Реакция ученика на задачу - Task-invoked pupillary response

Зрачковый ответ

Реакция ученика на задачу (также известный как «Задача-Вызванный зрачковый ответ ") является зрачковая реакция вызвано когнитивная нагрузка наложено на человека и в результате уменьшения парасимпатический деятельность в периферическая нервная система.[1] Было обнаружено, что это приводит к линейному увеличению расширения зрачков по мере увеличения нагрузки на рабочую память. Битти оценил реакцию учеников, вызванную заданием, в различных задачах, касающихся кратковременной памяти, языковой обработки, рассуждений, восприятия, устойчивого внимания и избирательного внимания, и обнаружил, что он соответствует трем критериям Канемана для определения нагрузки обработки.[2][3] То есть он может отражать различия в загрузке обработки в рамках задачи, между разными задачами и между людьми. Он используется как индикатор уровня когнитивной нагрузки в психофизиология исследование.[2]

Ранняя история

Сотни лет назад было сказано, что продавцы могут читать мысли и намерения своих клиентов, обращая внимание на изменения диаметра зрачка покупателя.[1]

Биологический фон

Размер зрачка контролируется мышца-расширитель радужки, которые расширяют зрачок, и мышца сфинктера радужки, которые сужают зрачок. На них влияют соответственно симпатическая и парасимпатическая нервные системы.[4]

Более ранние исследования показывают, что эта реакция зрачков, скорее всего, является результатом ретикулярная активирующая система ствола мозга, связанного с кора головного мозга.[1] Регуляция некоторых функций глаза, включая его расширение, напрямую зависит от ретикулярной системы. Части этой системы связаны с высшими нервными структурами, которые непосредственно участвуют в познании и связанной с задачами деятельности, а также в активации коры головного мозга. Эти нервные структуры включают:

Таким образом, когнитивная нагрузка может оказывать прямое влияние на некоторые функции ретикулярной системы, такие как расширение глаза, и вызывать реакцию зрачков, вызванную заданием.

Более современные исследования показывают, что реакция ученика напрямую связана с голубое пятно норэпинефрин (LC-NE) система.[4] Система LC-NE связана с областями мозга, связанными с обнаружением, познанием и вниманием к требованиям задачи. Также очень вероятно, что причина, по которой LC связан с активностью учеников, связана с общими взаимодействиями с учениками. ядро gigantocellularis из вентральный мозг.

Результаты экспериментов

Краткосрочная память

Битти и Канеман (1966) попросили участников эксперимента запоминать последовательность цифр со скоростью одна цифра в секунду.[1] Последовала двухсекундная пауза, а затем участников попросили повторить цифры с той же скоростью. Они обнаружили, что диаметр зрачка увеличивался с каждой цифрой, которую слышали участники, а затем уменьшался, когда они повторяли цифры в обратном порядке. Максимальный размер зависел от того, сколько цифр нужно было запомнить и повторить. Таким образом, степень расширения напрямую зависит от уровня сложности задачи, то есть от величины когнитивной нагрузки или «умственного усилия», которое испытывали участники.[2][5] По этой причине реакция зрачков, вызванная заданием, может быть использована в качестве меры когнитивной нагрузки.

Диагностичность

Реакция зрачков, вызванная заданием, не является диагностической, если когнитивная нагрузка связана с выполнением задания.[1] Это связано с тем, что реакция учеников одинакова для большого количества действий, требующих умственных усилий, включая задачи восприятия, познания и реакции. Вместо этого реакцию зрачков, вызванную заданием, можно рассматривать как меру когнитивной нагрузки. Однако реакция зрачков, вызванная заданием, кажется диагностической, когда дело доходит до обработки с ограниченными данными.[1][2] Например, при изменении слабых слуховых стимулов зрачок не будет демонстрировать никаких изменений в диаметре, но вместо этого будет подвержен изменениям в условиях эксперимента.

Выполнение задач

Некоторые исследования предполагают, что расширение зрачка из-за реакции зрачка, вызванной заданием, связано с более высокой эффективностью выполнения задания.[4] Например, при участии в эксперименте с n-назад В этой задаче наблюдалась корреляция между теми, у кого было более сильное расширение из-за реакции зрачков, и улучшенная производительность.

