La atención espacial visual es una forma de atención visual que implica dirigir la atención a una ubicación en el espacio. Al igual que su contraparte temporal atención temporal visual , estos módulos de atención se han implementado ampliamente en análisis de video en visión por computadora para proporcionar un rendimiento mejorado y una explicación interpretable por humanos [1] [2] [3] de los modelos de aprendizaje profundo .
La atención espacial permite a los humanos procesar selectivamente la información visual mediante la priorización de un área dentro del campo visual. Se selecciona una región del espacio dentro del campo visual para su atención y la información dentro de esta región recibe un procesamiento adicional. La investigación muestra que cuando se evoca la atención espacial, un observador suele ser más rápido y más preciso para detectar un objetivo que aparece en una ubicación esperada en comparación con una ubicación inesperada. [4] La atención se dirige aún más rápidamente a ubicaciones inesperadas, cuando estas ubicaciones se destacan por estímulos visuales externos (como un destello repentino), la corteza visual primaria humana juega un papel crítico para tal guía atencional exógena. [5]
La atención espacial se distingue de otras formas de atención visual, como la atención basada en objetos y la atención basada en características. [6] Estas otras formas de atención visual seleccionan un objeto completo o una característica específica de un objeto independientemente de su ubicación, mientras que la atención espacial selecciona una región específica del espacio y los objetos y características dentro de esa región se procesan.
Medidas de atención espacial visual
Experimentos de señales espaciales
Una propiedad clave de la atención visual es que la atención se puede seleccionar en función de la ubicación espacial y se han utilizado experimentos de señales espaciales para evaluar este tipo de selección. En el paradigma de señales de Posner , [4] la tarea era detectar un objetivo que pudiera presentarse en una de dos ubicaciones y responder lo más rápido posible. Al comienzo de cada prueba, se presenta una señal que indica la ubicación del objetivo (señal válida) o indica la ubicación incorrecta, lo que desvía al observador (señal no válida). Además, en algunos ensayos no se proporciona información sobre la ubicación del objetivo, ya que no se presenta ninguna pista (ensayos neutrales). Se utilizaron dos señales distintas; la señal era un "parpadeo" periférico alrededor de la ubicación del objetivo (señal periférica) o la señal se mostraba centralmente como un símbolo, como una flecha que apuntaba a la ubicación del objetivo (señal central). Los observadores son más rápidos y precisos para detectar y reconocer un objetivo si la ubicación del objetivo se conoce de antemano. [4] [7] Además, desinformar a los sujetos sobre la ubicación del objetivo conduce a tiempos de reacción más lentos y a una menor precisión en relación con el rendimiento cuando no se proporciona información sobre la ubicación del objetivo. [4] [7]
Las tareas de indicaciones espaciales generalmente evalúan la atención espacial encubierta , que se refiere a la atención que puede cambiar espacialmente sin ningún movimiento ocular que la acompañe . Para investigar la atención encubierta, es necesario asegurarse de que los ojos del observador permanezcan fijos en un lugar durante toda la tarea. En las tareas de indicaciones espaciales, se instruye a los sujetos para que se fijen en un punto de fijación central. Por lo general, se necesitan 200 ms para realizar un movimiento ocular sacádico hacia una ubicación. [8] Por lo tanto, la duración combinada de la señal y el objetivo se presenta típicamente en menos de 200 ms. Esto asegura que se está midiendo la atención espacial encubierta y que los efectos no se deben a movimientos oculares abiertos. Algunos estudios controlan específicamente los movimientos oculares para garantizar que los ojos del observador estén fijos continuamente en el punto de fijación central. [9]
Las señales centrales y periféricas en los experimentos de señales espaciales pueden evaluar la orientación de la atención espacial encubierta. Estas dos señales parecen utilizar diferentes mecanismos para orientar la atención espacial. Las señales periféricas tienden a atraer la atención automáticamente, reclutando procesos de control de la atención de abajo hacia arriba. Por el contrario, se cree que las señales centrales están bajo control voluntario y, por lo tanto, utilizan procesos de arriba hacia abajo. [10] Los estudios han demostrado que las señales periféricas son difíciles de ignorar, ya que la atención se orienta hacia la señal periférica incluso cuando el observador sabe que la señal no predice la ubicación del objetivo. [7] Las señales periféricas también provocan una asignación de atención mucho más rápida que las señales centrales, ya que las señales centrales requieren un mayor tiempo de procesamiento para interpretar la señal. [10]
Experimentos de sonda espacial
En las tareas de señalización espacial, la sonda espacial (señal) provoca una asignación de atención a una ubicación particular. Las sondas espaciales también se han utilizado a menudo en otros tipos de tareas para evaluar cómo se asigna la atención espacial.
