1 / 31

Stanners, Coulter, Sweet, Murphy: The Pupillary Response an Indicator of Cognition and Arousal

Stanners, Coulter, Sweet, Murphy: The Pupillary Response an Indicator of Cognition and Arousal. Tampere University Computer Human Interaction Group. Timo Partala 14.11.2000. Esityksen sisältö. Johdanto ( 7 kalvo a ) Koe 1 ( 9 kalvoa) Koe 2 (10 kalvoa) Keskustelu (1 kalvo)

alvis
Download Presentation

Stanners, Coulter, Sweet, Murphy: The Pupillary Response an Indicator of Cognition and Arousal

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Stanners, Coulter, Sweet, Murphy: The Pupillary Response an Indicator of Cognition and Arousal TampereUniversityComputerHumanInteractionGroup Timo Partala 14.11.2000

  2. Esityksen sisältö • Johdanto (7 kalvoa) • Koe 1 (9 kalvoa) • Koe 2 (10 kalvoa) • Keskustelu (1 kalvo) • Oma arvio (3 kalvoa) 1 The Pupillary Response as an Indicator of Arousal and Cognition

  3. Johdanto • Artikkeli käsittelee kysymystä, kuvastavatko muutokset pupillin koossa kognitiivista kuormaa vai vireystilan muutoksia • Artikkelissa kuvataan kaksi laajamittaista koetta aiheesta 2 The Pupillary Response as an Indicator of Arousal and Cognition

  4. Johdanto • Artikkeli sisältää johdannon, joka esittelee edeltävän tutkimuksen aihepiiristä • Vaikka artikkeli on tehty vuonna 1979, johdanto on silti pätevä nykypäivänäkin, sillä suurin osa tutkimuksesta on 1960 tai 1970-luvuilta 3 The Pupillary Response as an Indicator of Arousal and Cognition

  5. Johdanto • Pupillin vasteita on alettu systemaattisesti tutkia 1960-luvulla • Siitä lähtien on ollut kaksi kilpailevaa tulkintaa siitä, mikä aiheuttaa muutokset pupillin koossa • Toinen tulkinta katsoo pupillin koon muutosten johtuvan vireystilan muutoksista ja toinen tulkinta pupillin koko kuvastaa kognitiivisen aktiviteetin tasoa 4 The Pupillary Response as an Indicator of Arousal and Cognition

  6. Johdanto • Määritelmä (Kahneman & Peavler, 1969): ”Vireystilaa pidetään usein automaattisena reaktiona merkityksellisiin tai läpitunkeviin ärsykkeisiin, kun taas (kognitiivinen) prosessointikuorma viittaa sellaisten aktiviteettien vaatimuksiin, joihin henkilö usein vapaaehtoisesti osallistuu.” 5 The Pupillary Response as an Indicator of Arousal and Cognition

  7. Johdanto • Molempien tulkintojen tukena on olemassa fysiologisia todisteita • Hypothalamuksen tuhoaminen vähensi pupillin laajenemista, mikä tukee vireystilatulkintaa • Toisaalta aivokuoren poistaminen eläimiltä saa aikaan poikkeuksellisen laajenneet pupillit, mikä tukee kognitiivista tulkintaa 6 The Pupillary Response as an Indicator of Arousal and Cognition

  8. Johdanto • Kirjoittajien mukaan suuressa osassa olemassa olevasta tutkimuksesta voidaan tulkita pupillin koon muutosten aiheutuneen sekä kognitiivisen kuorman että vireystilan muutoksista • Esim. Hessin & Poltin (1964) kokeissa pupillin koko suureni kertolaskutehtävien jälkeen 7 The Pupillary Response as an Indicator of Arousal and Cognition

  9. Johdanto • On kuitenkin olemassa kokeita, jotka ovat yksiselitteisemmin tulkittavissa • Esim. Kahneman ja Beatty (1966) näyttivät koehenkilöille numeroja tai sanoja sarjoissa sekunnin välein, joita koehenkilöt sitten muistelivat. Tälloin tehtävän vaikeustaso oli muistamisvaiheessa jo selvillä • Koe tuki kognitiivista tulkintaa 8 The Pupillary Response as an Indicator of Arousal and Cognition

  10. Koe 1 • Edeltävän tutkimuksen perusteella kirjoittajat olettivat että pupillin kokoon vaikuttavat sekä kognitiiviset tekijät että vireystila • Kokeessa 1 yritettiin pitää kognitiivinen prosessointi vakiona, kun taas vireystilaan liittyviä tekijöitä vaihdeltiin 9 The Pupillary Response as an Indicator of Arousal and Cognition

