Parte 1: la integración transsacádica se basa en un recurso de memoria limitado

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Los movimientos oculares sacádicos provocan transformaciones a gran escala de la imagen que cae sobre la retina. En lugar de comenzar de nuevo el procesamiento visual después de cada movimiento sacádico, el sistema visual combina la información posterior al movimiento sacádico con información visual anterior a la función sacádica. Fundamentalmente, la contribución relativa de cada fuente de información se pondera de acuerdo con su precisión, de acuerdo con los principios de integración óptima. Razonamos que, si la entrada pre-sacádica se mantiene en un almacén de recursos limitados, como el trabajo visualmemoria, su precisión dependerá del número de elementos almacenados, así como de su prioridad atencional. Los observadores estimaron el color de los estímulos que cambiaron imperceptiblemente durante un movimiento sacádico, y examinamos dónde caían los informes en el continuo entre los valores anteriores y posteriores al movimiento sacádico. El sesgo hacia el color post-sacádico aumentó con el tamaño establecido de la visualización pre-sacádica, consistente con una mayor ponderación de la entrada post-sacádica a medida que disminuyó la precisión de la representación pre-sacádica. En un segundo experimento, investigamos si transsaccadicmemorialos recursos se asignan preferentemente a elementos priorizados por atención. Una señal de flecha indicaba que era más probable que se eligiera un elemento pre-sacádico para el informe. Como se predijo, las señales válidas aumentaron la precisión de la respuesta y las respuestas sesgadas hacia el color presacádico. Llegamos a la conclusión de que la integración transsacádica se basa en un limitadomemoriarecurso que se distribuye de manera flexible entre los estímulos pre-sacádicos.

Debido a que la agudeza visual humana es más alta en la fóvea y disminuye en función de la excentricidad, con frecuencia movemos los ojos para traer objetos de interés a la visión foveal de alta agudeza (Yarbus, 1967). Sin embargo, dirigir nuestra mirada hacia un lugar

significa necesariamente quitárselo a los demás. Para respaldar la percepción detallada y estable de la escena a través de los desplazamientos inducidos por el movimiento ocular, se ha propuesto que la información de fijaciones previas se puede usar para complementar la entrada foveal actual en un proceso conocido como integración transsacádica (Irwin y Andrews, 1996).

Debido a que la integración transsacádica se basa en información del pasado reciente para facilitar el desempeño en el presente, una hipótesis intuitiva es que el trabajo visualmemoriacontribuye al proceso (Aagten-Murphy & Bays, 2019; Irwin, 1991; Prime, Vesia, & Crawford, 2011). La memoria de trabajo se refiere al almacenamiento a corto plazo capaz de mantener una cantidad limitada de información en un estado activo para que esté disponible para el procesamiento cognitivo (Baddeley & Hitch, 1974). La idea de que la memoria de trabajo visual también podría respaldar los procesos de percepción no es nueva, ya que ya se ha implicado en la resolución de la percepción ambigua (Kang, Hong, Blake y Woodman, 2011; Scocchia, Valsecchi, Gegenfurtner y Triesch, 2013). , búsqueda visual (Desimone y Duncan, 1995) y sesgos de estímulo secuencial (Bliss, Sun y D'Esposito, 2017; Fritsche, Mostert y de Lange, 2017).

Información de objetos pre-sacádicos mantenida en funcionamiento.memoriapodría, con las transformaciones apropiadas para explicar el cambio retiniano inducido por el movimiento sacádico (Bays & Husain, 2007; Bridgeman, Van der Heijden, & Velichkovsky, 1994; Burr & Morrone, 2011), servir como una fuente adicional de información para mejorar la publicación -percepción sacádica. Investigaciones anteriores, es decir, como un promedio ponderado, tienen en cuenta la confiabilidad relativa de cada entrada (Oostwoud Wijdenes, Marshall y Bays, 2015). Al promediar el ruido independiente, la percepción integrada resultante puede mostrar una mayor precisión que cualquiera de las fuentes por sí sola (Ganmor, Landy y Simoncelli, 2015; Wolf y Schutz, 2015).

