Экспериментальная психология, Katholieke Universiteit Leuven, Левен, Бельгия

¹ Лаборатория экспериментальной психологии, Katholieke Universiteit Leuven, Leuven, Бельгия

² Факультет экономики и бизнеса 30002000, Katholieke, Бельгия 9000 Leuvenit Национальная высшая школа кино им. Леона Шиллера, тел. evision and Theater, Лодзь, Польша

Отредактировал: Грегори Зелинский, Университет Стоуни-Брук, США

Рецензент: Росс Г.Макдональд, Саарландский университет, Германия; Джой Э. Ханна, Колледж Даемен, США

Эта статья была отправлена ​​в Perception Science, раздел журнала Frontiers in Psychology.

Поступило 22 марта 2015 г .; Принято 18 июня 2015 г.

Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License (CC BY). Использование, распространение или воспроизведение на других форумах разрешено при условии указания автора (авторов) или лицензиара и ссылки на оригинальную публикацию в этом журнале в соответствии с принятой академической практикой. Запрещается использование, распространение или воспроизведение без соблюдения этих условий.

Abstract

Процесс, посредством которого наблюдатель распределяет свое внимание на основе внимания другого человека, известен как совместное внимание.Чтобы сделать это, наблюдатель должен точно вычислить, куда смотрит другой человек. Было показано, что наблюдатели объединяют информацию из головы и глаз, чтобы определить взгляд другого человека. Большинство исследований документально подтверждают, что наблюдатели демонстрируют смещение, называемое эффектом перерегулирования, когда глаза и голова смещены. То есть, когда голова не ориентирована прямо на наблюдателя, воспринимаемое направление взгляда иногда смещается в направлении, противоположном повороту головы. В настоящем исследовании рассматривается вопрос о том, используется ли информация о теле также в качестве подсказки для вычисления воспринимаемого направления взгляда.В эксперименте 1 мы наблюдали аналогичный эффект перерегулирования как в поведенческих, так и в саккадических реакциях при манипулировании ориентацией тела. В эксперименте 2 мы исследовали, был ли эффект перерегулирования вызван предположением наблюдателей о том, что глаза ориентированы дальше головы, когда ориентация головы и тела не совмещена. Мы удалили информацию о горизонтальных глазах, представив стимул сбоку. Ориентацией головы теперь манипулировали в вертикальном направлении, и эффект перерегулирования был воспроизведен.Таким образом, это исследование показывает, что ориентация тела действительно используется в качестве ориентира для определения того, куда смотрит другой человек.

Ключевые слова: восприятие взгляда, воспринимаемое направление взгляда, социальное внимание, совместное внимание, эффект перерегулирования, ориентация головы и тела, подразумеваемое движение

Введение

Человеческие приматы используют множество визуальных сигналов, чтобы направить свое внимание. Некоторые из них носят социальный характер, например, внимание другого человека. Процесс, посредством которого наблюдатель распределяет свое внимание на основе внимания смотрящего, также называется совместным вниманием (Emery, 2000).Этот процесс совместного внимания позволяет людям получить представление о психическом состоянии (Baron-Cohen, 1994) и намерениях сородичей (Manera et al., 2010), а также, как было показано, влияет на обработку речи (Hanna and Brennan, 2007; Staudte, Crocker, 2011; Staudte et al., 2014). Более того, человек, смотрящий на наблюдателя, может быть сигналом для социального взаимодействия (Argyle, Cook, 1976; Pönkänen and Hietanen, 2012), в то время как отведенный взгляд может указывать на другое эмоциональное отношение. Наконец, место, на которое смотрит другой человек, может сигнализировать о наличии потенциально интересных или угрожающих объектов в окружающей среде.

По сути, эти процессы определения внимания другого человека сводятся к вычислению направления взгляда другого человека. Действительно, Bayliss et al. (2011) недавно получили доказательства, указывающие на прямую связь между воспринимаемым направлением взгляда и социальным вниманием. То есть они показали, что адаптация к направлению взгляда ослабляет эффекты реплики взгляда.

Важность восприятия взгляда для зрительной системы человека отражается в том факте, что в нем задействованы нейронные пути, отличные от обработки выборки лица.Например, было показано, что клетки в верхней височной борозде (STS) в целом реагируют на воспринимаемое направление взгляда (Perrett et al., 1992; Carlin et al., 2011), было показано, что прямой взгляд активирует миндалевидное тело ( George et al., 2001) и нейропсихологические исследования показали, что прозопагнозия демонстрирует нормальное различение взгляда и адаптацию (Duchaine et al., 2009).

Было задокументировано несколько факторов, играющих важную роль в восприятии направления взгляда. Например, изменение полярности контраста (Ricciardelli et al., 2000; Sinha, 2000) или яркость (Ando, ​​2002, 2004) области глаз оказывает пагубное влияние на точное восприятие направления взгляда. Более того, определение взгляда другого человека зависит не только от информации, получаемой от глаз. Он включает в себя объединение нескольких источников информации, доступных на лице и теле. Например, сообщалось, что ориентация головы (Волластон, 1824; Гибсон и Пик, 1963; Клайн, 1967; Анстис и др., 1969; Нолл, 1976; Маруяма и Эндо, 1983; Масаме, 1990; Тодорович, 2006) , угол носа (Langton et al., 2004), эксцентриситет лица (Todorović, 2009), брови (Watt et al., 2007), эпикантальная складка (West et al., 2000), цвет радужной оболочки (West, 2011) и информация о взгляде в монокуляр или бинокль (West , 2010) все они модулируют воспринимаемое направление взгляда.