И наоборот, другие исследования показывают обратную взаимосвязь, где более высокое расширение зрачков связано с более низкой производительностью задачи.[4] При представлении задачи по измерению Эффект Струпа, более высокое расширение зрачка положительно коррелировало с величиной эффекта Струпа. Предполагается, что это связано с тем, что те, кто плохо справляется с тестом на несоответствия, должны прикладывать больше умственных усилий, чем те, кто более квалифицирован, чтобы остановить себя, столкнувшись с несоответствием. Однако ту же корреляцию можно объяснить потенциальной легкостью, с которой доступ к информации получают те, кто имеет хороший тормозной контроль.

Экспертиза

Те, кто являются экспертами в своей области, испытывают более низкую когнитивную нагрузку и, следовательно, меньшую реакцию учеников, вызванную заданием, по сравнению с новичками.[6] Предполагается, что это связано с тем, что экспертам легче получить доступ к информации.

Интеллект

Исследование показало, что зрачки более умных людей показывают меньшее увеличение в диаметре по сравнению с менее умными людьми, выполняющими то же самое. арифметика задача.[4] Однако тесты, ориентированные на подвижный интеллект показали, что у людей с более высоким уровнем подвижного интеллекта зрачки расширены сильнее, чем у людей с более низким интеллектом.

Отрицательные результаты

Вервилль и его коллеги обнаружили, что реакция учеников, вызванная заданием, давала отрицательные результаты, когда пилотов просили запустить имитатор полета при решении навигационных задач.[1] Однако утверждается, что во время этого эксперимента размер зрачка регистрировался через 3 секунды после воздействия зрительного стимулятора. симулятор полета был представлен дисплей. Из-за того, что реакция зрачка очень быстрая, может случиться так, что реакция может закончиться к моменту измерения размера зрачка.

Надежность

Некоторые внешние переменные, такие как свет и ближние рефлексы, могут вызывать отклонения от реакции зрачков, вызванных заданием.[1][2] Именно по этой причине Крамер утверждает, что использование этой зрачковой реакции в качестве научного показателя когнитивной нагрузки должно оставаться в лаборатории, а не для использования в полевых условиях.[1] Это показано далее Гессом, который обнаружил, что, когда участники перемещают взгляд через неоднородное поле, такое как фотография, может быть нарушена реакция зрачков, вызванная заданием.[1]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c d е ж грамм час я j Крамер А.Ф. (1991). «Физиологические показатели умственной нагрузки: обзор последних достижений». В Дамосе DL (ред.). Многозадачная производительность. Лондон: Taylor & Francis Ltd.
  2. ^ а б c d е Битти Дж (март 1982 г.). «Задания, вызванные ученическими реакциями, нагрузка обработки и структура ресурсов обработки». Психологический бюллетень. 91 (2): 276–92. PMID  7071262.
  3. ^ Канеман Д. (1973). Внимание и усилия. Энглвуд Клиффс, штат Нью-Джерси: Прентис-холл.
  4. ^ а б c d е ван дер Вел П., ван Стинберген Х (декабрь 2018 г.). «Расширение зрачка как показатель усилий в задачах когнитивного контроля: обзор». Психономический бюллетень и обзор. 25 (6): 2005–2015. Дои:10.3758 / s13423-018-1432-у. ЧВК  6267528. PMID  29435963.
  5. ^ Hess EH, Polt JM (март 1964 г.). «Размер ученика в зависимости от умственной активности при решении простых задач». Наука. 143 (3611): 1190–2. Дои:10.1126 / science.143.3611.1190. PMID  17833905.
  6. ^ Шулевски А., Рот Н., Хоус Д. (июль 2015 г.). «Использование реакции ученика, вызванной заданием, как объективного показателя когнитивной нагрузки у новичков и обученных врачей: новый инструмент для оценки опыта». Академическая медицина. 90 (7): 981–7. Дои:10.1097 / ACM.0000000000000677. PMID  25738386.