A pesar de su intuición, la evidencia directa de una participación del trabajo visualmemoriaen la integración transsacádica es escasa. Varios estudios han examinado el efecto de los movimientos sacádicos intermedios en las tareas de memoria de trabajo. Prime, Tsotsos, Keith y Crawford (2007) no observaron diferencias en una tarea de discriminación de cambios entre condiciones en las que se mantuvo o cambió la posición de la mirada entre presentaciones de estímulos posteriores, lo que sugiere que los movimientos sacádicos por sí mismos no afectan el funcionamiento del trabajo visual.memoriani reemplazarlo con un almacén transsacádico separado. Sin embargo, dos estudios que utilizaron métodos sensibles amemoriaprecisión (Melcher & Piazza, 2011; Schut, Van der Stoep, Postma, & Van der Stigchel, 2017; Shao et al., 2010) encontraron que hacer un movimiento sacádico a un elemento visual que era irrelevante para elmemoriala tarea perjudicó la precisión de recuperación posterior para la matriz de memoria, con una disminución del rendimiento equivalente a aumentar el tamaño del conjunto de contenidos de la memoria de trabajo en un elemento (Schut et al., 2017). Esto sugiere que la asignación de recursos de memoria al objetivo sacádico es obligatoria.

integración transsacádica, pero también es consistente con el uso de trabajo visualmemoriapara facilitar otros procesos perceptuales o cognitivos, por ejemplo, para facilitar la búsqueda visual (Oh & Kim, 2004; Woodman & Luck, 2004) o cambios de atención después de la sacada (Hollingworth & Matsukura, 2019).

Hasta la fecha, la evidencia más directa que respalda la participación de trabajadoresmemoriaen la integración transsacádica proviene de un estudio de Stewart y Schütz (2018). Al igual que en estudios anteriores, estos autores observaron ventajas en el rendimiento transsacádico en la estimación de un solo estímulo que estaba cerca de las predicciones basadas en la integración óptima de la entrada pre y post sacádica. Sin embargo, cuando colocaron la misma tarea dentro del período de mantenimiento de un trabajo visual típico de un elementomemoriatarea, no encontraron un beneficio significativo en el rendimiento sobre la mejor vista individual del estímulo (pre o post-sacádica). En otras palabras, la introducción de una carga de memoria de trabajo visual eliminó la evidencia de integración transsacádica. Aunque este resultado sugiere fuertemente la disponibilidad de trabajomemoriaes importante para obtener los beneficios de la integración, el diseño de doble tarea deja incierto su papel exacto. Además, el hallazgo de que una carga de memoria de un elemento abolió casi por completo la integración transsacádica es inesperado, dada la amplia evidencia de que múltiples elementos pueden mantenerse simultáneamente en funcionamiento.memoria(ver también Melcher, 2009; Melcher & Fracasso, 2012 para evidencia de que otros efectos transsacádicos tienen capacidades mayores que uno).

Una de las características definitorias del trabajo visualmemoriaes que la información que puede contener es muy limitada (Alvarez & Cavanagh, 2004; Cowan, 1998; Luck & Vogel, 1997). En las tareas de informes analógicos, este límite se manifiesta como una disminución en la fidelidad del recuerdo a medida que aumenta el número de elementos en la memoria (Ma, Husain y Bays, 2014; Schneegans, Taylor y Bays, 2020; van den Berg, Shin, Chou, George , & Ma, 2012; Zhang & Luck, 2008). Además, trabajandomemoriala asignación es flexible, por lo que los recursos pueden dirigirse preferentemente a elementos particulares en función de la prioridad del comportamiento (Bays, 2014; Bays & Husain, 2008; Oberauer & Lin, 2017; Schmidt, Vogel, Woodman & Luck, 2002; Yoo, Klyszejko, Curtis , & Ma, 2018). En este estudio, investigamos cómo la asignación de trabajomemoriaa elementos pre-sacádicos influye en la integración transsacádica. Para obtener una estimación sensible y graduada de trabajomemoriaasignación, utilizamos la ponderación relativa de las entradas pre y post sacádicas en la estimación del color de un elemento como nuestra principal medida de rendimiento. Con base en estudios previos (Ganmor, Landy y Simoncelli, 2015; Oostwoud Wijdenes et al., 2015; Wolf y Schutz, 2015), esperábamos que esta ponderación reflejara la confiabilidad relativa de la información anterior y posterior a la sacádica.

Experimento 1:

Aquí, investigamos si la integración transsacádica depende de un recurso limitado mediante la manipulación del tamaño del conjunto pre-sacádico. Si el papel del trabajo visualmemoriaen la integración transsacádica es almacenar la entrada pre-sacádica, esperaríamos que la calidad de la información disponible para la integración disminuya a medida que aumenta el número de elementos en la imagen pre-sacádica. Para probar esta predicción, presentamos a los observadores con uno a cuatro discos de colores en su visión periférica antes de incitarlos a ejecutar un movimiento sacádico horizontal más allá de la matriz de estímulo. Durante el movimiento sacádico, todos menos uno de los discos desaparecieron y el color del disco restante cambió ligeramente. Se pidió a los participantes que informaran el color de este disco y utilizamos la distribución de sus respuestas en relación con los colores pre y post sacádicos para evaluar el peso asignado a cada entrada. Debido a que el cambio de color fue pequeño y ocurrió mientras el ojo se movía, esperábamos que la mayoría de los participantes no lo notaran. Probamos esta suposición en un informe estructurado después del experimento.

