Doktorsvörn í Sálfræði - Tómas Kristjánsson

Fimmtudaginn 27. september ver Tómas Kristjánsson doktorsritgerð sína í sálfræði við Sálfræðideild Háskóla Íslands. Ritgerðin ber heitið: Rannsóknir á sjónrænni athygli með söfnunarverkefnum. Dynamics and flexibility of visual attention -Insights from a foraging perspective.

Andmælendur eru dr. Jeremy M. Wolfe, rannsóknaprófessor við Harvard Medical School, og dr. Þór Eysteinsson, prófessor við Læknadeild Háskóla Íslands.

Umsjónarkennari og leiðbeinandi var Árni Kristjánsson, prófessor við Sálfræðideild Háskóla Íslands. Auk hans sat í doktorsnefnd dr. Ian M. Thornton, prófessor við University of Malta.

Daníel Þór Ólason, deildarforseti Sálfræðideildar, stjórnar athöfninni sem fer fram í Hátíðasal Háskóla Íslands og hefst kl. 13.00.

Ágrip af rannsókn

Sjónin og sjónkerfið hafa verið hugðarefni heimspekinga og vísindamanna um aldir. Sálfræðingar hafa rannsakað ýmsa þætti sjónar og skynjunar síðan tilraunasálfræði varð til. Ein undirgrein sjónvísinda eru athyglis- og sjónleitarrannsóknir. Sú undirgrein rannsakar hvernig athygliskerfi og -ferlar gera okkur kleift að finna og vinna úr markáreitum sem við leitum að. Þetta hefur verið rannsakað ítarlega með eins-markáreitis rannsóknum þar sem leitað er að einu markáreiti innan um marga truflara. Þetta hefur verið mjög gjöfult rannsóknasvið og margir athyglisferlar og áhrif hafa fundist vegna þeirra. Flest athyglislíkön byggjast á niðurstöðum eins áreitis rannsókna og þessi líkön hafa aukið skilning okkar og þekkingu á sjónskynjun margfalt. Sjónveröld okkar er hins vegar oft flóknari og breytilegri en að leita að stöku kyrrstæðu markáreiti innan um nokkra truflara. Í ýmsum náttúrulegum aðstæðum leitum við að mörgum áreitum á sama tíma, eins og þegar við erum við berjatínslu eða að finna rétta skiptimynt í matvöruverslun. Innan sjónvísinda er þetta kallað söfnun. Söfnun hefur aðallega verið rannsökuð hjá dýrum og á þar við um fæðusöfnun dýra. Nokkurt misræmi er milli skilgreininga á söfnun innan sjónvísinda en það sem þær eiga sameiginlegt er að söfnun á við um mörg markáreiti á sama tíma. Í rannsókninni var notað nýstárlegt iPad söfnunarverkefni, þar sem þátttakendur snertu öll áreiti af fyrirfram ákveðnum lit og/eða lögun og hunsuðu önnur. Mældur var milli-áreitistími í gegnum söfnunarferlið og borinn saman milli-áreitis tími eftir því hvort snert var áreiti úr sama eða ólíkum áreitisflokki og hið síðasta. Þar að auki var greint söfnunarmynstur með því að greina fjölda runa, þar sem hver runa skilgreinist sem öll áreiti sem safnað er áður en skipt er um áreitisflokk. Kynntar eru þrjár greinar þar sem fjölda áreita, hlutfalli markáreita, tímamörkum og fjölda áreitisflokka er stjórnað. Niðurstöðurnar sýna ítarlega og áhugaverða mynd af söfnunarferlinu. Greint er frá þremur aðskildum stigum söfnunarferlisins. Fyrsta stigið er stöðuga stigið, sem inniheldur öll áreitin nema hið síðasta og áreitið fyrir miðju söfnunarferlisins. Á stöðuga stiginu eru milli-áreitatímarnir stöðugir og örlítið hægist á þeim í gegnum söfnunarferlið. Lítill sem enginn munur er á stöðuga stiginu á milli þátta og samsöfnunar sem passar illa við tveggja stiga kenningar um sjónræna athygli. Annað stigið er miðrisið, það kemur aðeins fram í samsöfnun og skýrist af skiptingu á milli markáreitisflokka. Flestir þátttakendur gera það aðeins einu sinni í samsöfnun. Miðrisið kemur fram sem ris í milli-áreitistíma í miðri söfnunarlotunni. Síðasta stigið er endarisið sem einnig einkennist af risi í milli-áreitistíma, en aðeins fyrir síðasta markáreitið í hverri söfnunarlotu. Þetta stig kemur bæði fram í þátta- og samsöfnunarverkefnum en er mun stærra í samsöfnun en þáttasöfnun. Endurtekin eru þekkt mynstur þar sem þátttakendur skipta tilviljanakennt á milli markáreitisflokka í þáttasöfnun en klára samsöfnunarlotur í tveimur löngum runum. Það breytist hins vegar þegar sett eru tímamörk á verkefnið, þá skipta þátttakendur oftar á milli markáreitisflokka, eftir því sem tímamörkin eru styttri. Þetta sýnir að söfnunarmynstrin gefa ekki endilega til kynna takmarkanir eða vangetu sjónræna athygliskerfisins, heldur sýnir þetta frekar hversu sveigjanlegt kerfið er og mikilvægi ákvarðana þátttakenda sem geta orðið fyrir óafvitandi áhrifum frá skilyrðum verkefnisins frekar en athygliskerfisins. Að lokum fann rannsakandi stuðning fyrir hleðslukenningum um sjónrænt vinnsluminni þar sem gert er ráð fyrir að fleiri en eitt leitarsniðmát geti verið virkt á sama tíma. Niðurstöðurnar passa illa við einföld tveggja stiga líkön af sjónrænni athygli og styðja mun sveigjanlegri sýn á sjónræna athygli.