Как правило, наблюдатели довольно точно определяют, куда смотрит другой человек. Действительно, некоторые исследования показали, что острота взгляда (порог обнаружения разницы в направлении взгляда) довольно высока (Гибсон и Пик, 1963; Симонс и др., 2004; Бок и др., 2008). Однако сообщалось о некоторых отклонениях в воспринимаемом направлении взгляда, особенно в отношении интеграции информации о глазах и голове. То есть, когда голова не ориентирована прямо на наблюдателя, воспринимаемое направление взгляда иногда смещается в направлении, противоположном повороту головы. Поскольку это смещение воспринимаемого направления взгляда происходит в направлении, противоположном ориентации головы, этот эффект также называют эффектом перерегулирования или отталкивания (Гибсон и Пик, 1963; Анстис и др., 1969; Нолл, 1976; Масаме, 1990; Langton et al., 2004; Тодорович, 2006, 2009). Объяснение этого эффекта выброса было предложено Anstis et al. (1969) и Otsuka et al. (2014), совсем недавно. То есть, когда ориентация головы меняется, а глаза продолжают фиксироваться в одной и той же точке пространства, положение зрачка изменяется в направлении, противоположном голове. Anstis et al. (1969) утверждали, что это изменение количества видимой склеры по обе стороны от зрачка является основным фактором, определяющим эффект выброса.

В целом, существует обширная литература по оценке направления взгляда и модулирующего характера нескольких переменных (особенно ориентации головы) на воспринимаемое направление взгляда. Тем не менее, возможно, что не только информация от глаз и головы действует как сигнал для определения направления взгляда и, соответственно, направляет внимание (Perrett et al., 1992; Hietanen, 2002; Seyama and Nagayama, 2005). Действительно, все тело также может играть заметную роль. Однако в литературе этому вопросу уделяется ограниченное внимание.

Прямых поведенческих доказательств гипотезы о том, что информация о теле влияет на воспринимаемое направление взгляда, немного. Доступные доказательства в основном получены из косвенных поведенческих парадигм, таких как парадигмы подсказок и Саймона, а также нейрофизиологические исследования. Литература по меткам взгляда часто опирается на классическую парадигму сигналов Познера, в которой сигнал предъявляется либо центрально, либо периферически, заставляя участников быстрее реагировать на цель в месте, совпадающем с сигналом, чем несовместимым с сигналом.Было показано, что отображение лица с определенным направлением взгляда рефлекторно направляет внимание на место, на которое вы смотрите (Friesen and Kingstone, 1998; Driver et al., 1999). Хиетанен (2002) манипулировал ориентацией головы и тела, удерживая глаза и голову на одном уровне, и сообщил о влиянии ориентации тела на рефлексивную ориентацию внимания. То есть, когда голова и тело были смещены (т. Е. Несовместимы), был обнаружен эффект подсказки в отличие от эффекта подсказки для совпадающих ориентаций головы и тела.Сеяма и Нагаяма (2005) расширили эти результаты, независимо управляя ориентацией глаз, головы и тела и прося участников решить, смотрит ли созданный компьютером персонаж на наблюдателя или нет. Снова был показан эффект ориентации тела. Pomianowska et al. (2012) недавно предоставили дополнительные доказательства роли ориентации тела в ориентировании внимания с помощью задания Саймона. Эффект Саймона относится к наблюдению, что наблюдатели, как правило, работают быстрее и точнее, когда стимул представлен в том же относительном месте, что и реакция, независимо от соответствия местоположения стимула задаче.Их выводы согласуются с Хиетаненом (2002) в том, что эффект Саймона был обнаружен только для несовместимых ориентаций головы и тела. То есть, тело, ориентированное слева от наблюдателя, с головой, ориентированной прямо на наблюдателя, вызывало более быструю реакцию справа, а не слева, и , наоборот, для тел, ориентированных справа от наблюдателя. Наблюдение за тем, что конгруэнтная ориентация глаз / лица или лица / тела не приводила к эффектам подсказки внимания, может быть связано с тем, что отведенная голова или тело с конгруэнтно отведенным взглядом является менее мощным социальным сигналом в том смысле, что наблюдаемый человек интерпретируется как меньше относиться к наблюдателю.То есть, согласно Хиетанену, если несколько сигналов (глаза, голова и тело) обрабатываются в аллоцентрической системе отсчета (т. Е. Связаны с наблюдаемым человеком), выровненные глаза и голова или голова и тела предполагают отсутствие смещения внимания от объекта. наблюдаемого человека, тогда как смещенные глаза и голова или голова и тело действительно предполагают смещение внимания от наблюдаемого человека.

Эти психофизические данные подтверждены нейрофизиологическими данными, свидетельствующими о том, что в STS макак есть клетки, реагирующие на положение тела (Wachsmuth et al., 1994; Джеллема и Перретт, 2003 г.). Кроме того, эти клетки реагируют на определенные сочетания положения глаз, головы и тела. Основываясь на этих выводах, Perrett et al. (1992) предложили иерархическую модель нейронных ответов в STS макак, в которой информация от глаз может преобладать над информацией о голове, которая, в свою очередь, может отменять информацию о теле.