Métodos

Participantes

Catorce participantes (9 mujeres) con edades entre 20 y 35 años (media=24.7) participaron en el experimento 1.

Figura 1. Ejemplo de secuencia de prueba en el experimento 1 (no a escala), para una prueba con tamaño de conjunto tres. Los círculos rojos discontinuos representan fijaciones de la mirada. La flecha roja discontinua representa el vector sacádico. El estímulo cambió tan pronto como la mirada cruzó la línea media vertical de la pantalla. El cambio de color se exagera con fines ilustrativos.

Los participantes informaron agudeza visual normal o corregida a normal. La visión del color normal se aseguró mediante una prueba de detección (Ishihara, 1972) realizada antes del estudio. Los participantes fueron ingenuos en cuanto al propósito del experimento y fueron compensados ​​con un pago de £10/hora. Los experimentos fueron aprobados por el Comité de Ética de Investigación en Psicología de Cambridge.

Se obtuvo el consentimiento informado de acuerdo con la Declaración de Helsinki.

Aparatos y estímulos

Los estímulos se presentaron en un monitor Asus ROG PG279Q de 27 pulgadas (frecuencia de actualización de 144 Hz, 2560 × 1440 píxeles, modo ULMB y Overclocking desactivado)

a una distancia de visualización de 60 cm. El fondo de la pantalla fue negro (0,3 cd/m2) durante todo el experimento. La posición de los ojos se rastreó en línea usando un EyeLink 1000 montado en el escritorio (SR Research). La generación y presentación de estímulos se implementaron en Matlab utilizando la caja de herramientas de psicofísica (Kleiner, Brainard y Pelli, 2007). El código personalizado usó el temporizador de eventos de alta precisión del conjunto de chips de PC para sincronizar la pantalla y el rastreador ocular, que se muestreó de forma asíncrona a 1000 Hz. Medimos un retraso de entrada medio (definido como el intervalo entre una solicitud de software para actualizar la pantalla y el 90 por ciento del cambio de luminancia deseado completado) de aproximadamente 11 ms, en consonancia con los valores informados anteriormente para esta pantalla (Fabius, Fracasso, Nijboer y Van der Stigchel, 2019; Zhang et al., 2018).

Diseño y procedimiento

La secuencia de prueba se ilustra en la Figura 1. Cada prueba comenzó con la presentación de un punto de fijación gris (diámetro 0.5 grados de ángulo visual, 71.3 cd/m2) contra un fondo negro uniforme (0 .3cd/m2). Según la dirección del movimiento sacádico, el punto de fijación aparecía 6 grados a la izquierda o a la derecha del centro de la pantalla. Se presentaron cuatro letras (A, B, C y D) en las posibles ubicaciones del estímulo, ubicadas en un círculo imaginario de 4 grados de radio centrado en el punto de fijación, en posiciones angulares (–60 grados, –20 grados, más 20 grados). , y más 60 grados) donde

0 grados está en dirección horizontal hacia el centro de la pantalla. Después de que la fijación se haya mantenido dentro de los 2 grados del punto de fijación durante un período de

500 ms, apareció un segundo punto (el objetivo sacádico) con un desplazamiento horizontal (y, por lo tanto, una amplitud sacádica requerida) de 12 grados desde el primer punto de fijación. Este punto indicaba la ubicación a la que los observadores tenían que realizar movimientos sacádicos una vez recibida la señal. Tenga en cuenta que no fue posible organizar las cuatro ubicaciones de estímulo para que estuvieran simultáneamente equidistantes de los puntos de fijación pre-sacádico y post-sacádico. Elegimos hacer que las cuatro posiciones fueran equidistantes de la fijación pre-sacádica, con el resultado de que las posiciones A y D estaban más alejadas del punto de fijación post-sacádica que B y C (10,0 grados vs.

Después de 500 ms de fijación adicional, las letras fueron reemplazadas por uno, dos, tres o cuatro discos de colores (1 grado de diámetro). Los colores se extrajeron aleatoriamente de un círculo en el espacio CIELAB (L=74, origen en a=b=0, radio 40). Para tamaños de conjunto de uno a tres, las posiciones desocupadas se eligieron al azar, se equilibraron entre pruebas y se llenaron con puntos grises de marcador de posición (0,3 grados de diámetro) para reducir la incertidumbre espacial. Esta exhibición presacádica se presentó durante 1000 ms. Después de otros 1000 ms, el punto de fijación original desapareció y se reprodujo un pitido al mismo tiempo,

Indicar al participante que haga un movimiento ocular hacia el objetivo sacádico lo más rápido posible.