Abstract

Vision and its properties has interested philosophers and scientists alike for centuries. Psychologists have studied vision and perception since the inception of experimental psychology. One subfield of vision science is the study of visual attention and more specifically visual search. This subfield studies how attentional mechanisms enable us to identify and process targets that we are searching for. This has extensively been studied with observers searching for a single target amongst number of distractors. This has been a very fruitful avenue of research and many mechanisms have been discovered through this line of research. Most models of visual attention are based on these findings and these models have greatly increased our understanding of the visual and perceptual system. Our visual world is however often more complex and dynamic than involving a single static target among a number of distractors. In several natural situations, we search for multiple targets instead, like when we are picking berries or selecting coins to pay for your groceries. Within vision science, this is referred to as foraging. Foraging originates from the animal literature and there refers to the animals foraging for food and although there are discrepancies within the visual science literature between definitions, they all involve searching for multiple targets. Using a novel iPad foraging task, where participants tap on all targets of pre-designated colours and/or shapes while ignoring distractors of different colours and/or shapes, I measured the inter-target times throughout the foraging process, compared inter-target times between taps after switching between target categories and when taps were repeated within target category. In addition, I analysed foraging strategies by analysing the number of runs where a run refers to the repeated selection within the same target category. This thesis consists of three papers, where absolute set-size, relative set-size, time limits and the number of target categories are manipulated. The results reveal an intriguing and detailed picture of the foraging process. I identify three distinct phases of the foraging process. A cruise phase which includes all targets except the middle one and the last one. During the cruise phase the inter-target times remain stable with a slight slowing throughout the foraging process. Interestingly, there is little or no difference between the cruise phase for feature and conjunction foraging which does not fit well with two-stage models of visual attention. The second phase is the middle peak, the middle peak only appears in conjunction foraging and represents the switch between target categories which for most observers only happens once in conjunction foraging, it can be seen by a peak in the intertarget times in the middle of the conjunction foraging trial. The last phase is the end-peak which is also a peak in the inter-target times, but for the last target. This peak is apparent in both feature and conjunction foraging but is many times larger in conjunction foraging than feature foraging. I replicate a known pattern where observers switch randomly between target categories in feature foraging but complete the conjunction foraging task in two long runs. However, when imposing time limits on the foraging, participants switch more frequently, the shorter the time limit is. This shows that these foraging patterns are not indicative of limitations of or inability of the visual attentional system, but rather shows the great flexibility of the system and the importance of strategy that can be affected by task demands. Lastly, I found support for load theories of visual working memory that state that more than one search template can be active simultaneously. Taken together, the results do not fit well with simple two-stage models of visual attention and support a much more flexible view of visual attention.

Um doktorsefnið

Tómas Kristjánsson er fæddur árið 1984. Foreldrar hans eru Valgerður Tómasdóttir og Grétar Ingi Símonarson. Tómas er trúlofaður Kristjönu Kristinsdóttur sálfræðingi.

Tómas lauk B.Sc prófi í sálfræði frá Háskóla Íslands árið 2013 og hlaut cand.psych. gráðu í sálfræði og starfstitilinn sálfræðingur árið 2015.