo ra một chỉ số gần giống với hiệu suất con người (độ chính xác 94% với 16 biến). Hiệu suất của hàm phân biệt được so sánh với hiệu suất của những người nhận biết và phát hiện có mối tương quan, nhưng vẫn còn xa kết quả hoàn hảo. Sự khó khăn trong việc phát triển một chức năng đáng tin cậy để phân biệt giữa các giới tính được thảo luận với tham chiếu đến sự phát triển của các chương trình xử lý khuôn mặt tự động trong máy thị lực. Đã lập luận rằng các hệ thống như vậy cần phải tích hợp một sự hiểu biết về các kích thích nếu chúng muốn có hiệu quả.

Tài liệu có nhiều tuyên bố rằng 90% toàn bộ thông tin được sử dụng trong lái xe là hình ảnh. Bài báo này trình bày một thảo luận lý thuyết, tìm kiếm trích dẫn, và tổng hợp chứng cứ liên quan đến những tuyên bố như vậy. Các phát hiện cho thấy không chỉ chúng ta thiếu dữ liệu từ đó có thể rút ra ước lượng số liệu chính xác, mà chúng ta còn thiếu một hệ thống đo lường mà trong đó bất kỳ ước lượng số liệu nào sẽ có nghĩa. Do đó, mặc dù thông tin liên quan đến việc lái xe có khả năng chủ yếu là thông tin hình ảnh, nhưng bất kỳ tuyên bố nào về tỷ lệ phần trăm chính xác thuộc về thị giác đều là sớm. Việc phát tán các tuyên bố như vậy trong bối cảnh thiếu chứng cứ trực tiếp là một lời nhắc nhở rằng các nhà nghiên cứu nên cẩn thận khi đảm bảo tính hợp lệ của những tuyên bố mà họ truyền đạt.

Nhiều loài động vật không phải người và trẻ sơ sinh, trẻ em, người lớn có thể sử dụng thông tin hai chiều về tỷ lệ thay đổi kích thước góc để dự đoán các va chạm giữa bản thân và các vật thể hoặc bề mặt tiến tới. Tuy nhiên, những nghiên cứu hiện có chưa xác định thông tin nào được sử dụng khi các đối tượng quan sát các sự kiện tiếp cận được mô phỏng cung cấp thông tin hai chiều và thông tin ba chiều (khoảng cách và sự thay đổi khoảng cách), cùng với thông tin thị giác bậc thấp có trong các sự kiện tiếp cận thực tế. Ba thí nghiệm cho thấy, với những khả năng này, các phán đoán về thời gian va chạm của người lớn được dự đoán tốt nhất bởi các giá trị không gian-thời gian hai chiều, không thay đổi qua các kích thước vật thể, khoảng cách đi được, tốc độ tiếp cận và một số biến bậc thấp khác như kích thước góc tuyệt đối. Tuy nhiên, thời gian va chạm thường bị đánh giá thấp một cách đáng kể, với mức độ sai lệch tuyệt đối gia tăng theo thời gian thực tế đến va chạm. Các sai số lớn liên tục và sự mất đi tính tuyến tính trong phán đoán sau khoảng 10 giây thời gian tiếp xúc cho thấy rằng các mô hình hiện tại về hiệu suất của con người dựa trên việc sử dụng thông tin thời gian đến va chạm cần phải được điều chỉnh giả định về hiệu suất của người vận hành.