Как видно из вышеупомянутых исследований, большинство из них полагалось на косвенные меры внимания для изучения влияния ориентации тела на воспринимаемое направление взгляда.Целью настоящего исследования было предоставить прямые поведенческие доказательства для ответа на вопрос, объединена ли информация о теле с информацией о голове для определения направления взгляда другого человека. В частности, цель состояла в том, чтобы изучить, интегрируется ли информация от головы и тела таким же образом, как информация о глазах и голове для восприятия взгляда другого человека. То есть мы исследуем оценку взгляда, а не реплику взгляда. Важно отметить, что основное внимание в настоящем исследовании уделяется воспринимаемому направлению взгляда (точнее, влиянию ориентации тела на воспринимаемую ориентацию головы), а не восприятию глаз, ориентации как таковой .Фактически, наши стимулы не были бы подходящими для должного изучения воспринимаемой ориентации глаз, поскольку область глаза в нашем стимуле была очень маленькой, что делало информацию об ориентации глаз труднодоступной, а глаза всегда были выровнены с головой, так что любая информация, полученная от глаз всегда будет соответствовать ориентации головы аватара.

Эксперимент 1

В эксперименте 1 мы факториально манипулировали ориентацией головы и тела. Глаза всегда были на одной линии с головой.Мы предположили, что будет наблюдаться эффект перерегулирования, аналогичный эффекту, описанному в Anstis et al. (1969) и Гибсон и Пик (1963), когда изучали интеграцию информации о голове и глазах. Кроме того, отслеживали движения глаз по двум причинам. Во-первых, предыдущие исследования оценки взгляда основывались на ручных реакциях участника для измерения воспринимаемого направления взгляда. Если отслеживание взгляда действительно является предпосылкой для установления совместного внимания, движения глаз могли бы позволить более прямое и экологически обоснованное измерение.Во-вторых, параметры движения глаз могут предоставить дополнительное окно для основных процессов. Например, задержки саккады (то есть время от начала стимула до первой саккады) могут предоставить информацию о количестве когнитивной обработки для каждого стимула. Действительно, Хиетанен (1999, 2002) предположил, что голова и глаза выровнены или тело и голова выровнены, содержат меньше информации (чем смещенные части тела) и, следовательно, не вызывают сигналов взгляда. Напротив, неконгруэнтные ориентации головы и тела вызывают сигналы.Это было бы так, потому что множественные реплики обрабатываются в аллоцентрической системе отсчета (т. Е. Связаны с наблюдаемым человеком). Когда глаз и голова или голова и тело выровнены, это предполагает отсутствие подразумеваемого смещения внимания от наблюдаемого человека и, таким образом, не указывает на точку интереса для наблюдателя, тогда как смещенные глаза и голова или голова и тело действительно указывают на подразумеваемый смещение внимания наблюдаемого человека. Таким образом, мы предположили, что латентность саккад будет больше для выровненных головы и тела, чем для головы и тела с максимальным смещением.

Методы

Участники

В эксперименте приняли участие семь студентов из Лёвенского университета (средний возраст 22 года, двое студентов-мужчин). Все участники имели нормальное зрение или зрение с поправкой на нормальное и были наивны в отношении цели исследования. Участие в этом эксперименте было полностью добровольным, и до начала эксперимента каждый участник давал информированное согласие в соответствии с этическими стандартами, изложенными в Хельсинкской декларации 1964 года.

Аппарат

Рабочая станция DELL PWS 370 Intel Pentium 4 3 ГГц ПК использовался для отображения стимулов на 22-дюймовом цветном ЭЛТ-мониторе с частотой обновления 75 Гц с использованием программного пакета Experiment Builder v.1.10.1 ( SR Research Osgood, ON, Канада). Участников рассадили в затемненной комнате на расстоянии 80 см от монитора. Положение головы удерживалось упором для подбородка. Движение глаз обоих глаз регистрировали с помощью айтрекера на базе видео Eyelink II (SR Research Osgood, ON, Canada) с частотой 250 Гц (с использованием как зрачка, так и отражения роговицы).Запись контролировалась вторым ПК DELL Dimension 4700 Intel Pentium 4 3 ГГц. Ответы регистрировались с помощью компьютерной мыши.

Стимулы

В качестве стимулов использовались четыре разных человеческих персонажа (два мужчины и две женщины). Они были размещены на поверхности земли в сцене, которая содержала реплику глубины (рисунок). Изображения персонажей имеют угол обзора 9 ° по вертикали. Голова персонажей имела угол обзора 1,1 ° × 0.7 °, приблизительно. Персонажи (по отдельности) были представлены в центре экрана. Поверхность земли содержала 25 маркеров в виде черных кружков с желтым номером ¹ (с углом обзора примерно 0,5 °), расположенных на виртуальном круге, окружающем персонажа. Маркеры располагались по окружности круга таким образом, чтобы центральный маркер находился прямо перед персонажем (то есть положение 0 °). Остальные маркеры были равномерно разделены по кругу (12 слева и справа от среднего маркера) и отделены друг от друга на 5 ° (по кругу по глубине).Таким образом, общая площадь окружности, покрытая маркерами, составила 120 ° (60 ° слева и справа). Однако из-за перспективы фактическое расстояние между маркерами на экране уменьшилось по мере удаления от центрального маркера.

