S.Yantis & J. Jonides: Abrupt Visual Onsets and selective Attention: Evidence from Visual Search
Abstract Die Autoren nehmen an, dass abrupter onset in
einem visuellen Display die Aufmerksamkeit einfängt. Ein abruptes onset item
verfüge über einen Verarbeitungsvorprung bezüglich items, die diese Eigenschaft nicht
hätten.
Einleitend ein kurzer Ueberblick über einige
Forschungsergebnisse aus dem Bereich der visuellen Forschung im Zusammenhang mit
Aufmerksamkeit
Im heutigen Artikel von Yantis und Jonides geht es um die
Stimuluseigenschaft "abruptness of onset", also um das plötzliche Auftreten
eines Stimulus. Die Wahl dieser Eigenschaft, "abrupt onset", ist nicht
zufällig. Zahlreiche Beispiele belegen, dass die visuelle Suche intuitiv durch eine
distale Stimuluseigenschaft gelenkt wird. Fälle, in denen aufblitzendes Licht unsere
Aufmerksamkeit auf sich zieht, illustrieren das gut, denkt beispielsweise an eine
Ambulanz. 1966 haben Enroth & Robsen, in der Retina der Katze, zwei unterschiedliche Klassen von Ganglionzellen identifiziert: die sogenannten Y- oder "transient cells, deren Feuerungsfrequenz bei einem abrupten Auftreten oder Verschwinden eines Stimulus ansteigt und im Gegensatz dazu die sogenannten X- oder "sustained cells", die während der ganzen Dauer des Stimulus kontinuirlich feuern. Verschiedene andere Forscher haben diese elektrophysiologischen Erkenntnisse später erweitert. Die beiden Zelltypen unterscheiden sich in verschiedener Hinsicht: Cleland, Fukada & Saito haben beispielsweise 1971
entdeckt, dass die rezeptiven Felder der transienten Zellen, eine grössere
"Umgebung" haben und sensibler auf schnelles Flackern oder auf Bewegung
reagieren als die sogenannten sustained cells. Fukada & Stone haben 1974 herausgefunden, dass die
Konzentration der rezeptiven Felder der sustained cells in der Fovea am höchsten ist,
während die rezeptiven Felder der transienten Zellen gleichmässig um die Retina
angeordnet sind. Andere Forscher haben mit sogenannt psychophysikalischen Prozeduren ähnliche Erkenntnisse gewonnen. Kulikowski & Tolhurst (1973) haben 2 visuelle Schwellen für zeitlich modulierte Raster unterschieden: - den Kontrast bei welchem das Flackern wahrgenommen werden
konnte Die Wahrnehmung des Flackerns nahm bei hoher räumlicher
Frequenz und niedriger zeitlicher Modulation stark ab.
Zusammenfassend kann man sagen, dass all diese Beispiele
darauf hinweisen, dass abrupter onset einen speziellen Status im visuellen System hat. In einem Experiment waren 8 Sternchen horizontal, in einer Reihe, vor der Versuchsperson angeordnet. Bei Beginn des Versuchs verschwanden 7 davon und die Versuchsperson musste eine sakkadische Augenbewegung zum übriggebliebenen Sternchen machen. Die Latenz ( also die durch die Nervenleitung bedingte Zeit zwischen Reizeinwirkung und Reaktion) der Augenbewegung in der no-onset Bedingung wurde verglichen mit der in der onset- Bedingung, in welcher ein einzelnes Target plötzlich auf einem zuvor leeren Displayfeld erschienen war. Die Vpn waren alle in der onset Bedingung schneller: Dieser Unterschied nahm zu, je komplexer die Entscheidung bezüglich des Stimulus war, das heisst ob dieser nur entdeckt und lokalisiert werden musste oder ob er kategorisiert werden musste. Ebenfalls erwähnenswert ist in diesem Zusammenhang das
quantitative Informationsmodell von "Krumhansel" von 1982: Breitmeyer & Ganz (1976) behaupteten,dass das transiente System auf abrupte Veränderungen in der Peripherie reagiert (z.B. auf Flackern) und so Teil eines "Frühwarnsystems" bildet, welches den Organismus orientiert und dessen Aufmerksamkeit auf Orte im visuelle Raum richtet, die möglicherweise neue Informationen enthalten. Keine dieser Studien, die ich jetzt erwähnt habe misst
aber genau in welchem Ausmass abrupter onset die Aufmerksamkeit auf sich zieht. Es genügt
nicht einen einzelnen abrupten onset mit mehreren zu vergleichen, sondern es geht darum,
dass ein einzelner abrupter onset inmitten anderer irrelevanter, nicht abrupter items die
Aufmerksamkeit auf sich zieht. Eine Möglichkeit, diese Einnahme der Aufmerksamkeit zu
konzeptualisiseren, ist die Vorstellung der Ueberwachung mehrere visueller Kanäle. So können eigentlich 2 Muster entstehen: Wie stehen nun diese Muster miteinander in Beziehung? Damit kommen wir jetzt zum Experiment 1, welches einen
Aspekt dieser Hypothese testet, namentlich die Geschwindigkeit mit der Aufmerksamkeit auf
die relevanten Stimuli gelenkt wird. Bei jedem Durchgang trat genau 1 item abrupt auf, wobei die
übrigen items mit der modifizierten "no- onset" Prozedur präsentiert wurden:
Modifiziert heisst, dass die maskierten items graduell (konkret in einer Serie von 4
Helligkeitsabnahmen) enthüllt wurden.(Die Absicht hinter dieser graduellen Entfernung der
Maske bestand darin, die Möglichkeit zu verringern, dass die Aufmerksamkeit durch ein