Una vez que la mirada cruzó la línea media vertical de la pantalla, todos menos uno de los elementos pre-sacádicos (ubicación compensada entre ensayos) fueron reemplazados por puntos de marcador de posición. El color del elemento restante (es decir, post-sacádico) se desplazó en el sentido de las agujas del reloj (CW) o en el sentido contrario a las agujas del reloj (CCW) 25 grados en el círculo de color. La dirección de este cambio se eligió al azar. El elemento post-sacádico se mostró hasta 300 ms después de que el software de seguimiento ocular detectara el desplazamiento sacádico.

elemento post-sacádico, apareció una rueda de color (5 grados de diámetro; girada al azar) alrededor del punto de fijación post-sacádico. En el centro de la rueda se mostraba una letra que indicaba la posición del elemento post-sacádico. Se instruyó a los participantes para que hicieran clic en el color de la rueda que mejor coincidía con el color recordado del elemento indicado por la letra. Las letras se usaron como una pista que no enmascaraba para indicar qué elemento informar; aunque la letra siempre indicaba el elemento que permanecía visible después del movimiento sacádico, la prueba piloto reveló que los participantes a menudo no sabían que uno de los elementos se mostraba durante más tiempo que la rueda de colores, la señal de la letra central se reemplazó con un disco (1 grado de diámetro ) que indicaba el color debajo de la posición actual del mouse. Después de que se registró una respuesta, la rueda fue reemplazada por el punto de fijación presacádico, iniciando la siguiente prueba.

2 grados desde el punto de fijación presacádica en cualquier momento antes de la sacada, si no se había iniciado una sacada en 500 ms después de la desaparición del punto de fijación presacádica, si la sacada aterrizó más allá de

2,5 grados desde el punto de fijación post-sacádico, si el movimiento sacádico duró más de 150 ms, o si se notificó un parpadeo antes de que apareciera la rueda de colores. Cuando se abortaba una prueba, se mostraba un mensaje de retroalimentación para

2 segundos en el centro de la pantalla y se agregó una prueba de la misma condición experimental al final del bloque.

Los observadores completaron 480 ensayos exitosos distribuidos en cuatro bloques de 120 ensayos cada uno. Dentro de cada bloque, el tamaño del conjunto y la ubicación del elemento informado se intercalaron aleatoriamente. Cada sesión comenzó con un bloque de práctica en el que los participantes fueron capacitados en el componente de movimiento ocular del experimento. En esta tarea de práctica, el informe de color se reemplazó por comentarios sobre si la sacada había cumplido con todos los requisitos experimentales. Los mensajes de error fueron explicados verbalmente por el experimentador cuando se desencadenaron. La práctica continuó hasta que los participantes se sintieron seguros con el aspecto oculomotor de la tarea.

Análisis

Las principales medidas de interés fueron el sesgo y la dispersión de las respuestas de color en relación con el color pre y post sacádico del elemento sondeado. Los estimamos como la media circular y la desviación estándar circular (DE), respectivamente. Para este propósito, rotamos y reflejamos los valores de color informados, de modo que 0 grados correspondían al color pre-sacádico y los valores positivos estaban en la dirección del color post-sacádico.

Debido a que las respuestas se reflejaron en la mitad de los ensayos, cualquier sesgo de respuesta CW o CCW general se contrarrestó y no pudo haber afectado el cálculo de la media circular; sin embargo, tal sesgo de respuesta tendería a inflar las estimaciones de la

SD circular. Para abordar esto, después de rotar las respuestas, pero antes de reflejarlas para hacer que el color post-sacádico sea positivo (como se describió anteriormente), restamos el sesgo de respuesta general para cada participante, calculado como la media circular de los ensayos. Esta operación se aplicó solo al estimar SD circular, pero tenga en cuenta que no tendría ningún efecto en las estimaciones de la media circular.

Las pruebas estadísticas de hipótesis se realizaron utilizando ANOVA bayesiano y pruebas t bayesianas en JASP (JASP Team, 2020) con priores predeterminados. Los resultados con un BF10 de cinco indican que la fuerza de la evidencia para una diferencia es cinco veces mayor que la fuerza de la evidencia para ninguna diferencia. Por el contrario, un BF01 de cinco indica la misma solidez de la evidencia que no favorece la diferencia.