  11. Koe 1 • Ensimmäinen muuttuja oli koehenkilöiden käärmeiden pelko • Toinen muuttuja oli koetilanteessa aiheutettavan pelon aste • Kolmantena oli olemassa myös kontrollikonditio, jossa sana käärme oli korvattu neutraalilla sanalla 10 The Pupillary Response as an Indicator of Arousal and Cognition

  12. Koe 1: Menetelmä • Koehenkilöitä oli aluksi 57 (kaikki naisia) • Koehenkilöt jaettiin Wolpe Discomfort Indexiä käyttäen kolmeen kahdeksan hengen ryhmään (korkea käärmeenpelko, keskimääräinen käärmeenpelko ja matala käärmeenpelko). 11 The Pupillary Response as an Indicator of Arousal and Cognition

  13. Koe 1: Menetelmä • Koehenkilöt kuulivat kuulokkeista kuvailun kohtaamisesta käärmeen kanssa eri etäisyyksillä (esim. tien toisella puolella, vatsan päällä) • Kun kuvailu loppui, koehenkilöille annettiin käsky kuvitella kohtaus niin elävästi kuin mahdollista • Kuvittelun jälkeen koehenkilöt arvioivat 7 pisteen skaalalla, kuinka suurta pelkoa kuvittelu oli aiheuttanut, ja kuinka elävästi he olivat pystyneet kuvittelemaan kohtauksen • Behavioraalinen testaus 12 The Pupillary Response as an Indicator of Arousal and Cognition

  14. Koe 1: Menetelmä • Pupillin mittamiseen käytetty järjestelmä oli sama kuin Hessillä (1965) • Pupillin koosta otettiin kaksi valokuvaa sekunnissa infrapunafilmille • Järjestelmällä päästiin 0.1 mm tarkkuuteen pupillin koon mittaamisessa 13 The Pupillary Response as an Indicator of Arousal and Cognition

  15. Koe 1: Data-analyysi • Datalle tehtiin viisisuuntainen varianssianalyysi, jossa mukana olivat seuraavat muuttujat: • pelkoryhmä • käärmeen läheisyys kertomuksessa • kontrollikohtaus / vastenmielinen kohtaus • aika • jakso (kuvailu / kuvittelu) 14 The Pupillary Response as an Indicator of Arousal and Cognition

  16. Koe 1: Tulokset • Merkittävästi pupillin kokoon vaikuttivat aika (p<0.001) ja jakso (p<0.05) sekä niiden yhteisvaikutus (p<0.05) • Kun kumpaakin jaksoa tarkasteltiin erikseen, aika oli ainoa pupillin kokoon vaikuttava muuttuja • Mikään vireystilaan oletettavasti vaikuttavista muuttujista ei saanut aikaan merkitseviä muutoksia pupillin koossa 15 The Pupillary Response as an Indicator of Arousal and Cognition

  17. Koe 1: Tulokset • Koehenkilöiden subjektiivisen pelon arviot erosivat toisistaan merkitsevästi pelkoryhmän (p<0.05), kohtauksen pelkotason (p<0.001) ja kohtaustyypin (p<0.001) välillä. • Behavioraalinen testaus: korkeapelkoiset eivät uskaltaneet koskea käärmettä, keskimääräisen pelokkaista kolme koski ja matalapelkoisista kuusi koski käärmettä 16 The Pupillary Response as an Indicator of Arousal and Cognition

  18. Koe 1: Keskustelu • Kokeen tulokset tukevat kognitiivista tulkintaa, sillä vireystilaan oletettavasti vaikuttaneet tekijät eivät vaikuttaneet pupillin kokoon • Päätelmä: Pupillin kokoa säätelevät ensisijaisesti kognitiiviset tekijät, ja vireystilan muutokset vaikuttavat pupillin kokoon vain jos kognitiiviset tekijät ovat minimaalisia 17 The Pupillary Response as an Indicator of Arousal and Cognition

  19. Koe 2 • Myös koe 2 sisälsi sekä kognitiivisia että vireystilaan liittyviä muuttujia, mutta myös pelkän vireystilan vaihteluosuuden • Pupillin mittaamisen rinnalle otettiin myös sydämen syke, ihon sähkönjohtavuus ja EMG 18 The Pupillary Response as an Indicator of Arousal and Cognition

  20. Koe 2 • 30 koehenkilöä (kaikki miehiä) jaettiin 10 hengen ryhmiin sen mukaan oliko heillä ulkoisia oireita (esim. ihotauti), sisäisiä oireita (esim. päänsärkyä) vai ei minkäänlaisia oireita • Koehenkilöt saivat viiden centin (USD 0.05) palkkion oikeasta vastauksesta ja heille kerrottiin että he saavat lievän sähköshokin niskaan väärästä vastauksesta 19 The Pupillary Response as an Indicator of Arousal and Cognition