abruptes offset vereinnahmt wird). Methode: Bei den Versuchspersonen handelte es sich um 18
Studenten der Michigan Universität. Die Versuchspersonen konnten mehrere Fehler machen: Wenn eine solche falsche Antwort gegeben wurde ertönte ein
Beep. Dann erlöschte der Display und nach 1,000ms begann der nächste Versuch. Die
Reaktionszeit wurde vom onset des abrupten Stimulus an gemessen (d.h. sobald die
Entfernung der Maske beendet war). Zum Versuchsdesign: Die beiden Hauptvariablen Versuchstyp und Displaygrösse
wurden vollständig gekreuzt. Die 3 Versuchstypen waren: Die Hälfte der Versuche in jeder Session erforderte eine
positive Antwort, die andere Hälfte eine negative. Zu den Resultaten: Generell kann man sagen, dass die Fehlerraten am 2. Tag tiefer sind als am 1. und leicht höher waren wenn die Setgrösse vier war. Und sie waren grösser wenn das Zielitem no- onset war als wenn es onset war. Diese Fehlerraten korrelierten positiv mit der Reaktionszeit (r= .23). Dann wurde eine Varianzanalyse durchgeführt, wobei die
abhängige Variable die Reaktionszeit war. Die Faktoren waren: Hochsignifikant ist die Interaktion Versuchstyp und Displaygrösse herausgekommen. Die durchschnittliche Reaktionszeit am Tag 2 (als Funktion
der Displaygrösse) war beim "abrupten onset" und einer Displaygrösse von 4
kaum höher als bei einer Displaygrösse von 2. Die Grösse des Displays spielt also kaum
eine Rolle. Yantis & Jonides haben dann nach einem Modell gesucht, um ihre Daten zu interpretieren. Sie haben ein quantitatives Modell vorgeschlagen: das sog. Abrupt Capture Model. Dieses basiert auf der Feststellung, dass abrupter onset die Aufmerksamkeit auf sich zieht und zwar so: Wenn im Display ein einzelnes Item erscheint, verschiebt sich die Aufmerksamkeit zuerst auf dieses und wird analysiert. Handelt es sich dabei um das Target so hört die Verarbeitung auf. Handelt es sich nicht um das Target so geht die Verarbeitung für alle andern Items im Display seriell weiter bis ein Target identifiziert werden kann oder bis die Analyse des Display vollständig ist. Der kritische Punkt bei diesem Modell ist, dass ein abrupter onset Kontrolle über die Verteilung der Aufmerksamkeit ausübt, sodass dieses abrupte onset Item die Aufmerksamkeit auf sich zieht. Das Experiment von Yantis & Jonides hat genau diesen Tatbestand reflektiert: nämlich die starke Verringerung des Display- Grösseneffekts wenn das Target abrupt aufgetreten ist.
Experiment 2 Die unabhängige Variable im ersten Experiment war die Art des Auftretens der Stimuli (=onset type). Die Schlüsse, die aus den Resultaten dieser Studie gezogen wurden unterlagen der Annahme, dass ein gradueller no-onset für die Wahrnehmung nicht unbedingt schwieriger sei als ein abrupter onset. Dies ist jedoch nicht erwiesen. Wenn man davon ausgeht, dass der Effekt eines abrupten onsets darin besteht, alle Aufmerksamkeit zu sammeln wenn diese noch nicht auf den Ort des abrupten Erscheinens des Stimulus gerichtet ist, dann sollte der Vorteil eines plötzlich erscheinenden Items vermindert werden oder gar verschwinden falls die Aufmerksamkeit im Voraus angemessen/richtig gerichtet wurde. Tatsächlich könnten die Versuchspersonen in einem solchen Fall Nutzen aus einer vorherigen graduellen target Enthüllung ziehen und so eine bessere Leistung bei no-onset Stimuli erbringen. Wenn der Vorteil des abrupten Erscheinens, wie im ersten Experiment beobachtet wurde, nicht auf Faktoren der Aufmerksamkeit zurückzuführen ist, so müsste dieser eigentlich bestehen bleiben, wenn die Aufmerksamkeit bereits im Voraus auf etwas gerichtet wird. Zu diesem Zweck wurde ein zweites Experiment vorbereitet, welches dies belegen sollte. Die Probanden musste jeweils einen Buchstaben erkennen, welcher an einer für sie bekannten Stelle dargeboten wurde. Entweder wurden die Stimuli via abrupten onset oder via no-onset Methode gezeigt. Methode: 20 Studenten mit normaler Sehfähigkeit nahmen an einer einzigen 30-minütigen Sitzung teil. Bedingung: Sie durften im ersten Experiment nicht teilgenommen haben. Gerät und Stimulus: Die Grundausstattung vom ersten Experiment wurde beibehalten, nur dass jetzt noch ein Gerät dazu kam, welches die Augenposition bestimmen konnte. Die Augenposition wurde zu Beginn jedes Durchgangs neu geeicht. Eine erneute Kalibration (=Eichung) wurde beim Bemerken eines Abweichunungswinkels von 2° vorgenommen. Da der Apparat nur horizontale Bewegungen messen konnte, wurden Augenbewegungen nach oben oder nach unten hin nicht berücksichtigt. Die trials sind deshalb so aufgeteilt, dass zwischen jenen mit vertikaler Lokalisation auf dem display und jenen mit nicht vertikaler display location unterschieden werden konnte um so Ergebnisse zu vermeiden, welche auf unentdeckte Augenbewegungen in vertikaler Richtung basieren.