Se han utilizado sondas espaciales para evaluar la atención espacial en búsquedas visuales. Las tareas de búsqueda visual implican la detección de un objetivo entre un conjunto de distractores. La atención a la ubicación de los elementos en la búsqueda se puede utilizar para guiar las búsquedas visuales. Esto se demostró mediante señales válidas que mejoran la identificación de objetivos en relación con las condiciones no válidas y neutrales. [11] Una pantalla de búsqueda visual también puede influir en la rapidez con la que un observador responde a una sonda espacial. En una tarea de búsqueda visual, apareció un pequeño punto después de una pantalla visual y se encontró que los observadores detectaban más rápido el punto cuando estaba ubicado en la misma ubicación que el objetivo. [12] Esto demostró que se había asignado atención espacial a la ubicación objetivo.
El uso de múltiples tareas simultáneamente en un experimento también puede demostrar la generalidad de la atención espacial, ya que la asignación de atención a una tarea puede influir en el desempeño en otras tareas. [13] [14] Por ejemplo, se encontró que cuando se prestó atención a la detección de un punto parpadeante (sonda espacial), esto aumentó la probabilidad de identificar letras cercanas. [14]
Distribución de la atención espacial
La distribución de la atención espacial ha sido objeto de una investigación considerable. En consecuencia, esto ha llevado al desarrollo de diferentes metáforas y modelos que representan la distribución espacial propuesta de la atención.
Metáfora del foco
Según la metáfora del "foco", el foco de atención es análogo al haz de un foco. [15] El foco móvil se dirige a una ubicación y todo lo que está dentro de su haz es atendido y procesado preferentemente, mientras que la información fuera del haz está desatendida. Esto sugiere que el foco de atención visual está limitado en tamaño espacial y se mueve para procesar otras áreas en el campo visual.
Metáfora de la lente de zoom
La investigación ha sugerido que el foco de atención es de tamaño variable. [16] Eriksen y St James [17] propusieron la metáfora del "objetivo zoom", que es una alternativa a la metáfora del foco y tiene en cuenta la naturaleza variable de la atención. Este relato compara la distribución de la atención con una lente de zoom que puede estrechar o ampliar el foco de atención. Esto respalda los hallazgos que muestran que la atención se puede distribuir tanto en un área grande del campo visual como también funcionar en un modo enfocado. [18] En apoyo de esta analogía, la investigación ha demostrado que existe una relación inversa entre el tamaño del foco de atención y la eficiencia del procesamiento dentro de los límites de una lente de zoom. [19]
Modelo de degradado
El modelo de gradiente es una teoría alternativa sobre la distribución de la atención espacial. Este modelo propone que los recursos de atención se asignen en un patrón de gradiente, con recursos concentrados en el centro de enfoque y recursos disminuyendo de manera continua lejos del centro. [20] Downing [9] realizó una investigación utilizando una adaptación del paradigma de señales de Posner que respaldaba este modelo. El objetivo podría aparecer en 12 ubicaciones potenciales, marcadas con casillas. Los resultados mostraron que la facilitación de la atención fue más fuerte en la ubicación indicada y disminuyó gradualmente con la distancia desde la ubicación indicada. Sin embargo, no todas las investigaciones han apoyado el modelo de gradiente. Por ejemplo, Hughes y Zimba [21] llevaron a cabo un experimento similar, utilizando una matriz visual altamente distribuida y no utilizaron recuadros para marcar las posibles ubicaciones del objetivo. No hubo evidencia de un efecto de gradiente, ya que las respuestas más rápidas fueron cuando la señal y el objetivo estaban en el mismo hemicampo y respuestas más lentas cuando estaban en diferentes hemicampos. Las cajas jugaron un papel importante en la atención como un experimento posterior, usaron las cajas y, en consecuencia, encontraron un patrón de gradiente. [22] Por tanto, se considera que el tamaño del gradiente puede ajustarse según las circunstancias. Se puede adoptar un gradiente más amplio cuando hay una pantalla vacía, ya que la atención puede extenderse y solo está restringida por los bordes del hemicampo.