  21. Koe 2: Menetelmä • Koehenkilön piti lisätä ensimmäinen esitetty luku 2-3 päässä seuraavaan neljän luvun sarjaan • Lisättävä luku oli joko 0, 1 tai 3, jotka muodostivat siten kolme vaikeusastetta 20 The Pupillary Response as an Indicator of Arousal and Cognition

  22. Koe 2: Menetelmä • Pupillin koko mitatiin kokeen 1 tapaan • EMG mitatiin kyynärvarren koukistajalihaksesta • Ihon sähkönjohtavuus mitattiin kämmenestä ja ranteen sisäpuolelta • Sydämen syke mitattiin rinnasta pintaelektrodeilla 21 The Pupillary Response as an Indicator of Arousal and Cognition

  23. Koe 2: Menetelmä • Lopuksi oli vielä vaihe, jossa koehenkilöt kuulivat luvut 1-10 kahden sekunnin välein, ja saivat luvulla 10 lievän sähköshokin niskaan 0.5:n todennäköisyydellä • Tarkoituksena oli tutkia shokin uhkaa kokonaan kognitiivisista tekijöistä irrallaan 22 The Pupillary Response as an Indicator of Arousal and Cognition

  24. Koe 2: Data-analyysi • Nelisuuntainen varianssianalyysi: • oireryhmä • vaikeustaso • kannustin • aika (24 s) 23 The Pupillary Response as an Indicator of Arousal and Cognition

  25. Koe 2: Tulokset • Pupilliin kokoon vaikuttivat vaikeustaso (p<0.001), aika (p<0.001) ja niiden yhteisvaikutus (p<0.001) • Pupillin koossa lisäksi oli ’aavisteluefekti’ ensimmäisen luvun esittämisen jälkeen • Ihon sähkönjohtavuuteen vaikuttivat vaikeustaso (p<0.01), aika (p<0.005) ja niiden yhteisvaikutus (p<0.05) 24 The Pupillary Response as an Indicator of Arousal and Cognition

  26. Koe 2: Tulokset • Sydämen sykkeeseen vaikuttivat vaikeustaso (p<0.01), aika (p<0.001) ja kannustin (p<0.025) • EMG:hen vaikutti merkitsevästi vain oireryhmä (p<0.001) 25 The Pupillary Response as an Indicator of Arousal and Cognition

  27. Koe 2: Tulokset • Viimeisessä vaiheessa (sähköshokki luvulla 10) pupillin koko varioi merkitsevästi ajan funktiona (p<0.001) • Koska kognitiivista kuormitusta ei ollut, voidaan päätellä että vaihtelu johtui vireystilan muutoksesta shokin uhkaan liittyen 26 The Pupillary Response as an Indicator of Arousal and Cognition

  28. Koe 2: Keskustelu • Kannustin ei vaikuttanut pupillin kokoon kirjoittajien odottamalla tavalla, sen sijaan aika ja vaikeustaso vaikuttivat pupillin kokoon • Kirjoittajien mukaan vireystilan muutokset vaikuttivat aavisteluefektiin 27 The Pupillary Response as an Indicator of Arousal and Cognition

  29. Keskustelu • Vireystilaan liittyvä vaikutus pupillin koossa näkyi vain toisen kokeen viimeisessä vaiheessa • Tekemistään kokeista kirjoittajat päättelivät, että pupillin kontrollijärjestelmä on hierarkinen siten, että jos tilanteeseen liittyy huomattava määrä kognitiivista aktiviteettia, se yksin saa aikaan pupillin koon vaihtelun 28 The Pupillary Response as an Indicator of Arousal and Cognition

  30. Oma arvio • Tutkimus pohjautuu hyvin edeltävään tutkimukseen, joiden heikkoja kohtia pyritään paikkaamaan • Onnistuttiinko koeasetelmissa todella vaikuttamaan koehenkilön vireystilaan (kuvailut, kannustin (5 c), shokin uhka)? • Koeasetelmissa kognitio oli vahvasti painottunut 29 The Pupillary Response as an Indicator of Arousal and Cognition

  31. Oma arvio • Aavisteluefektin voi tulkita myös kognition aiheuttamaksi • Mittaustekniikka vanhanaikaista • Kokeessa 1 koehenkilöt joutuivat pidättelemään silmänräpäyksiä • Omassa tutkimuksessa (Partala et.al., 2000) on onnistuttu saamaan systemaattisia eroja vireystilaan liittyen, koeasetelmassa, johon liittyi jonkin verran kognitiivista aktiviteettia 30 The Pupillary Response as an Indicator of Arousal and Cognition

More Related