Задача зрительного поиска: размер набора, теории, тренировка

Что такое задача зрительного поиска? Как устроен эксперимент

В классической лабораторной версии, описанной Джереми Вулфом в 2021 году, вы сообщаете, есть ли цель среди других объектов, и она присутствует примерно в половине проб. Исследователи меняют число объектов на экране, называемое размером набора, и записывают время реакции и ошибки для каждого.

Главная находка — эффект размера набора. Для одних видов поиска добавление отвлекающих объектов почти ничего не меняет: цель словно «выскакивает» (pop-out), а наклон времени реакции близок к нулю миллисекунд на объект. Для других время поиска растёт примерно линейно по мере добавления объектов. Вулф приводит пример цифры 2 в электронном начертании среди таких же цифр 5: наклон около 90 миллисекунд на объект, когда цели нет, и примерно вдвое меньше, когда она есть, потому что в среднем вы проверяете около половины объектов, прежде чем её найти.

Поиск по признаку и по сочетанию признаков, направляемый поиск

Ульрик Найссер опубликовал эксперименты по зрительному сканированию в 1963 году, а в обзоре Вулфа 2021 года сказано, что основные закономерности поиска были открыты в 1960-х и 1970-х годах. Вулф пишет, что эти закономерности легли в основу теории интеграции признаков, которую сформулировали Энн Трейсман и Гарри Гелад в 1980 году.

В описании более поздних исследователей теория утверждала, что базовые признаки, такие как цвет и ориентация, обрабатываются параллельно по всему полю зрения, поэтому цель, заданная одним признаком, «выскакивает». Цель, заданная сочетанием (конъюнкцией) признаков, например красная вертикальная полоска среди красных горизонтальных и зелёных вертикальных, требует внимания, чтобы связать её признаки, поэтому объекты проверяются по одному.

Ответом стала модель направляемого поиска (guided search). В 1989 году Вулф, Кейв и Франзел проверили поиск по сочетанию признаков и обнаружили, что у многих нетренированных людей наклоны были слишком пологими для строго последовательного поиска. Поиск по сочетанию трёх признаков был ещё легче. Они предположили, что параллельная обработка признаков направляет внимание к вероятным целям. Версия 2021 года, Guided Search 6.0, называет пять источников направления: то, что вы ищете, то, что выделяется, недавнюю историю, вознаграждение и структуру и смысл сцены.

Зрительный поиск в повседневной жизни и онлайн-тесты

Среди примеров повседневного поиска у Вулфа — найти вилку за ужином, заметить знак выхода за рулём, работа рентгенологов со снимками и проверка багажа сотрудниками службы безопасности.

Такие задачи досмотра — это поиск редких целей, и здесь проявляется эффект распространённости. В статье 2005 года в Nature Вулф и коллеги сообщили, что когда цели редки, люди часто пропускают их, даже когда они появляются. В исследовании Mitroff и Biggs 2014 года использовались миллионы проб из игры для смартфона Airport Scanner, и обнаружение крайне редких объектов оказалось очень низким.

Специалисты используют и бумажные тесты на основе поиска. Тесты на вычёркивание просят вычеркнуть каждую цель на странице. В исследовании 2001 года с 35 людьми с пространственным игнорированием (неглектом) тест на вычёркивание букв и тест с колокольчиками пропустили по 6% случаев, а деление линии пополам — 40%.

Онлайн-тест на зрительный поиск может показать эффект размера набора, но результаты разных сайтов несопоставимы. Исследование онлайн-платформ для экспериментов 2021 года нашло в целом приемлемый тайминг, но обнаружило, что время ответа записывалось со средней задержкой около 80 миллисекунд, а на некоторых конфигурациях — до 100 миллисекунд. Валидированных норм для онлайн-тестов на зрительный поиск мы не нашли.

Тренировка зрительного поиска: что нашли исследования практики

Люди становятся быстрее в задачах поиска, которые тренируют. В 1995 году Sireteanu и Rettenbach сообщили, что некоторые виды поиска, которые сначала шли объект за объектом, после нескольких сотен проб становились поиском с «выскакиванием». Их работа 2000 года показала, что научение сохранялось несколько месяцев и переносилось на другие задачи поиска, другие участки поля зрения и между двумя глазами. Поиск по сочетанию признаков при долгой практике тоже становился эффективнее.