División de la atención espacial
En la investigación sobre la atención espacial visual se debate si es posible dividir la atención en diferentes áreas del campo visual. Las cuentas de 'foco' y 'lente de zoom' postulan que la atención utiliza un único enfoque unitario. Por lo tanto, la atención espacial solo se puede asignar a áreas adyacentes en el campo visual y, por lo tanto, no se puede dividir. Esto fue apoyado por un experimento que alteró el paradigma de las señales espaciales mediante el uso de dos señales, una primaria y una secundaria. Se descubrió que la señal secundaria solo era eficaz para enfocar la atención cuando su ubicación era adyacente a la señal principal. [15] Además, se ha demostrado que los observadores son incapaces de ignorar los estímulos presentados en áreas situadas entre dos ubicaciones indicadas. [23] Estos hallazgos han propuesto que la atención no se puede dividir en dos regiones no contiguas. Sin embargo, otros estudios han demostrado que la atención espacial se puede dividir en dos ubicaciones. Por ejemplo, los observadores pudieron atender simultáneamente a dos objetivos diferentes ubicados en hemicampos opuestos. [19] La investigación incluso ha sugerido que los seres humanos pueden centrar la atención en dos o cuatro lugares del campo visual. [24] Otra perspectiva es que la atención espacial se puede dividir solo bajo ciertas condiciones. Esta perspectiva sugiere que la división de la atención espacial es flexible. La investigación demostró que si la atención espacial es unitaria o dividida depende de los objetivos de la tarea. [25] Por lo tanto, si dividir la atención es beneficioso para el observador, se utilizará un foco de atención dividido.
Una de las principales dificultades para establecer si la atención espacial se puede dividir es que un modelo de atención de enfoque unitario también puede explicar varios de los hallazgos. Por ejemplo, cuando se atienden dos ubicaciones no contiguas, puede no ser que la atención se haya dividido entre estas dos ubicaciones, sino que puede ser que el foco unitario de atención se haya expandido. [24] Alternativamente, las dos ubicaciones pueden no ser atendidas simultáneamente y, en cambio, el área de enfoque se mueve rápidamente de una ubicación a otra. [26] En consecuencia, parece muy difícil probar indudablemente que la atención espacial puede dividirse.
Déficits en la atención espacial visual
Heminegligencia
La heminegligencia [1] , también conocida como negligencia visual unilateral, negligencia atencional, negligencia hemisférica o negligencia espacial, es un trastorno que incorpora un déficit significativo en la atención visuoespacial. La heminegligencia se refiere a la incapacidad de los pacientes con daño cerebral unilateral para detectar objetos en el lado del espacio contralateral a la lesión (contralesional); es decir, daño al hemisferio cerebral derecho que da como resultado el descuido de los objetos del lado izquierdo del espacio, [27] y se caracteriza por una asimetría hemisférica. El rendimiento generalmente se conserva en el lado ipsilateral a la lesión (ipsilesional). [27] La heminegligencia es más frecuente y posiblemente más grave después de un daño en el hemisferio cerebral derecho de sujetos diestros. [27] Se ha propuesto que los lóbulos parietales derechos son comparativamente más responsables de la asignación de la atención espacial, por lo que el daño a este hemisferio a menudo produce efectos más severos. [28] Además, es difícil trazar un mapa con precisión de los déficits sensoriales visuales en el hemicampo descuidado.