Пример стимулов. Стимул с ориентацией головы 40 ° влево и ориентацией тела 40 ° (A), 0 ° (B) и –40 ° (C). Прямоугольник указывает интересующую область, в которой необходимо было записать фиксацию, чтобы переключиться на экран ответа.Кружок показывает диапазон, за пределами которого приземляющаяся позиция саккады должна была упасть, чтобы использовать ее начальное время для вычисления задержки саккады.

Программа моделирования тела Poser ™ (версия 7.0, E-Frontier Inc.) была использована для создания четырех персонажей, двух мужчин и двух женщин. Каждый из них был одет в разную одежду и имел нейтральное выражение лица. Чтобы создать плавное затенение на моделях, для освещения персонажей использовались три «бесконечных» источника света (один фронтальный свет и два источника света на 30 ° слева и справа от персонажа, расположенные на 45 ° над зрителем).Отрисовка изображений производилась в цвете без теней. Головы персонажей были наклонены вниз, чтобы убедиться, что они смотрят на маркеры. Комбинируя четыре головы (40 ° влево, 20 ° влево, 20 ° вправо, 40 ° вправо) и пять ориентаций тела (40 ° влево, 20 ° влево, 0 °, 20 ° вправо, 40 ° вправо), были получены 20 различных изображений. создается для каждого персонажа, что дает в общей сложности 80 различных стимулов. Ориентация глаз и головы всегда совпадала.

Дизайн

Эксперимент состоял из дизайна внутри субъектов 2 × 2 × 5 с пространственным полутолем головы (влево или вправо), ориентацией головы (20 ° или 40 °) и ориентацией тела (–40 °, –20 °). °, 0 °, 20 °, 40 °) как внутрисубъектные факторы, которыми манипулировали факторным образом.

Процедура

Каждое испытание начиналось с предъявления фиксирующего креста (расширяющего угол обзора 0,72 ° × 0,72 °) в течение 1000 миллисекунд (мс) в том же месте, где должна была отображаться голова персонажа (рисунок). Затем крестик фиксации исчез, и на 80 мс был показан пустой экран. После пустого экрана персонаж появился вместе с 25 маркерами и поверхностью земли. Участникам было предложено сделать движение глазом к маркеру, на которую, по их мнению, смотрит персонаж, и запомнить номер этого маркера.Поскольку во время практических испытаний движения глаз еще не регистрировались, предъявление стимула длилось 600 мс. Во время экспериментальной сессии предъявление стимула было зависимым от взгляда. Если фиксация была обнаружена в пределах заранее заданной прямоугольной области интереса (составляющей 22,6 ° × 3 ° угла обзора, рисунок), участникам давалось дополнительно 400 мс для кодирования номера маркера, на который они смотрели. Впоследствии отображалась сетка с числами 20–44 (приблизительно 6,9 × 7,3 ° угла обзора), и участники должны были ответить щелчком мыши, какое число, по их мнению, смотрит персонаж.После ответа началось следующее испытание. Когда фиксация не была обнаружена в течение 2000 мс от начала стимула, происходило автоматическое переключение на экран ответа. Если в течение 10 000 мс после появления экрана ответа не было дано никакого ответа, испытание завершалось автоматически (время ожидания ответа). Участникам предлагалось щелкнуть мышью за пределами сетки ответов, если они не кодировали номер маркера или не были уверены в своем ответе ² (ответы «не знаю»). Отзывов не было.

Пример пробной последовательности .

Сначала участники выполнили 20 практических испытаний для ознакомления с заданием. Эти испытания состояли из стимулов с ориентацией головы 0 ° (т. Е. Взгляд прямо вперед) и всех возможных ориентаций тела. Впоследствии они выполнили 10 блоков по 80 испытаний. В начале каждого блока проверяли зрачок и отражение роговицы, а систему калибровали и валидировали в соответствии со стандартными процедурами (калибровка и валидация по девяти точкам).В каждом блоке 80 стимулов предъявлялись в случайном порядке. После каждых двух блоков рекомендуется делать перерыв, но можно и после каждого блока. Эксперимент длился примерно полтора часа, после чего участники были опрошены.

Результаты

Предварительная обработка данных выполнялась с помощью специального кода, написанного на Python 2.6, а все последующие анализы проводились в R (R Core Team, 2014). Все статистические анализы проводились в рамках байесовской модели с использованием байесовских факторов (BF), рассчитанных с использованием пакета BayesFactor (Rouder and Morey, 2012; Rouder et al., 2012). BFs составляют относительных мер доказательства, количественно определяя, насколько более вероятна одна статистическая модель по сравнению с другой. Например, BF, равный 3, для статистической модели, включающей два основных эффекта, по сравнению со статистической моделью, включающей два основных эффекта, и их взаимодействие указывает на то, что первая модель в три раза более вероятна, чем вторая. Это будет означать, что в данных нет взаимодействия. Следует подчеркнуть, что BF не является абсолютным показателем соответствия модели, но всегда равен , относительной величине одной модели по сравнению с другой.Для ясности, все BF, представленные в этом исследовании, всегда относятся к модели , которая наилучшим образом соответствует модели (то есть модели, которая наиболее вероятна). Таким образом, модель, для которой BF равен 1, указывает на наиболее подходящую модель (см. Таблицы -). BFs> 1 тогда указывают, насколько более вероятно, что наиболее подходящая модель по сравнению с другой моделью. Все модели, для которых были рассчитаны BF, были моделями в стиле ANOVA, включая случайные пересечения и наклоны для участников. Рассматриваемые модели варьировались от самой простой возможной модели (без основного эффекта или взаимодействия) до самой сложной (включая все основные эффекты и их взаимодействие) и все, что находилось между ними.BF> 3 считаются существенным доказательством того, что модель лучше всего подходит по сравнению с другими (Jeffreys, 1961). Обратите внимание, что во всех таблицах все модели, для которых BF> 100, свернуты под термином «все другие модели».