В исследовании 1997 года Ahissar и Hochstein обнаружили, что научение на лёгких версиях задачи с «выскакиванием» переносилось на новые ориентации и положения, а научение на более трудных версиях становилось более специфичным для тренированной ориентации и положения.

Исследование 2013 года использовало игру на зрительный поиск как активное плацебо для тренировки рабочей памяти; о нём рассказывает наше руководство по играм на рабочую память. Обзор 2016 года под руководством Daniel Simons нашёл обширные данные о том, что люди становятся лучше в тренируемых задачах, и мало данных о повседневной жизни; его кратко описывает наше руководство по визуальной тренировке мозга.

Упражнения на зрительное сканирование после инсульта: гемианопсия и неглект

После инсульта некоторые люди теряют одну и ту же половину поля зрения на обоих глазах (гомонимная гемианопсия), а некоторые перестают обращать внимание на одну сторону пространства (пространственное игнорирование, или неглект). Тренировка зрительного сканирования учит намеренным движениям глаз в сторону поражения, часто с помощью экранов для поиска.

Кокрейновский обзор 2019 года по потере поля зрения после инсульта нашёл четыре исследования (193 участника) тренировки сканирования против контроля или плацебо. Он нашёл данные низкого качества о том, что тренировка сканирования улучшила качество жизни по опроснику о зрении, и данные низкого или очень низкого качества об отсутствии эффекта на поле зрения, расширенную повседневную активность, чтение или способность к сканированию. Кокрейновский обзор 2021 года по неглекту включил 65 исследований с 1951 участником и оценил данные о влиянии зрительных вмешательств на долгосрочную повседневную активность как очень неопределённые.

Поиск при кратком показе и функциональное поле зрения

При поиске с кратким показом изображение вспыхивает и исчезает, поэтому вы не успеваете перевести по нему взгляд. Это связывает поиск с функциональным полем зрения (UFOV) — областью, из которой вы можете получить информацию за один взгляд. Карлин Болл и коллеги изучали его в статье 1988 года под названием «Возраст и зрительный поиск: расширение функционального поля зрения». Они обнаружили, что у пожилых людей это поле меньше и что с практикой оно частично восстанавливалось.

Тренировку UFOV позже проверили в исследовании ACTIVE с пожилыми людьми. Наши руководства по визуальной тренировке мозга и тренировке периферического зрения описывают ACTIVE и исследования экшен-видеоигр, связанные с определением положения кратко показанных целей в стороне от центра.

Circle Spot, C Count и Middle Match: игры на поиск в короткой вспышке

Circle Spot и C Count построены по образцу зрительного поиска при кратком показе, а Middle Match похожа на задачу функционального поля зрения. Во всех трёх нужно найти цель среди отвлекающих объектов на изображении, которое вспыхивает.

• Circle Spot построена по образцу поиска при кратком показе с определением положения. Одна буква O появляется среди букв C, повёрнутых в разные стороны, на сетке, затем всё исчезает, и вы касаетесь места, где была O. С ростом уровней появляется больше символов, буквы C становятся меньше, а вспышка — короче, так что меняются и размер набора, и время показа. Выскакивает ли O среди C, не проверялось.
• C Count построена по образцу поиска с подсчётом. Карточка показывает целевое направление, затем из воды ненадолго поднимаются кубики с буквами C. Вы считаете буквы C, разрыв которых направлен в нужную сторону, и выбираете ответ из четырёх чисел. С ростом уровней появляется больше кубиков, а на некоторых уровнях времени на подсчёт меньше.
• Middle Match похожа на задачу функционального поля зрения, но центральная буква C задаёт, какую букву C в кольце нужно искать. Центральная C и кольцо из букв C вспыхивают вместе; ровно одна C в кольце повёрнута так же, как центральная, и вы касаетесь места, где она была. С ростом уровней в кольце становится больше букв C, радиус шире, а вспышка короче.
• У всех трёх есть дополнительный бинокулярный режим с красно-синими очками на телефоне, планшете или компьютере или встроенный на Meta Quest. Они начисляют баллы и меняют уровень после каждого ответа, а не записывают наклоны времени реакции. Любой результат — это результат тренировки, а не клиническое измерение.

Место Optics Trainer

Optics Trainer — это набор игр для тренировки зрения и мозга для iPhone, iPad, Android, браузеров и Meta Quest. Circle Spot и C Count построены по образцу описанных выше задач зрительного поиска, Middle Match похожа на задачу функционального поля зрения, и все три предлагают найти цели в короткой вспышке. Интерфейс приложения доступен на русском языке.