Durchführung: Der Zielstimulus erschien für 1000 ms am Fixationspunkt. Danach wurde dieser durch ein Fixationskreuz ersetzt, welches während des ganzen Durchgangs zu sehen war. Nach weiteren 150 ms erschien ein Rechteck an einer der möglichen sechs Stellen (=display locations). Während eines no-onset Durchgangs war der Indikator ein block figure 8 und während eines onset Durchgangs bestand der Indikator aus sechs Punkten. Der Indikator wurde während 1000 ms gezeigt. Der Unterschied zwischen den beiden Durchgangstypen bestand darin, dass in einem no-onset Durchgang die irrelevanten Segmente innerhalb 80 ms zu verschwinden begannen und so das Item graduell enthüllten, wie dies im ersten Experiment der Fall war, während in einem onset Durchgang alle 6 Punkte zur gleichen Zeit zu verschwinden begannen (auch innerhalb von 80 ms). Als alle 6 Punkte verschwunden waren, wurde das Item abrupt an dieser Stelle gezeigt und blieb solange präsent, bis von der Versuchsperson eine Antwort gegeben wurde. 1000 ms wurde gewartet, bis dann der nächste trial begann. Während des ganzen trials wurden die Probanden gebeten, ständig das Fixationskreuz zu betrachten. Die Versuchspersonen wurden angehalten so schnell wie möglich zu antworten und dabei möglichst keine Fehler zu machen. Die Reaktionszeit wurde wie im ersten Experiment auch schon, direkt nach dem Ende der Verschleierung oder nach dem abrupten onset gemessen. Design: Alle fünf Buchstaben (=E, H, P, S und U) dienten gleich oft als Zielstimulus. Genau wie jeder Buchstabe gleich oft an den verschiedenen Stellen zu sehen war. Zwei Blocks mit je 30 Durchgängen wurden mit dem abrupten onset durchgeführt und zwei mit der no-onset Methode. Die Hälfte der Versuchspersonen durchlief die Reihenfolge ONON und die andere Hälfte die Bedingung NONO. Resultate und Diskussion: In 8,7% der Fälle wurden Augenbewegungen registriert, welche wohl auf unabsichtliche Kopfbewegungen zurückzuführen sind. Alle trials, welche solche Bewegungen enthielten wurden aus den Berechnungen gestrichen. Die durchschnittliche Fehlerrate über alle Bedingungen hinweg lag bei 7,2%. Diese Erhöhung gegenüber dem ersten Experiment glauben die Forscher auf die nicht vorhandene Übung der Versuchspersonen zurückführen zu können. Alles in allem waren die Probanden in jenen Durchgängen weniger genau, mit denen sie begonnen hatten. Sie hatten also höhere Reaktionszeiten und gaben mehr falsche Antworten. Deutlich zu erkennen sind die Übungseffekte: Die Versuchspersonen waren in dieser Bedingung am schlechtesten, mit der sie begonnen hatten. Sie waren signifikant besser, wenn sie mit einem onset Block begannen als mit einem no-onset. Die Versuchspersonen waren im Schnitt um 10,6 ms schneller, wenn das display item graduell in der no-onset Methode erschien (nach Todd & Van Gelder), als wenn es via abrupt onset dargeboten wurde. Zudem waren die Versuchspersonen schneller im Entscheiden, wenn der Stimulus tatsächlich vorhanden war, als wenn er falsch war. Trotzdem war der Haupteffekt der Art des Erscheinens (onset type) nicht signifikant. Die Analysen wurden noch einmal durchgeführt ohne die vertikalen trials miteinzubeziehen (target erschien direkt oberhalb oder unterhalb des Fixationspunktes. Durchgang, wo keine Augenbewegungen hätten beobachtet werden können). Die Resultate blieben dieselben: Positive Reaktionen waren schneller als negative, jedoch nicht signifikant. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass wenn die Aufmerksamkeit im voraus gelenkt wird, dass dann kein Vorteil für den abrupten onset gegenüber dem graduellen no-onset besteht. Die Resultate, welche die Forscher im ersten Experiment erhielten können also nicht auf perzeptuelle oder auf sensorische Faktoren zurückgeführt werden. Jedoch kann man annehmen, dass die Resultate mit Hilfe des abrupt capture model erklärt werden können. Zur Erinnerung: Dieses Modell geht davon aus, dass wenn ein einzelner Stimulus auf dem display erscheint, dass dann die Versuchsperson diesen untersucht. Handelt es sich dabei um das target, stopt die Verarbeitung. Handelt es sich beim Stimulus jedoch nicht um das target, so geht die Verarbeitung (seriell) so lange weiter, bis das target identifiziert werden konnte oder bis alle Stimuli auf dem display bearbeitet wurden. Todd & Van Gelder berichten in ihrer Arbeit von 1979 jedoch etwas anderes. Sie gehen davon aus, dass die Versuchspersonen aus precues Informationen über die Lokalisation des nachfolgenden Stimulus entnehmen könnten. Todd & Van Gelder überlegten sich dabei folgendes: Die Probanden in den Experimenten (von Todd & Van Gelder) sollten fähig sein, ihre Aufmerksamkeit auf den precue lenken zu können und folglich die Differenz der Reaktionszeiten zwischen den onset und der no-onset Bedingungen verringern. Die Resultate zeigten jedoch etwas Gegenteiliges: Todd & Van Gelder fanden einen sehr grossen Effekt der Art der Darbietung (= onset type) bei trials, welchen ein precue vorausging. Ein Grund dafür könnten die cues selber sein, da sie nur teilweise valide waren. In 25% der trials erschien der Stimulus nämlich an einer vorher nicht angezeigten Stelle (= not precued). Folglich sollten diese Experimente von Todd & Van Gelder nicht als effektive Manipulation der Aufmerksamkeit betrachtet werden. Dass die Reaktionszeiten der no-onset Bedingung im Schnitt nur 10,6 ms kleiner waren als in der onset Bedingung ist folgendermassen zu erklären: Man könnte zwar annehmen, dass die no-onset Stimuli 80 ms vor den onset Stimuli bearbeitet werden konnten, da sie ja auch 80 ms vor der eigentlichen Messung der Reaktionszeiten gezeigt wurden. Zwei Gründe sprechen jedoch dagegen: Erstens konnten die Probanden die no-onset Stimuli nicht schon 80 ms vor der Zeitnahme erkennen. Die Stimuli wurden für die Versuchspersonen erst etwa 20-40 ms vor der Zeitnahme erkennbar. Zweitens kann man annehmen, dass die Bearbeitung für onset Items tatsächlich schneller vorangeht als für no-onset Items nachdem der Effekt dieser gelenkten Aufmerksamkeit minimiert wurde. Demzufolge ist der Vorteil eines vorhergehenden Stimulus für die Lokalisation des folgenden gar nicht so gross wie man vielleicht annehmen könnte. Wichtig ist hier jedoch die Tatsache, dass dieser Vorteil der onset Stimuli verschwindet, wenn die Aufmerksamkeit im Voraus eines plötzlichen Auftretens schon angemessen/richtig gerichtet wird. Das dritte Experiment untersucht schliesslich, wieweit ein vorausgehender Stimulus der Versuchsperson Informationen liefert über die Lokalisation des nachfolgenden Stimulus. Eigentlich müssten die Probanden diese Vorabinformation nutzen und somit den Unterschied zwischen einer onset Bedingung und einer no-onset Bedingung aufheben. Dies scheint jedoch nicht so zu sein.
Experiment 3 Wie wir gesehen haben, wurde im ersten Experiment die no-onset Methode graduell verändert, und nicht wie von Todd & Van Gelder abrupt durchgeführt. Der Grund für diese Veränderung war die Hoffnung auf eine Minimalisierung des möglichen Aufmerksamkeitseffekts eines abrupten onsets. Jedoch scheint dies ein voreiliger Schluss gewesen zu sein. In Wirklichkeit haben Todd & Van Gelder entdeckt, dass eine Zunahme der Anzahl irrelevanter abrupter offsets die Reaktionszeiten der no-onsets Items verringert. Offsets haben demzufolge dann einen ganz anderen Aufmerksamkeitsstatus als onsets. In diesem dritten Experiment wurde nun das erste Experiment zweimal wiederholt. Die Maske wurde entweder innerhalb von 80 ms entfernt oder abrupt. Diese beiden Arten des offsets wurden randomisiert. Methode: 19 Studenten der Uni Michigan nahmen an je zwei 50-minütigen Sitzungen teil. Sie durften weder im ersten noch im zweiten Experiment mitgemacht haben. Durchführung: Die Durchführung entsprach der des ersten Experimentes mit der einzigen Ausnahme, dass während 50% der trials die irrelevanten Segmente abrupt und während der anderen 50% die irrelevanten Segmente graduell innerhalb von 80 ms entfernt wurden. Folglich wurde das Experiment zweimal repliziert, einmal mit abrupter Maske Entfernung und einmal mit gradueller Maske Entfernung. Die Versuchspersonen nahmen an 6 Blocks à 80 trials während 2 Tagen teil, das heisst im ganzen an 960 trials. Resultate und Diskussion: Die durchschnittliche Fehlerrate pro Tag, Versuchsperson und Bedingung verringerte sich auf 5,4%.Wie schon im vorhergehenden Experiment korrelieren die Fehlerraten über die verschiedenen Bedingungen hinweg positiv mit den angenommenen Reaktionszeiten (r= .41). Mit hilfe einer ANOVA-Analyse stellten sich der Tag (1 vs. 2), die Art der Maske Entfernung (abrupt vs. graduell), der trial type (onset, no-onset oder negativ), und die display size (2 vs. 4) alle als hochsignifikante Haupteffekte heraus. Von besonderem Interesse ist in diesem Experiment der Effekt der Kurve von der Maskenentfernung auf die trial type und display size Interaktion. Diese dreifache Interaktion wurde nicht signifikant. In Zusammenhang damit steht auch die Interaktion Kurvenform x display size, welche ebenfalls nicht signifikant war. Daraus ist zu schliessen, dass der abrupt capture effect nicht darauf zu führen ist, ob die Maske graduell oder plötzlich entfernt wird. Obwohl eine Zunahme der Reaktionszeiten bei plötlicher Entfernung der Maske beobachtet werden konnte, zeigt die no-onset Kurve eine höhere Steigung als die onset Kurve. Dies impliziert, dass eine graduelle Entfernung der Maske den Versuchspersonen irgendwie brauchbare Vorabinformationen gab. Nichts desto trotz wurden die abrupten onset targets jeweils schneller bearbeitet. Alles in allem stimmen die Resultate mit
dem serial abrupt capture model, welches im ersten Experiment beschrieben wurde, überein.