ТАБЛИЦА 1

Байесовский факторный анализ поведенческих данных .

Поведенческие данные

Проверка исходных данных проводилась перед применением любого статистического теста.Ответы «Не знаю» и «Тайм-аут» были идентифицированы и удалены из необработанных данных (1,8% от общего числа). Впоследствии критерий отклонения 30 ° или более от правильного ответа (т. Е. Шесть маркеров слева или справа от правильного ответа) использовался для определения крайних или, скорее, крайне маловероятных ответов. Эти ответы могут быть вызваны тем, что вы больше не помните номер маркера или неточный щелчок мышью. Этот критерий дал 19 точек данных, которые оказались крайними (0,3% данных), и визуальный анализ этих точек подтвердил, что эти ответы, вероятно, были вызваны неправильным преобразованием координат в местоположение ответа.Поэтому эти точки данных также были удалены из набора данных.

Для каждой ориентации головы (20 ° по сравнению с 40 °) был проведен отдельный анализ BF, чтобы определить, какая модель лучше всего соответствует данным ³ , обобщенные в таблице. Анализ показал, что для обеих ориентаций головы наиболее вероятны модели с основными эффектами ориентации тела и пространственного полутоля.

Как видно на рисунке, для ориентации головы 40 ° участники воспринимали персонажа как смотрящего дальше от истинного направления головы (в направлении, противоположном ориентации тела), поскольку несоосность между ориентацией головы и тела увеличивалась. .Когда смещение было максимальным (например, голова 40 ° и тело –40 °), среднее местоположение ответа составляло 48,7 °. Уменьшение несоосности между головой и телом до тех пор, пока они оба не будут выровнены, привело к средней точке отклика 41,1 °. Таким образом, наблюдалась небольшая общая тенденция к переоценке достоверного места наблюдения за персонажем (т.е.конгруэнтность головы и тела не давала средней точки отклика 40 °). Однако воспринимаемое направление взгляда персонажей систематически смещалось в направлении, противоположном направлению тела относительно головы (т.е., эффект перерегулирования).

Средняя реакция цели для ориентации головы 40 ° в зависимости от ориентации тела и пространственного полуполя. Отрицательные ориентации указывают на то, что тело ориентировано в направлении, противоположном голове. Планки погрешностей отображают 95% доверительные интервалы в соответствии с методом Кузино (2005), скорректированные с поправкой, предложенной Мори (2008). Пунктирная линия указывает на точное целевое местоположение персонажа.

При ориентации головы 20 °, в отличие от ориентации головы 40 °, была общая тенденция недооценивать направление взгляда персонажа (рисунок).Когда голова и туловище были выровнены (т. Е. Оба на 20 °), среднее положение ответа составило 14,5 °. Тем не менее, увеличение несовпадения ориентации тела и головы дало тот же относительный эффект. Воспринимаемое направление взгляда смещено в сторону, противоположную направлению тела относительно головы. Это привело к средней точке отклика 20,4 °, когда тело было ориентировано на 40 ° в направлении, противоположном голове. Ориентация тела на 40 ° в том же направлении, что и голова, также приводила к предполагаемому положению пристального взгляда в направлении, противоположном ориентации тела, и более низкому, чем оценка совмещения головы и тела (т.е., «перерегулирование» в направлении, противоположном «направлению перерегулирования», наблюдаемому для других ориентаций тела). Хотя имел место эффект пространственного полуполя для обеих ориентаций головы, обратите внимание, что этот эффект шел в противоположных направлениях для обеих ориентаций головы и был очень мал по сравнению с эффектом ориентации тела. Поэтому мы не рассматриваем это дальше.

Средняя реакция цели для ориентации головы 20 ° в зависимости от ориентации тела и пространственного полуполя. Отрицательные ориентации указывают на то, что тело ориентировано в направлении, противоположном голове.Планки погрешностей отображают 95% доверительные интервалы согласно методу Кузино (2005), скорректированному с поправкой Мори (2008). Пунктирная линия указывает на точное целевое местоположение персонажа.

В целом наблюдался эффект перерегулирования для обеих ориентаций головы. Воспринимаемое направление взгляда систематически смещалось в сторону, противоположную ориентации тела. Более того, ориентация головы на 20 ° обычно недооценивалась.

Данные о движении глаз

Данные о движении глаз анализировали двумя способами.Во-первых, был вычислен угол первой фиксации в пределах заранее заданной области интереса относительно креста фиксации (с центром на голове персонажа) и сравнивался с ручным ответом. Целью этого анализа было проверить ответы, полученные вручную. Действительно, чтобы гарантировать, что мы извлекли выгоду из первой оценки воспринимаемого направления взгляда, данные о движении глаз должны быть в тесном соответствии с ручным ответом. Во-вторых, латентность саккад анализировалась в зависимости от ориентации головы и тела и пространственного полутоля.В частности, была исследована гипотеза о том, что латентность саккад будет больше для совмещенных ориентаций головы и тела по сравнению с максимально несовпадающими ориентациями.