Эти игры не проверялись ни в одном из описанных здесь исследований. Они не являются тестами или измерениями, не дают наклона времени реакции или нормы и не являются лечением или диагностикой. Optics Trainer не одобрен FDA и не зарегистрирован как медицинское изделие, а эти игры не являются альтернативой тренировке сканирования или реабилитации, назначенной после инсульта. Мы не утверждаем, что они меняют внимание, периферическое зрение, вождение, чтение или повседневную жизнь. О клиническом измерении движений глаз читайте на странице Optics Tracker (на английском) на нашем сайте для клиник.

Optics Trainer не заменяет профессиональную диагностику и назначенное лечение. По вопросам, касающимся вашего состояния, обратитесь к специалисту по зрению. Приложения для телефона и планшета начинаются с 7-дневного бесплатного пробного периода, а бесплатный веб-аккаунт даёт 3 игры в день. После этого цена доступа к мобильной и веб-версии указана в местной валюте в App Store и Google Play, а цена доступа к VR указана в местной валюте в Meta Quest Store, после 7-дневного бесплатного пробного периода.

Частые вопросы

Источники

1. Treisman AM, Gelade G. A feature-integration theory of attention. Cogn Psychol. 1980
2. Neisser U. Decision-time without reaction-time: experiments in visual scanning. Am J Psychol. 1963
3. Wolfe JM, Cave KR, Franzel SL. Guided search: an alternative to the feature integration model for visual search. J Exp Psychol Hum Percept Perform. 1989
4. Wolfe JM. Guided Search 2.0: a revised model of visual search. Psychon Bull Rev. 1994
5. Wolfe JM, Horowitz TS. Five factors that guide attention in visual search. Nat Hum Behav. 2017
6. Wolfe JM. Visual search: how do we find what we are looking for? Annu Rev Vis Sci. 2020
7. Wolfe JM. Guided Search 6.0: an updated model of visual search. Psychon Bull Rev. 2021
8. Wolfe JM, Horowitz TS, Kenner NM. Rare items often missed in visual searches. Nature. 2005
9. Mitroff SR, Biggs AT. The ultra-rare-item effect: visual search for exceedingly rare items is highly susceptible to error. Psychol Sci. 2014
10. Ferber S, Karnath HO. How to assess spatial neglect: line bisection or cancellation tasks? J Clin Exp Neuropsychol. 2001
11. Anwyl-Irvine A, et al. Realistic precision and accuracy of online experiment platforms, web browsers, and devices. Behav Res Methods. 2021
12. Sireteanu R, Rettenbach R. Perceptual learning in visual search: fast, enduring, but non-specific. Vision Res. 1995
13. Sireteanu R, Rettenbach R. Perceptual learning in visual search generalizes over tasks, locations, and eyes. Vision Res. 2000
14. Ahissar M, Hochstein S. Task difficulty and the specificity of perceptual learning. Nature. 1997
15. Pollock A, et al. Interventions for visual field defects in people with stroke. Cochrane Database Syst Rev. 2019
16. Longley V, et al. Non-pharmacological interventions for spatial neglect or inattention following stroke and other non-progressive brain injury. Cochrane Database Syst Rev. 2021
17. Rowe FJ, et al. A randomized controlled trial of Scanning Eye trAining as a Rehabilitation Choice for Hemianopia after stroke (SEARCH). Int J Stroke. 2025
18. de Haan GA, et al. The effects of compensatory scanning training on mobility in patients with homonymous visual field defects: a randomized controlled trial. PLoS One. 2015
19. Roth T, et al. Comparing explorative saccade and flicker training in hemianopia: a randomized controlled study. Neurology. 2009
20. Pambakian AL, et al. Saccadic visual search training: a treatment for patients with homonymous hemianopia. J Neurol Neurosurg Psychiatry. 2004
21. Ball KK, et al. Age and visual search: expanding the useful field of view. J Opt Soc Am A. 1988

Похожие статьи

• Игры для мозга и наука: лабораторные задачи за ними
• Таблица Шульте: тест, среднее время и данные исследований
• Тренировка периферического зрения: игры и исследования
• Слежение за несколькими объектами: задача, тесты, тренировка