Schlussdiskussion: Wie das abrupt capture model darlegt, wird bei jedem trial der visuellen Suche die Aufmerksamkeit dorthin geleitet, wo sich das abrubte Item befindet. Im zweiten Experiment untersuchten die Forscher die Frage, ob die Probanden jene Stimuli leichter erkennen könnten, welche in der onset Methode dargeboten werden, als jene, welche via no-onset Methode gezeigt werden. Dies könnte eventuell auf einen physikalischen Unterschied zwischen den zwei zurückgeführt werden. Aufgrund der erhaltenen Resultate verwarfen die Autoren aber diese Annahmen wieder. Im dritten Experiment konnte schliesslich gezeigt werden, dass die no-onset Methode von Todd & Van Gelder effektiver ist, egal ob die Maske graduell entfernt wird oder aber abrupt. Aus dem ersten und dem dritten Experiment entsprangen Resultate, welche mit dem abrupt capture model nicht vorhergesagt werden konnten: In allen drei Replikationen des ersten Experiments konnte ein kleiner (positiver) Abfall der abrupten onset Bedingung festgestellt werden, obwohl eigentlich keiner vorhergesagt wurde. Eine Erklärung dafür könnte darin gesehen werden, dass die Aufmerksamkeit in praktisch allen trials gerichtet war, die Stimuli in einer kleinen Anzahl von trials jedoch nicht effektiv genug waren, die ganze Aufmerksamkeit in Anspruch zu nehmen und so eine Suche über den ganzen Bildschirm hinweg erfolgte. Wichtig festzuhalten ist die Tatsache, dass allein das Erscheinen eines abrupten onsets nicht ausreicht, um die ganze Aufmerksamkeit auf sich zu lenken. Unter anderen haben Hoffman & Nelson 1981 gezeigt, dass die Aufmerksamkeit nicht gleichzeitig auf verschiedene "stimulifreie" Orte (Orte, an denen sich also keine Stimuli befinden) gerichtet werden kann. Folglich scheint es klar, dass die Aufmerksamkeit nicht auf alle plötzlich erscheinenden visuellen Stimuli gleichzeitig gelenkt werden kann. Nur wenn das visuelle Feld ein einziges target enthält, die Szene, die beobachtet wird also relativ statisch ist, nur dann kann die Aufmerksamkeit so gerichtet werden, wie in diesen Experimenten gezeigt wurde. Ein Beispiel für diesen Befund lieferten Kahneman, Treisman und Burkell 1983: Die Versuchspersonen wurden in diesen Experimenten gebeten, Worte zu lesen oder zu entdecken. Diese Worte wurden an einem den Probanden unbekannten Ort im visuellen Feld gezeigt. In einigen Bedingungen erschienen die Worte alleine und in anderen Bedingungen wurden zu den targets irrelevante Distraktoren gezeigt. Die Autoren konnten zeigen, dass die Probanden signifikant langsamer waren im Bearbeiten der Wörter sobald ein irrelevanter Distraktor gleichzeitig zu sehen war. Sie waren auch dann langsamer, wenn der Distraktor dem target nicht ähnelte. Die beste Performanz zeigten die Versuchspersonen wenn das target alleine präsentiert wurde. Die Hypothese, dass plötzliche und alleine auftretende Zielstimuli die Aufmerksamkeit auf sich richten können, wird durch diese Resultate von Kahneman et al. gestützt. Wenn jedoch alle onsets, unabhängig vom Kontext, die visuelle Bearbeitung positiv beeinflussen würden, so bräuchte man ein neues Modell, welches diese Theorie stützen könnte. Genau so ein Modell wurde 1982 von Krumhansl vorgeschlagen: Der Fokus im enhanced (steigern, erhöhen) encoding model richtet sich auf die Einleitung einer Phase, in welcher die Bearbeitung des auftretenden Stimulus sehr schnell vorangeht. Diese sehr schnelle Verarbeitung verlangsamt sich dann graduell je länger der Stimulus im visuellen Feld bleibt. Dieses Modell sagt jedoch einen Unterschied zwischen der onset Bedingung und der no-onset Bedingung voraus und trägt nicht zu der Klärung des display size Effekts bei, da die Bearbeitung der Stimuli in diesem Modell an allen Orten auf dem display simultan und folglich parallel vor sich geht. Mit diesen Experimenten konnte gezeigt werden, dass isolierte abrupte Darbietungen eines Stimuli im visuellen Feld rasch entdeckt werden können und die Autoren konnten das abrupt capture model (Aufmerksamkeit capture model) angeben, welches Belege für diese Aussage liefern kann. Man kann jedoch nicht sagen, dass die Art des Auftretens (onset vs. no-onset) vom Stimulus alleine ausreicht um eine rasche Erkennung im visuellen Feld und schliesslich eine korrekte Bearbeitung dieses zu gewährleisten. Andere Faktoren wie zum Beispiel die Komplexität des Stimulus spielen dabei auch eine Rolle.