Проверка ручных ответов

Для проверки ручных ответов был вычислен угол между фиксацией и центром головы персонажа. Эта фиксация была первой фиксацией, при которой (евклидово) расстояние до одной из целей составляло менее 1 ° угла обзора.Обоснование этого анализа заключалось в том, что если угол между первой целью, зафиксированной участниками, и головой персонажа будет сильно соответствовать ручному ответу, это будет означать, что участники действительно сообщили номер цели, на которую они смотрели. Корреляция между этим углом и ручным откликом ⁴ составила 0,92 (BF = 19). Это говорит о том, что существует сильная линейная зависимость между углом обзора и последующей реакцией.Однако эта корреляция не сообщает нам, равнялась ли ручная реакция углу обзора. Таким образом, была вычислена разница между углом обзора и ручным откликом, и тест t на одном образце по этой разнице показал, что эта разница достоверно не отличается от 0 (BF = 54 в пользу нулевой модели).

Таким образом, было обнаружено высокое согласие между углом обзора и последующей реакцией участников. Поэтому маловероятно, что участники ответили не в соответствии с тем, куда они смотрели.

Задержки саккады

Первая саккада, позиция приземления которой выпала за пределы области угла обзора 4 ° (по центру головы персонажа), была взята для вычисления латентности саккад (см. Рисунок). Задержки определялись как разница между временем начала выбранной саккады и началом стимула. Задержки ниже 100 мс рассматривались как ожидаемые (т.е. средняя задержка между программированием движения глаза и его началом составляет от 100 до 200 мс) и удалялись из набора данных (две точки данных).Точка отсечения в верхнем хвосте распределения была установлена ​​на 1000 мс, что привело к удалению 4% данных. Затем средние латентные периоды саккад подвергали анализу BF отдельно для ориентации головы 20 ° и 40 °, с ориентацией тела и полутушем в качестве факторов. Для обеих ориентаций головы наиболее подходящие модели включали только основной эффект пространственного полуполя. То есть саккады участников были быстрее для левого полушария, чем для правого. Однако, что важно для наших прогнозов, основного эффекта ориентации тела не наблюдалось (таблица).Тем не менее, следует отметить, что по мере увеличения несоответствия между телом и головой латентность саккад уменьшалась (рисунок). Кроме того, простое сравнение латентности саккад для выровненных и максимально несовпадающих ориентаций головы и тела показало, что для обеих ориентаций головы 0 всегда попадает в достоверный интервал (95% задний ДИ: [–12; 12] для ориентации головы 20 ° и [–0,03; 25,58] для ориентации головы 40 °), однако для ориентации головы 40 ° разница шла в прогнозируемом направлении, и разница приближалась к значимости.

ТАБЛИЦА 2

Байесовский факторный анализ для латентностей саккад .

Средние задержки саккад (мс) для ориентации головы 40 ° (A) и 20 ° (B) в зависимости от ориентации тела. Панель (C) изображает эффект полуполя. Отрицательная ориентация тела означает ориентацию в направлении, противоположном ориентации головы. Планки погрешностей отображают 95% доверительные интервалы согласно методу Кузино (2005), скорректированному с поправкой Мори (2008).

Обсуждение

Целью эксперимента 1 было проверить, интегрированы ли ориентация головы и тела таким же образом, как ориентация глаз и головы при восприятии направления взгляда. По аналогии с исследованиями Гибсона и Пика (1963) и других ориентацией головы и тела манипулировали независимо, и участники должны были указать, куда смотрит смоделированный на компьютере персонаж.В соответствии с гипотезой наблюдался эффект перерегулирования. Природа этого эффекта перерегулирования различалась для двух ориентаций головы. Для ориентации головы 40 ° наблюдался эффект абсолютного выброса . То есть, когда голова и тело были не совмещены, люди склонны оценивать воспринимаемое направление взгляда как более далекое от точного места наблюдения за объектом. Кроме того, выровненные ориентации головы и тела давали воспринимаемое направление взгляда, которое соответствовало точному положению цели, на которую смотрел персонаж.Напротив, ориентация головки 20 ° привела к эффекту перерегулирования относительно . То есть, когда голова и тела были смещены, воспринимаемое направление взгляда снова сместилось в сторону, противоположную ориентации тела. Однако выровненные ориентации головы и тела давали воспринимаемое направление взгляда, которое недооценивало достоверное местоположение цели, на которую смотрели. Только для максимально несовпадающих ориентаций головы и тела воспринимаемое направление взгляда было равным точному положению взгляда персонажа в целевое местоположение.Почему наблюдалось это несоответствие между двумя ориентациями головы, не ясно. Однако ранее наблюдалось, что наблюдатели недооценивают достоверное направление взгляда при небольшой ориентации головы (Masame, 1990; West et al., 2000; Kluttz et al., 2009).