Các nghiên cứu trước đây về tìm kiếm thị giác trong lái xe gặp phải một số vấn đề: kích thước mẫu nhỏ, tập trung vào các tình huống thường ngày, và không kết nối được kết quả với các lý thuyết tâm lý học chung hơn. Nghiên cứu được báo cáo trong tài liệu này giải quyết những vấn đề này bằng cách ghi lại chuyển động mắt của một mẫu lái xe lớn khi họ xem những đoạn phim về các tình huống lái xe nguy hiểm và so sánh các phát hiện với những nghiên cứu chung hơn về sự cảm nhận cảnh. Các kích thích được phân loại theo loại đường được thể hiện và mức độ nguy hiểm hiện hữu trong các cảnh. Hai nhóm đối tượng tham gia, gồm năm mươi mốt tài xế trẻ mới có bằng lái đầy đủ và hai mươi sáu tài xế lớn tuổi có kinh nghiệm hơn. Các tình huống nguy hiểm được đặc trưng bởi việc thu hẹp tìm kiếm thị giác, thể hiện qua việc tăng thời gian cố định, giảm khoảng cách góc của các saccade và giảm độ biến thiên ở các vị trí cố định. Những hiệu ứng này tương tự như khái niệm ‘tập trung sự chú ý’ trong các tình huống chấn thương như được mô tả trong tài liệu về trí nhớ nhân chứng. Khi so sánh các loại đường, những con đường nông thôn ít phức tạp nhất thu hút thời gian cố định lâu nhất và khoảng cách saccade góc ngắn nhất, trong khi những con đường đô thị phức tạp về mặt thị giác hút sự tìm kiếm lớn nhất nhưng thời gian cố định lại ngắn nhất. Sự khác biệt giữa các nhóm đối tượng cũng xuất hiện. Những người lái xe mới có thời gian cố định lâu hơn so với những tài xế có kinh nghiệm, đặc biệt là trong các tình huống nguy hiểm. Những lái xe có kinh nghiệm cũng cố định ở vị trí thấp hơn và có độ biến thiên theo chiều dọc tại các vị trí cố định ít hơn so với những người mới.

Các lợi thế của việc giải quyết vấn đề tương tác stereo bằng cách áp đặt một giới hạn về độ lớn của các độ dốc sự khác biệt cho phép đã được xem xét. Bài báo chỉ ra cách mà việc áp đặt một giới hạn như vậy có thể cung cấp một sự cân bằng phù hợp giữa hai yêu cầu chính là khả năng phân biệt và khả năng xử lý một loạt bề mặt rộng. Tiếp theo, thiết kế của một thuật toán stereo rất đơn giản có tên là PMF được mô tả. Kết hợp với một số ràng buộc khác được sử dụng trong nhiều thuật toán stereo khác, PMF áp dụng một giới hạn về các độ dốc sự khác biệt cho phép là 1, một giá trị trùng với giá trị được báo cáo cho thị giác stereo của con người. Hiệu suất xuất sắc của PMF được minh họa qua một loạt các hình ảnh stereo tự nhiên và nhân tạo. Cuối cùng, những khác biệt giữa lý do lý thuyết cho việc sử dụng các độ dốc sự khác biệt để giải quyết các vấn đề tương tác stereo được trình bày trong bài báo và những vấn đề khác tồn tại trong tài liệu về thuật toán stereo được thảo luận.

Vấn đề được thảo luận là mối quan hệ giữa sự hoạt động của các neuron đơn lẻ trong các đường dẫn cảm giác và những cảm giác được trải nghiệm chủ quan. Các kết luận được hình thành thành năm tín điều sau:

Để hiểu chức năng của hệ thần kinh, cần xem xét các tương tác ở cấp độ tế bào, thay vì ở cấp độ vĩ mô hay vi mô, vì hành vi phụ thuộc vào mẫu tổ chức của các tương tác giữa các tế bào này. Hệ thống cảm giác được tổ chức để đạt được sự đại diện đầy đủ nhất có thể về kích thích cảm giác với số lượng neuron hoạt động tối thiểu. Các đặc điểm kích hoạt của các neuron cảm giác được khớp với các mẫu kích thích thừa trong quá trình trải nghiệm cũng như trong các quá trình phát triển. Tri giác tương ứng với hoạt động của một sự chọn lọc nhỏ từ rất nhiều neuron cấp cao, mỗi neuron tương ứng với một mẫu sự kiện bên ngoài có độ phức tạp tương đương với các sự kiện được biểu thị bằng một từ. Tần số xung cao trong những neuron này tương ứng với sự chắc chắn cao rằng đặc điểm kích hoạt hiện diện.

Sự phát triển của các khái niệm dẫn đến những tín điều suy diễn này, cơ sở thực nghiệm của chúng, và một số giới hạn của chúng sẽ được thảo luận.