4. Yantis, S. & Jonides, J. (1988). Uniqueness of abrupt visual onset in capturing attention. Perception and Psychophysics 43, 346-354. Yantis und Jonides (1984) konnten zeigen, dass das Erkennen eines Stimulus im visuellen Feld stark verbessert werden kann, wenn das target einen abrupten onset hat, während die Distraktoren keinen abrupten onset aufweisen. Diese Tatsache wurde einer Aufmerksamkeisverschiebung zugeschrieben, bedingt durch den abrupten onset. In diesem Artikel gehen die Autoren nun der Frage nach, ob ein abrupter onset die einzige Möglichkeit ist, die Aufmerksamkeit zu fangen. Dazu verwendeten sie Stimuli, welche sich in der Farbe und in der Helligkeit von den Distraktoren unterschieden. Die Resultate zeigten, dass diese Stimliunterschiede die Aufmerksamkeit nicht zu richten vermochten. Der Artikel erschien 1988 in der Zeitschrift "Perception and Psychophysics" und trägt den Titel "Uniqueness of abrutp visual onset in capturing attention". Gehen wir nochmals zurück, zum Anfang dieser heutigen Veranstaltung: Im ersten Artikel der Autoren Yantis und Jonides konnte gezeigt werden, dass der display size Effekt stark vermindert wird, wenn das target ein plötzliches Auftreten hat. Die Autoren haben sich nun gefragt, ob dieses abrupte Auftreten das einzige feature sei, welches diesen Effekt erzielte. Von früheren Untersuchungen weiss man, dass Versuchspersonen Zielstimuli schneller und exakter erkennen, wenn sich diese durch ihre Farbe oder auch Form unterschieden haben von den nicht-targets. Die Anzahl der Distraktoren spielte dabei keine Rolle. Um dieser Frage nachzugehen, ob eben auch andere Stimulusunterschiede zu einer Verschiebung der Aufmerksamkeit führten, designeten Yantis und Jonides drei Experimente. Das erste Experiment verglich die Effizienz der Aufmerksamkeitsrichtung mit drei verschiedenen Sets von Stimuli. Das erste Set beinhaltete ein onset Item, welches von no-onset Items umgeben war (wie bei Yantis & Jonides, 1984). Das zweite zeigte ein helles Item inmitten dunkleren Items und das letzte Set beinhaltete ein rotes Item unter grünen Items. Treisman konnte 1980 zeigen, dass Probanden Items, welche sich durch einfache Eigenschaften wie z.B. der Farbe unterscheiden, schneller erkennen. Es kommt dabei zu keiner Interferenz mit non-targets, das heisst, dass die Versuchspersonen nicht seriell den ganzen Bildschirm absuchen müssen. Zudem spielt auch die Anzahl der Distraktoren keine Rolle. Treismans Arbeit konnte zeigen, dass Stimuluseigenschaften als Basis für eine sozusagen präattentive Selektion dienen können. Solche Eigenschaften sind zum Beispiel Farbe, Textur oder die Gestalt-Eigenschaft "Nähe". Die Frage ist hier also, ob solche Eigenschaften die Aufmerksamkeit unbedingt auf das Item lenken. Im ersten Experiment ging es nun darum, ob die Aufmerksamkeit nur darum gerichtet wurde (=attention capturing), weil nur ein einziges abruptes Item unter lauter no-onset Items erschien. Zum eigentlichen ersten Experiment: 36 Studenten der Uni Michigan, mit normalem Sehverhalten, wurden zufällig den drei Sets zugeteilt. Die Zahlen: 11 wurden der "onset-Bedingung" zugeteilt, 9 der "Intensitätsbedingung" (hell vs. dunkel) und 16 Versuchspersonen der "Farbbedingung", wobei die Farbbedingung noch in zwei Untergruppen von je acht Personen aufgeteilt wurde für die Farben "rot" und "grün". In der onset Bedingung hatte ein einziges Item ein plötzliches Erscheinen, die anderen Items wurden wieder durch graduelles Entfernen einer Maske gezeigt, wie auch schon in den Experimenten von 1984. In der Intensitätsbedingung war ein einziges Item relativ hell, während die anderen dunkler waren. Die Daten der Farbbedingung wurden kombiniert, da keine signifikanten Unterschiede zwischen den Farben "rot" und "grün" ausgemacht werden konnten. Zu den Resultaten: Die Resultate wurden von den Autoren anhand zweier Modelle erklärt: Das erste ist das "capture model", welches wir ja schon besprochen haben und ich nicht mehr näher erklären werde. Das zweite ist das sogenannte "Serial-selfterminating model", kurz SST-Modell. Gemäss diesem Modell verläuft die Suche auf dem display seriell und zwar solange, bis das target gefunden wurde oder bis alle Stimuli durchgearbeitet sind. Die Zahlen hier zeigen, dass das capture model ein gutes Mass für die onset Daten ist (97%), jedoch ein weniger gutes für die Intensität- und die Farbbedingung (72% resp. 74%). Das SST Modell liefert gute Daten für die Bedingungen "Farbe" und "Intensität" jedoch nicht so gute für die Bedingung "onset". Aus diesen Beobachtungen ziehen die Autoren die Schlüsse, dass die Versuchspersonen in der onset Bedingung ganz anders vorgehen bei der target-Suche als in den beiden anderen. Die Resultate zeigen weiter, dass die Farbe oder die Helligkeit eines Items keinen Einfluss haben auf die Reaktionszeiten der Probanden. Zwei "Fehler" unterliefen den Autoren im ersten Experiment: Erstens vernichtet die display size 2 irgendwie das besondere des Zielstimulus, da ja sonst