Как обсуждалось во введении, было проведено множество исследований в отношении критических характеристик для восприятия направления взгляда на основе информации о глазах и голове. На сегодняшний день восприятие ориентации тела изучено лишь в ограниченной степени.Недавнее исследование адаптации предполагает, что ориентация тела представлена ​​многоканальной системой (Lawson et al., 2009). То есть разные пулы клеток могут кодировать разные ориентации тела, обеспечивая сходные доказательства с исследованиями STS-клеток макак (Wachsmuth et al., 1994; Jellema and Perrett, 2003). Какие особенности тела важны для восприятия ориентации тела, еще не изучено. Правдоподобный механизм основан на наблюдениях Wilson et al. (2000). Они показали, что восприятие ориентации головы критически зависит от отклонения двусторонней симметрии.Более того, Lawson et al. (2011) недавно задокументировали, что ориентация головы представлена ​​как ориентация тела с помощью многоканальной системы кодирования. Таким образом, в более широком смысле ориентацию тела можно было бы воспринимать так же, как ориентацию головы, то есть как отклонение от двусторонней симметрии. Затем направление взгляда будет вычислено на основе комбинации этих двух сигналов отклонения. Тем не менее, это описание не объясняет, почему в эксперименте 1 наблюдался эффект перерегулирования. В литературе по воспринимаемому направлению взгляда (пока) не было (пока) явного теоретического объяснения эффекта перерегулирования.Однако теоретические основы, разработанные в контексте ориентации внимания в ответ на сигналы взгляда, могут быть экстраполированы для оценки взгляда.

Были предложены две основные теории относительно того, как наблюдатели объединяют информацию от глаз, головы и тела, чтобы оценить направление взгляда и, следовательно, распределять внимание. На основании нейрофизиологических данных Perrett et al. (1992) предложили иерархическую модель, в которой внимание наблюдаемого человека будет определяться только высшим сигналом в иерархии.Например, учитывая информацию о глазах, голове и теле, только глаза будут использоваться в качестве подсказки. Такая реализация иерархической модели противоречит не только результатам настоящего исследования, но и основополагающим исследованиям влияния ориентации головы на воспринимаемое направление взгляда (Wollaston, 1824; Gibson and Pick, 1963; Anstis et al., 1969). ). В отличие от модели Perrett et al. (1992), Langton (2000) и Langton et al. (2000) предположили, что эти сигналы интегрированы параллельно, оказывая независимые и аддитивные эффекты на воспринимаемое направление внимания.Такая модель способна прогнозировать эффект перерегулирования, если ориентация тела эффективно учитывается в аддитивной комбинации всех доступных сигналов. Действительно, недавнее исследование Otsuka et al. (2014) показали, что воспринимаемое направление взгляда можно смоделировать с помощью взвешенной суммы информации об ориентации глаз и головы.

Модель, которую Хиетанен (1999, 2002) предлагает на основе его собственных результатов, представляет собой интересную основу. Как обсуждалось выше, он утверждает, что различные реплики не интегрированы в систему отсчета, сосредоточенную на наблюдателе (эгоцентрический), а в системе координат, сосредоточенной на наблюдаемом у человека (аллоцентрический).Это означало бы, что, когда ориентация глаз и головы совпадают (для любой ориентации головы), это не указывает на смещение внимания смотрящего (потому что он / она смотрит прямо перед собой, но не обязательно в направлении наблюдатель) и, следовательно, не вызывает никаких сигналов, как заметил Хиетанен (1999). Точно так же Хиетанен (2002) сообщил об отсутствии сигнала взгляда для совпадающих ориентаций головы и тела. Более того, несовместимые ориентации глаз и головы или головы и тела будут означать переключение внимания.Если вычисление внимания другого человека происходит в аллоцентрической системе отсчета, то направление его взгляда, вероятно, вычисляется аналогичным образом. Поскольку несовпадающие ориентации головы и тела предполагают смещение внимания смотрящих, повышенное несоответствие между головой и телом, возможно, порождает более сильный направленный пространственный код, чем для совпадающих ориентаций головы и тела. Этот более сильный пространственный код может затем привести к эффекту перерегулирования, как это наблюдалось в Эксперименте 1. Предполагаемым доказательством этого более сильного пространственного кода могут быть небольшие различия между латентностями саккад для конгруэнтных и неконгруэнтных ориентаций головы и тела, наблюдаемые в Эксперименте 1.

Одна из возможностей того, как аллоцентрическое кодирование может вызвать более сильный направленный пространственный код, — это активация подразумеваемого движения (Freyd, 1983; Verfaillie and d ’Ydewalle, 1991; Pomianowska et al., 2012). Действительно, неконгруэнтная ориентация головы и тела может указывать на вращательное действие из положения покоя. Подразумеваемое движение может сигнализировать о намеренном компоненте смотрящего, который впоследствии влияет на воспринимаемое направление взгляда наблюдаемого человека. Например, наблюдатели могут неявно предположить, что глаза ориентированы дальше головы, когда в стимуле присутствует более сильный намеренный компонент (т.е., когда тело и голова постепенно смещаются все больше и больше). Эксперимент 2 был поставлен для проверки этой гипотезы.