La negligencia se diagnostica mediante una variedad de tareas con papel y lápiz. Un método común es la prueba de figuras complejas (CFT). El CFT requiere que los pacientes copien un dibujo lineal complicado y luego lo reproduzcan de la memoria. A menudo, los pacientes descuidan las características presentes en el lado contralesional del espacio y los objetos. Los pacientes con negligencia se comportarán de manera similar al reproducir imágenes mentales de lugares y objetos familiares. Un error común es no incluir números en el lado izquierdo de una imagen cuando se extrae un reloj analógico de la memoria; por ejemplo, todos los números pueden estar colocados en el lado derecho de la esfera del reloj. [10]
Otra tarea de papel y lápiz es la tarea de bisección de línea. En este ejercicio, los pacientes deben dividir una línea horizontal a la mitad. Los pacientes con negligencia a menudo bisecan la línea a la derecha del centro verdadero, dejando la parte izquierda de la línea desatendida. [27]
Las tareas de cancelación de objetos también se utilizan para determinar el alcance del déficit potencial. Durante esta tarea, los pacientes deben cancelar (tachar) todos los objetos en una pantalla desordenada (por ejemplo, líneas, formas geométricas, letras, etc.). [10] Los pacientes con daño principalmente en el área parietal derecha fracasan en la detección de objetos en el campo visuoespacial izquierdo y, a menudo, el paciente no los tacha. Además, los pacientes que pueden verse gravemente afectados tienden a no detectar sus errores en la inspección visual.
Extinción
La extinción es un fenómeno observable durante la estimulación doble simultánea de los campos visuales izquierdo y derecho. Los pacientes en extinción no percibirán el estímulo en el campo visual contralesional cuando se presente junto con un estímulo en el campo ipsilesional. [10] Sin embargo, cuando se presenta por sí solo, los pacientes pueden percibir correctamente el estímulo contralesional. Por lo tanto, los pacientes con negligencia no informan los estímulos presentes en el campo aberrante, mientras que los pacientes con extinción no informan los estímulos en el campo aberrante sólo cuando se producen presentaciones dobles simultáneas en ambos hemicampos. [10] De manera análoga a la negligencia, la extinción afecta el campo visuoespacial contralesional en la mayoría de los pacientes con daño unilateral. [27] Los correlatos anatómicos de la desatención y la extinción visuoespaciales no se superponen en absoluto, y se propone que la extinción esté asociada con lesiones subcorticales. [27]
Un método común para la detección rápida de la extinción visuoespacial es un modelo de confrontación de dedos. Utilizada como evaluación estándar de cabecera, la tarea requiere que el paciente indique (verbalmente o señalando) en qué campo visual se mueve la mano o el dedo del médico, mientras el médico hace un movimiento de meneo con su índice. [10] Esto permite al médico distinguir entre los déficits que se asemejan a la negligencia y los que pueden indicar extinción, presentando un solo estímulo en el campo contralesional o dos estímulos simultáneos en los campos visual contralesional e ipsilesional. Esta prueba rápida se puede utilizar de inmediato en un entorno hospitalario para un diagnóstico rápido y puede ser particularmente útil después de accidentes cerebrovasculares y convulsiones.
Regiones asociadas con el deterioro de la atención visuoespacial
Daño parietal
La región parietal posterior es posiblemente la más estudiada en relación con la atención visuoespacial. Los pacientes con daño en el lóbulo parietal con mayor frecuencia no prestan atención a los estímulos ubicados en el hemisferio contralesional, como se observa en pacientes con heminegligencia / negligencia visual unilateral. [10] Como tal, es posible que no reconozcan a una persona sentada a su izquierda, pueden descuidar la comida colocada a su izquierda o hacer movimientos con la cabeza o los ojos hacia la izquierda. [10] Los estudios de tomografía computarizada (TC) han demostrado que el lóbulo parietal inferior del hemisferio derecho es el que se daña con mayor frecuencia en pacientes con negligencia grave. [29]
El daño parietal puede disminuir la capacidad de reducir el ruido de decisiones. [10] Las señales espaciales parecen reducir la incertidumbre de una decisión visuoespacial. La alteración de la orientación espacial, como se ve en el heminegligencia, sugiere que los pacientes con daño en la región parietal pueden experimentar una mayor dificultad en la toma de decisiones con respecto a los objetivos ubicados en el campo contralesional. [10]