nur noch ein weiterer Stimulus vorhanden ist. Zweitens hatte das SST Modell gute Chancen, die Daten richtig vorauszusagen, da die Stimuli nur auf zwei display-Grössen gezeigt wurden. Aus diesen Gründen wurde ein zweites Experiment vorbereitet, welches sich auf diese Fehler beziehen sollte. Diesmal wurden 24 Studenten der Uni Michigan rekrutiert, welche immer zu acht den drei Bedingungen zugeteilt wurden. In diesem zweiten Experiment wurden nun zu den bereits vorher verwendeten Buchstaben E, H, P, S und U noch die Buchstaben C, F und L hinzugefügt. Für jede der drei Bedingungen gab es drei display sizes, nämlich drei, fünf und sieben. Genau wie im ersten Experiment auch gab es drei verschiedene Arten von trials. Solche, in denen nur ein target zu sehen war, solche, in denen mehrere targets vorhanden waren und solche, die kein target enthielten. Zur Durchführung: Die Durchführungen der verschiedenen Bedingungen waren den des ersten Experiments ähnlich, mit der Ausnahme der neuen display sizes. In der onset Bedingung erschienen bei jeder Displaygrösse zuerst 6 figure eights, bevor der Buchstabe erschien. Bei display size 3, verschwanden 4 der figure eights und bei den verbleibenden 2 verschwanden die irrelevanten Segmente bis 2 Buchstaben zu sehen waren . Simultan dazu erschien ein dritter Buchstabe abrupt. Bei den zwei anderen Displaygrössen verlief die Durchführung analog. In den Bedingungen "Intensität" und "Farbe" erschien zuerst für 500ms der Zielstimulus in der Mitte des displays, gefolgt von einer 250ms langen Pause (=blanker screen). Danach erschien ein Fixationskreuz während 500ms. Schliesslich waren die Buchstaben zu sehen. Zu den Resultaten: Diese Graphen zeigen, dass auch in diesem Experiment die Modelle, welche ich vorhin erläutert habe, anwendbar sind. Das capture Modell passt besser für Vorhersagen in der onset Bedingung, während das SST Modell besser für Vorhersagen der Bedingungen Intensität und Farbe passt. Diese Resultate zeigen, dass Einmaligkeit (uniqueness) eines Stimulus also in diesem Experiment die Farbe oder die Helligkeit auf dem display nicht ausreicht um die Aufmerksamkeit auf sich zu ziehen. Die Frage ist nun die, warum es anderen Forschern wie zum Beispiel Erikson (1952, 1953) oder Green & Anderson (1956) gelang zu zeigen, dass ein Unterschied des Zielstimulus, beispielsweise durch die Farbe oder die Textur, ausreicht, die Aufmerksamkeit auf sich zu ziehen. Der Grund für die Unterschiedlichen Resultate ist folgender: In früheren Experimenten wurde den Versuchspersonen solche Stimulusunterschiede gezeigt, welche von ihnen aktives Filtern abverlangte um das wichtige Item zu entdecken. Duncan (1985) erklärt dies folgendermassen: Die Stimulusunterscheidung war ein "definierendes Attribut", welches das target von den Distraktoren unterschied. Wurde das Item dass einmal so unterschieden, konnten die Versuchspersonen entweder die blosse Präsenz des Stimulus verwenden oder das Item weiter untersuchen um dessen Beschaffenheit zu bestimmen. In beiden Fällen lieferte der Stimulusunterschied einen "cue", welcher das target von den übrigen Stimuli klar trennte. In den vorliegenden Experimenten von Jonides & Yantis war das "aktive Filtern" jedoch keine passende Strategie um das target zu finden. Im dritten und letzten Experiment untersuchten die Forscher nun, ob die Leistung der Probanden besser würde, wenn ein einzig farbenes Item immer das target war, sofern überhaupt ein target vorhanden war. Dieses Experiment konnte direkt verglichen werden mit der Bedingung "Farbe" des zweiten Experiments. 8 normalsehende Studenten nahmen am Experiment teil. Im Gegensatz zum zweiten Experiment waren in diesem hier nun zwei verschiedene trials. Die Hälfte der trials enthielten ein target. Dieses target war immer rot und war jeweils umgeben von grünen Distraktoren. Die andere Hälfte der trials enthielt ebenfalls nur ein roter Stimulus, welcher umgeben war von grünen, er war jedoch nicht das target. Den Versuchspersonen wurde gesagt, dass nur der rote Buchstabe das target sein könne, so dass sie also nur diesen Stimulus zu betrachten hatten. Zu den Resultaten dieses Experiments: Die Reaktionszeiten waren generell schneller im dritten Experiment. Dann hatten im dritten Experiment die verschiedenen Displaygrössen auch einen kleineren Effekt als im zweiten; dies zeigen die relativ flacheren Graphen. Diese Resultate legen nahe, dass das Vorgehen der Versuchspersonen in den zwei Experimenten nicht identisch war. Die Forscher nehmen an, dass in der dritten Untersuchung die Versuchspersonen eine "single-examination" anwandten. Dies ist so zu verstehen: Beim display onset schauten die Probanden direkt auf das rote Item, welches sie dann untersuchten und mit dem target, welches sie im Gedächtnis hatten, verglichen. Bei diesem Vorgehen ist die display size nicht mehr von Bedeutung. Die Autoren folgern nun, dass die blosse Farbdifferenz ausreicht, um die Aufmerksamkeit aktiv zu richten, jedoch nicht um sie zu "fangen" (capture).