Эксперимент 2

Целью эксперимента 2 было проверить гипотезу о том, что люди неявно предполагают, что, когда голова и тело смещены все больше и больше, глаза ориентируются дальше головы из-за более сильного намеренного компонента, присутствующего в стимуле. (возможно, из-за активации подразумеваемого движения). Это могло быть возможным объяснением того, почему в Эксперименте 1 наблюдался эффект выброса (помимо общей систематической ошибки в воспринимаемом направлении взгляда).Чтобы ответить на эту гипотезу, стимул теперь подавался сбоку (делая информацию для глаз менее заметной), а ориентацией головы персонажа манипулировали вертикально. Если люди действительно предполагают, что направление взгляда и ориентация головы не равны, гипотеза заключалась в том, что воспринимаемый взгляд будет выше или ниже, чем достоверное место пристального взгляда персонажа, особенно для больших ориентаций головы, поскольку они содержат более сильный намеренный компонент. В частности, обоснование состояло в том, что, если наблюдатели предполагают, что глаза не выровнены с головой при повышении намеренного компонента в стимуле, это приведет к более выраженному сдвигу воспринимаемого взгляда при большей ориентации головы, чем при меньшей.Со статистической точки зрения это означает, что предполагаемый наклон для связи между достоверной ориентацией головы и воспринимаемым направлением взгляда надежно отличается от 1. Если намеренный компонент не влияет на воспринимаемое направление взгляда, прогноз таков, что наклон не отличается от 1. , но перехват может отличаться от 0.

Методы

Участники

В исследовании приняли участие девять студентов Лёвенского университета (средний возраст 21 год, трое мужчин).Все участники имели нормальное зрение и были наивны в отношении цели исследования. Все они подписали информированное согласие до участия.

Аппарат

Оборудование было таким же, как в эксперименте 1.

Стимулы

Один из четырех символов из эксперимента 1 был выбран и показан в сагиттальной ориентации (рисунок). Тридцать один различный стимул генерировался увеличением или уменьшением ориентации головы персонажа на 2 °, что приводило к диапазону ориентации головы от 30 ° вниз до 30 ° вверх.Поверхность земли использовалась для создания обстановки, подобной комнате, путем наклеивания ее слева, справа и над персонажем.

Пример стимулов эксперимента 2. Голова персонажа наклонена вверх на 20 °.

Цели были добавлены на поверхность перед головой персонажа, то есть в правой части экрана. Расстояние от персонажа до целей не было таким, как в Эксперименте 1, потому что это расстояние не позволяло использовать большие углы в верхней и нижней части дисплея.Цели были равномерно расположены на стене, угол обзора 0,6 ° друг от друга, и каждая имела угол обзора 0,4 °, в диапазоне от 44 ° вниз до 44 ° вверх. Другими словами, цели достигали от потолка до пола.

Дизайн

Ориентацией головы манипулировали внутри субъектов и рассматривали как непрерывную переменную.

Процедура

Процедура Эксперимента 2 была такой же, как Эксперимент 1, за исключением отмеченного здесь. Время автоматического переключения пробной версии на экран ответа уменьшено с 2000 до 1000 мс.Перед началом эксперимента участники завершили практический блок из 31 испытания, в котором каждый стимул предъявлялся один раз в случайном порядке. Экспериментальные сеансы состояли из пяти блоков по 62 испытания. Каждый стимул повторялся дважды в случайном порядке. После каждого блока участники имели возможность сделать небольшой перерыв. Система перекалибровалась каждый блок, даже если участники не хотели делать перерыв.

Результаты

Поведенческие данные

Данные были очищены так же, как в эксперименте 1.Около 4% данных было удалено из-за ответов «не знаю» и истечения времени ожидания. Впоследствии критерий ответов выше или ниже 10 °, если персонаж смотрел вниз или вверх, соответственно, использовался для дополнительной очистки данных (т.е. аналогично критерию отклонения 30 ° в эксперименте 1). Это привело к удалению дополнительных 5% данных. Данные были проанализированы с помощью байесовской модели смешанных эффектов, включая случайный эффект для участников (Rouder et al., 2012; см. Rouder and Morey, 2012, для примеров).Опять же, были рассмотрены все модели от самой простой до самой сложной. Ориентация головы персонажа кодировалась от –30 ° (вниз) до 30 ° (вверх), как и предполагаемый угол взгляда (от –44 ° до 44 °). Цель этого анализа состояла в том, чтобы изучить (1) воспринимается ли персонаж, который объективно смотрит прямо перед собой, как таковой (то есть, отличался ли перехват от 0 или нет) и (2) приводит ли увеличение ориентации головы к аналогичное увеличение воспринимаемого угла обзора (т.е., отличался ли уклон от единицы или нет).

Модель с объективным углом обзора в качестве единственного предиктора соответствовала данным, поскольку эта модель была предпочтительнее при анализе BF (таблица). В таблице показаны оценки параметров фиксированных эффектов этой модели ⁵ и соответствующие 95% апостериорные вероятные интервалы. Перехват надежно отличается от 0, что указывает на то, что определенный компьютером персонаж, смотрящий прямо вперед, не воспринимался как таковой, а смотрел немного ниже.Таким образом, персонаж, смотрящий немного вверх, воспринимался как смотрящий прямо перед собой. Индивидуальные регрессии показали, что это имело место у семи из девяти участников. Кроме того, наклон, связанный с углом обзора объектива, надежно отличается от такового, как показывает 95% достоверный интервал. Увеличение на 1 ° угла обзора объектива связано с ожидаемым увеличением воспринимаемого угла обзора на 1,27 °. Таким образом, объективные углы обзора были завышены, и это завышение было больше для большей ориентации головы.Однако обратите внимание, что из-за смещения в сторону уменьшения в верхнем полушарии переоценка фактически дает воспринимаемые углы обзора на «достоверной» линии для большинства протестированных углов обзора. На рисунке показано соотношение между объективным углом обзора и воспринимаемым углом обзора.

ТАБЛИЦА 3

Анализ фактора Байеса для поведенческих данных эксперимента 2 .