Serial deployment of attention during visual search

byGeoffrey Woodman and Steven J. Luck (2003)

Présentation de Martine GermainÉtudiante à la maîtrise en sciences biomédicales

PSY6992

Plan de la présentation-Introduction-Description des modèles-Utilisation de la N2pc

Expérience # 1- méthode- Expérience de Woodman & Luck de 1999- résultats - discussion

Expérience # 2- méthode- résultats- discussion

-Discussion générale -Conclusion

Introduction

• La perception de plusieurs objets par le système visuel primaire fait intervenir des processus complexes, spécialement utiles lorsque l’on cherche quelque chose.

• Les scientifiques qui s’intéressent à ces processus,ont créées des tâches visuelles pour déterminer la façon dont le cerveau procède à l’identification de plusieurs éléments d’une même scène.

• Une tâche typique de recherche visuelle comprend une cible et plusieurs distracteurs et le but est de déterminer si la cible est présente ou absente lors de chaque essai.

• Deux théories sur le déploiement de l’attention ont été alors proposés.

Intro. (suite)1. ‘’Serial search’’ ou recherche en série où

l’attention est dirigée de façon spécifique sur un objet à la fois et passe rapidement d’un objet à l’autre.

2. Recherche en parallèle où l’on identifie plusieurs objets en même temps, on regarde plus un ensemble d’éléments à la fois.

Les conditions de la tâche vont influencer sur

l’utilisation d’un ou l’autre de ces processus.

• Sous certaines conditions, on détecte facilement la cible, peu importe le nombre d’items affichés.• Lorsque la cible ressemble beaucoup aux distracteurs, la difficulté augmente en même temps qu’on augmente le nombre de distracteurs.

Recherche en parallèle

Recherche en série ?

Deux types de modèles

• Recherche en série;– L’attention est focalisé sur un objet à la fois lorsque la tâche est ardue.– L’attention se déplace d’un item à l’autre à un taux qui varie en fonction de la

difficulté à discriminer la cible parmi les distracteurs.– Si la distinction est facile à faire, l’attention ne restera pas longtemps sur le

même item mais lorsque c’est difficile, le temps alloué à chaque item va augmenter.

• Recherche en parallèle;– L’attention est focalisé sur un ou plusieurs objets à la fois et ne peut pas changer

rapidement d’un objet à l’autre.– L’attention est flexible et va varier d’un set d’objets à un autre.– Le taux de variations des RT ne sera pas aussi linéaire que dans le cas d’une

recherche en série.– Ce type de recherche peut être le 1er stage et engendrer une recherche sériel.

Types de modèles (suite)

• Une fois qu’on objet a été identifié et rejeté comme distracteur, on n’y revient plus et dès qu’on a trouvé la cible on arrête.

Parallèle• L’identité de chaque objet est enregistrée en parallèle

avec d’autres et cette identité devient de plus en plus certaine avec le temps.

• La réponse est trouvée quand on a assez d’information sur la majorité des items pour confirmer la présence ou l’absence d’une cible.

Le but de cette étude est de faire une distinction claireentre ses deux modèles.

En série

Utilisation de la N2pc

• Le problème dans les recherches visuelles standard, c’est qu’on ne peut pas prévoir dans quel ordre les sujets vont débuter leur recherche et ca peut varier d’un stimulus à l’autre.

• Avec la N2pc, on a un moyen de déterminer où était dirigé l’attention à un moment donné.

• Particulièrement utile pour tester le modèle de recherche en série à cause de sa distribution latéralisé sur le scalp.– On la retrouve du coté contro-latérale à l’objet étudié.– Présente lors des tâches où il faut scruter avec attention les

items d’un stimulus.• Développer une méthode qui va forcer les participants à

éffectuer leurs recherches dans un ordre en particulier.

Expérience # 1

Méthode

• 12 participants (18 à 35 ans)

• 2 types de stimuli• StandardStandard avec 44 carrés noirs

• 2 carrés rouges– 1 près du point de fixation et l’autre éloigné du point de fixation

• 2 carrés verts– Idem aux rouges

• 50 % des essais avaient 2 couleurs différentes dans le même coté du champs visuel ou encore ‘’hémifield’’.• 50 % des essais avaient 2 couleurs identiques dans le même coté du champs visuel.

• ContrôleContrôle avec 46 carrés noirs• 1 carré rouge• 1 carré vert• Toujours situé dans un champs visuel opposé.Toujours situé dans un champs visuel opposé.• 50 % des essais, les 2 étaient situés proches du point de fixation.• 50 % des essais, les 2 étaient situés loin du point de fixation.

Taille des items : Cortical magnification factor

Les sujets vont spontanément accordé leur attention à l’item près du point de fixation en premier.

Exemple de stimulus

Tâche

• Durée de chaque stimulus = 3000 ms

• Intervalle inter-stimuli variait de 1800 à 2200 ms

• 20 à 30 essais pour la pratique

• 12 blocs de 96 essais chacuns

• Avant chaque bloc, on disait aux participants que la cible serait de couleur rouge ou verte (présentés en alternance).

• Index quand la cible était présente

• Majeur quand la cible était absente

• 77 % des essais étaient des stimuli standards

• 33 % des essais étaient des stimuli contrôles.

Expérience précédente de Woodman & Luck

Les différences sensorielles causés par la présence

d’une seule cible par coté ont pu contaminer les EEG. Différences intrinsèques dans le temps de traitement

des items proches versus des items éloignés.

Enregistrement EEG

• Système International 10-20 avec l’ajout de sites non standards, OL et OR.

• Réference située aux mastoïdes.