Yantis &Jonides sind heute an unterschiedlichen Universitäten tätig. Steven Yantis lehrt an der Johns Hopkins University in
Baltimore und John Jonides an der University of Michigan. 1993 hat er einen Artikel publiziert mit dem Titel: Folk kritisiert die Schlussfolgerungen von Yantis & Jonides, dass nur abrupter onset die Aufmerksamkeit auf sich lenkt. Er argumentiert so: erstens sei das Auftreten von attentional capture bedingt durch eine bestimmte innere Aufmerksamkeitskotrolle des Beobachters und zweitens könnten auch andere Eigenschaften als onset, im speziellen Farbe, unwillkürlich die Aufmerksamkeit auf sich lenken. Yantis argumentiert dann wieder mit der empirischen Evidenz, die wir von den Publikationen von 1984 und 1988 her kennen. Ebenfalls 1993 schreibt Yantis in einem Artikel mit dem
fast gleichen Titel, nämlich: 1994 erschien von Yantis ein Artikel mit dem Titel:
Visual motion and attentional capture. Es geht darin um Experimente, welche die
mögliche Bedeutung visueller Bewegung für attentional capture untersuchen. 1997 publizierten Yantis & Howard Egeth den Artikel: Visual attention: Control, represantation, and time course. Dieser Artikel bespricht 3 problematische Themenkreise im Zusammenhang mit visueller Aufmerksamkeit:
John Jonides, so scheint mir, hat sich in den letzten Jahren vorallem mit dem Kurzzeitgedächtnis oder Arbeitsgedächtnis beschäftigt. Er hat sich in Richtung Neurophysiologie und Neuroanatomie entwickelt, wobei auch er vorwiegend mit der sogenannten PET- Methode arbeitet, das heisst der Positronen -Emissions-Tomographie. 1993 erschien in der Zeitschrift NATURE ein Artikel von Marcus Raichel mit dem Titel: The scratchpad of the mind. Dieser Artikel diskutiert unter anderem eine Studie von John Jonides et al. über das Arbeitsgedächtnis, von welchem angenommen wird, dass es dem Gedächtnis hilft, wichtige Informationen für kurze Momente zu behalten und geht der Frage nach, wie so eine Fähigkeit des Gedächtnisses im Gehirn verankert ist. Jonides wollte sozusagen die Physiologie des Arbeitgedächtnisses untersuchen. Er benutzte die PET-Methode um die funktionelle Hirnanatomie während Arbeitsgedächtnisaufgaben zu prüfen. Herausgekommen dabei ist, dass das Arbeitsgedächtnis ein sehr verteilter Prozess zu sein scheint, mit vielen weit auseinanderliegenden Gebieten im Gehirn, die alle zur Lösung einer bestimmten Aufgabe beitragen. 1995 erscheint im Journal of Cognitve Neuroscience ein Artikel von Smith, Jonides et al. Spatial versus object working memory: PET investigations. Grundsätzlich ging es darum zu bestimmen, ob das Arbeitsgedächtnis ein einheitliches Speichersystem ist oder ob es im Gegenteil mehrere, verschiedene Speichereinheiten für unterschiedliche Arten von Information beinhaltet. Im 1. Experiment wurden PET- Messungen gemacht währenddem die Versuchspersonen entweder mit einer räumlichen Gedächtnisaufgabe oder mit einer Objekt-Gedächtnisaufgabe beschäftigt waren. Die Resultate haben eine eindrückliche Trennung gezeigt: die räumliche Aufgabe, hat Regionen der rechten Hemisphäre aktiviert, währenddem die Objektaufgabe vorallem Regionen der linken Hemisphäre aktiviert hat. Im 2. Experiment waren die Stimuli und die Versuchsereignisse identisch für die räumlichen und die Objektaufgaben; ob jetzt räumliches oder Objektgedächtnis erfordert war wurde jeweils durch die Instruktionen manipuliert. Die PET- Resultate haben dieselbe Aufteilung in die beiden Hemisphären gezeigt wie vorhin, also räumlich rechte Hemisphäre und Objekt linke Hemisphäre. Aufgrund dieser Resultate kann man klar sagen, dass unterschiedliche Anteile des Arbeitsgedächtnisses zur Speicherung von räumlicher und von Objektinformation benutzt werden. 1996 haben Yantis und Jonides nochmals gemeinsam einen
Arikel publiziert. In diesen Experimenten erschienen die no-onset Stimuli einige Zeit vor dem onset- Stimulus, waren aber durch zusätzliche Linien so maskiert, dass man sie nicht identifizieren konnte. Bradley Gibson hat nun behauptet, dass die Verfügbarkeit der no- onset Stimuli, wegen ihrer vorgängigen Maskierung, im Verhältnis zu den Onset-Stimuli verzögert sei. Die Autoren wollen in diesem Artikel die Kritik von Gibson mit 3 neuen Experimenten widerlegen. Die beobachteten Unterschiede bezüglich der Effizienz, mit der onset und no-onset Stimuli verarbeitet werden, seien auf das Einfangen der Aufmerksamkeit durch neue Objekte und durch einen relativ schwerfälligen Prozess der Aktualisierung bereits bestehender Objektrepresentationen zurückzuführen.
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