El daño a la región parietal también puede aumentar las conjunciones ilusorias de características. Las conjunciones ilusorias ocurren cuando las personas informan de combinaciones de características que no ocurrieron. [28] Por ejemplo, cuando se le presenta un cuadrado naranja y un círculo morado, el participante puede informar un cuadrado morado o un círculo naranja. Aunque normalmente se requerirían circunstancias especiales para que una persona sin discapacidades produzca una conjunción ilusoria, parece que algunos pacientes con daño en la corteza parietal pueden demostrar una vulnerabilidad a tales discapacidades visuoespaciales. [27] Los resultados de los pacientes parietales sugieren que la corteza parietal y, por tanto, la atención espacial, pueden estar implicadas en la solución de este problema de las características de unión. [10]
Daño del lóbulo frontal
Se sabe desde hace mucho tiempo que las lesiones de las cortezas frontales preceden a la negligencia espacial y otros déficits visuoespaciales. Específicamente, el daño del lóbulo frontal se ha asociado con un déficit en el control de la atención excesiva (la producción de movimientos oculares). Las lesiones en las áreas del lóbulo frontal superior que incluyen los campos oculares frontales parecen interrumpir algunas formas de movimientos oculares evidentes. [10] Guitton, Buchtel y Douglas [30] han demostrado que el movimiento ocular dirigido lejos de un objetivo visual que aparece abruptamente ("antisacada") está notablemente afectado en pacientes con daño en los campos oculares frontales, que frecuentemente movimientos oculares hacia el objetivo. Cuando los pacientes del campo ocular frontal hicieron antisacádicas, tenían una mayor latencia de los movimientos oculares en comparación con los controles. Esto sugiere que los lóbulos frontales, específicamente la región dorsolateral que contiene los campos oculares frontales, juegan un papel inhibidor en la prevención de los movimientos oculares reflejos en el control de la atención abierta. [30] Además, los campos oculares frontales o las áreas circundantes pueden estar críticamente asociados con la negligencia después de lesiones frontales dorsolaterales. [29]
Las lesiones del lóbulo frontal también parecen producir déficits en la atención visuoespacial relacionados con la atención encubierta (la orientación de la atención sin el requisito del movimiento ocular). Usando la tarea de señalización espacial de Posner , Alivesatos y Milner (1989; ver [10] ) encontraron que los participantes con daño en el lóbulo frontal demostraron un beneficio de atención comparativamente menor de las señales válidas que los participantes de control o los participantes con daño en el lóbulo temporal. La orientación voluntaria de los pacientes con lóbulo frontal parece estar alterada.
La región del lóbulo frontal lateral derecho también se asoció con negligencia visual del lado izquierdo en una investigación realizada por Husain y Kennard. [29] Se encontró una región de superposición en la ubicación de las lesiones en cuatro de cinco pacientes con negligencia visual del lado izquierdo, específicamente la cara dorsal de la circunvolución frontal inferior y la sustancia blanca subyacente. Además, también se detectó superposición de áreas de lesión en la región dorsal del área 44 de Brodmann (anterior a la corteza premotora). Estos resultados implican aún más al lóbulo frontal en la dirección de la atención en el espacio visual.
Daño del núcleo talámico (núcleo pulvinar)
Se ha especulado que los núcleos talámicos están involucrados en dirigir la atención a ubicaciones en el espacio visual. [31] Específicamente, el núcleo pulvinar parece estar implicado en el control subcortical de la atención espacial, y las lesiones en esta área pueden causar negligencia. [10] La evidencia [31] sugiere que el núcleo pulvinar del tálamo podría ser responsable de participar en la atención espacial en una ubicación previamente indicada. Un estudio de Rafal y Posner [31] encontró que los pacientes que tenían lesiones pulvinares agudas detectaban más lentamente un objetivo que aparecía en el campo visuoespacial contralesional en comparación con la aparición de un objetivo en el campo ipsilesional durante una tarea de señalización espacial. Esto sugiere un déficit en la capacidad de utilizar la atención para mejorar el rendimiento en la detección y procesamiento de objetivos visuales en la región contralesional. [31]
Usar en camuflaje
El camuflaje se basa en engañar la cognición del observador, como un depredador . Algunos mecanismos de camuflaje, como las marcas de distracción, probablemente funcionen compitiendo por la atención visual con estímulos que delatarían la presencia del objeto camuflado (como un animal de presa). Dichas marcas deben ser llamativas y estar ubicadas lejos del contorno para evitar llamar la atención sobre él, en contraste con las marcas disruptivas que funcionan mejor cuando están en contacto con el contorno. [32]
Ver también
- Reconocimiento de actividad / reconocimiento de acción
- Atención
- Atención temporal visual
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