• Bande passante de 0.01-80 Hz

• Signaux digitalisés à 250 Hz

• Les mouvements oculaires ont été enregistrés et rejetés par la suite.

• Mesure de la N2pc;

– O1,O2,OL,OR,T5,T6

– 2 fenêtres; - 200-300 ms et 300-400 ms

Résultats pour les données comportementales

• Taux de réussite au-dessus de 93%

• Les RT ont été plus rapide pour les cibles près (M = 737 ms) que pour les cibles éloignées du point de fixation (M = 831 ms).•Les RT obtenus lors des essais standard avec cible proche était plus long que ceux des stimuli contrôles semblable.• Pas de différence significative entre les essais qui avaient des cibles proches vs éloignées.

Résultats

Quand les 2 cibles potentielles sont dans des champs opposés, N2pc est plus négative en contro-latérale pour les cibles possibles proches et apparaît plus tard pour celles éloignées.

La latéralisation ne diffère pas pour les cibles

possibles lorsque présentées dans le même champs visuel.

Il y a 100 ms entre les deux localisations de la

N2pc (A), il y a eu un changement rapide de

l’attention recherche en série.

Stimuli contrôles

• Pas de différence dans l’apparition (timing) de la N2pc entre les cibles éloignées et proches.

• Pas d’activité de la N2pc dans la deuxième fenêtre.

• L’argument sur les différences intrinsèques ne tient plus.

Discussion• La N2pc a rapidement changé d’hémisphère et leurs résultats sont

compatible avec la théorie de la recherche en série.• Par contre, comme les RT était plus court pour les items proches

lors des stimulus contrôles que lors des stimuli standard.• Certains peuvent conclure que la 2ième cible éloignée des stimuli

standard a été traitée de façon parallèle avec l’item plus rapproché, augmentant ainsi les temps de réaction pour ce type de stimuli.

• Explication: C’est possible que les sujets ont commencé par regarder du coté de l’item le plus éloignée lors de certains essais.

• Les sujets ont commencé par regardé l’item le plus proche pour ensuite passé à celui plus loin même quand le premier était la cible. Temps pour incorporer cette information.

suite

• Les résultats de la Figure 5 peuvent être expliqués par le modèle de recherche en parallèle aussi.

• L’attention est dirigée vers 2 cibles potentielles en même temps mais avec plus d’allocation de ressources sur la cible proche, pour ensuite passer à l’autre cible N2pc dans la 2ième fenêtre.

• Une 2ième expérience à donc été faite pour mesurer l’allocation de l’attention sur un item à la fois, indépendamment des autres items.

Expérience # 2

Méthode

• 12 nouveaux participants

Stimuli• 48 carrés noirs plus

– 2 carrés rouges

– 2 carrés verts

– 2 carrés bleus

– 2 carrés violets

• Pour chaque carré de même couleur;– 1 près, 1 loin du point de fixation

– 1 méridien vertical

– 1 méridien horizontal

• 8 blocs de 96 essais– Chaque couleur a été présenté deux fois

Exemple de stimulus

Même cible, même instructions

• La composante N2pc induite par l’item sur la ligne horizontale le sera seulement par celui-ci et non par la cible potentielle située sur la ligne vertical.

• Donc, quand une cible proche est sur la ligne horizontal et l’autre sur le méridien vertical, ca nous donne une mesure pure du temps d’attention alloué à cette cible proche et vice et versa.

• Modèle de recherche en parallèle prédit que la N2pc va commencé en même temps pour les 2 types de cibles et que l’onde va être plus grande pour l’item proche.

• Celui de la recherche en série prédit que l’attention va être dirigé sur l’item près en premier pour changer à l’item loin dans un deuxième temps.

Résultats

• On retrouve une N2pc qui est induite

par la cible possible latéralisé.• 2 fenêtres; 200-375 ms et 375-550 ms.• 150 ms de différence entre la N2pc induite par les cibles proches et celles éloignées.• Effet de la fenêtre de mesure retrouvé pour les 2 types de configuration de stimuli (A,B).

Résultats des données comportementales

• 94 % et plus de bonnes réponses.• Résultats meilleur pour les essais sans cibles que pour les essais avec cibles proches (99% vs 97.2%).•103 ms en moyenne de différence entre les cibles proches et éloignées.

-Les RT les plus rapides sont ceux où la cible était présente et proche.

- Compatible avec l’hypothèse

qu’on débute la recherche avec les items proches.

Discussion• Démontre de façon claire que l’attention a été dirigé

sur un un objet à la fois et non sur deux objets simultanément(‘‘overlap’’ était minimum).

• Cette expérience vient appuyer fortement le modèle de recherche en série.

• Le changement de l’attention de 150 ms est plus lent que lors de l’expérience un et des autres expériences faites par les auteurs.

• Cette lenteur peut s’expliquer par le bruit, par une estimation erronée du temps requis pour passer d’un item à l’autre du à la difficulté de la tâche.

Discussion générale

• C’est possible que d’autre tâche de recherche entraine un processus en parallèle plutôt qu’un processus sériel.

• L’attention peut changer rapidement, à l’intérieur de 100 à 150ms ce qui élimine la recherche en parallèle qui postule que l’attention ne peut pas changer aussi vite.

• De plus, les RT sont consistants avec l’apparition de la composante N2pc.

Conclusion

• Trois conditions sont nécessaires à l’utilisation d’une recherche en série;

• La tâche requiert une localisation précise des cibles.

• Les items doivent être densément répartis dans le stimulus.

• Une discrimination très précise est nécessaire.

• La plupart des études appuyant le modèle de recherche en parallèle ne remplissait pas ces trois conditions.

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