Реакция зрачков, вызванная заданием

Вызванная задачей зрачковая реакция (также известная как « Зрачковая реакция, вызванная задачей ») — это зрачковая реакция, вызванная когнитивной нагрузкой, возложенной на человека, и в результате снижения парасимпатической активности в периферической нервной системе . ^[1] Обнаружено, что это приводит к линейному увеличению расширения зрачков по мере увеличения требований, предъявляемых задачей к рабочей памяти. Битти оценивал вызванную заданием реакцию зрачков на различные задачи на кратковременную память, речевую обработку, рассуждение, восприятие, устойчивое внимание и избирательное внимание и обнаружил, что она соответствует трем критериям Канемана для определения вычислительной нагрузки. ^[2]^[3] То есть он может отражать различия в вычислительной нагрузке внутри задачи, между разными задачами и между отдельными людьми. Он используется как индикатор уровня когнитивной нагрузки в психофизиологических исследованиях. ^[2]

Ранняя история

Сотни лет назад говорили, что торговцы могут читать мысли и намерения своих покупателей, обращая внимание на изменения диаметра зрачка покупателя. ^[1]

Биологическая основа

Размер зрачка контролируется мышцей-дилататором радужки , которая расширяет зрачок, и мышцей сфинктера радужки , которая сужает зрачок. На них влияют симпатическая и парасимпатическая нервные системы соответственно. ^[4]

Более ранние исследования показывают, что такая зрачковая реакция, скорее всего, является результатом связи ретикулярной активирующей системы ствола мозга с корой головного мозга . ^[1] На регуляцию некоторых функций глаза, в том числе дилатации, непосредственно влияет ретикулярная система. Части этой системы связаны с высшими нервными структурами, которые непосредственно участвуют в познавательной и связанной с задачами деятельности, а также в активации коры головного мозга. К этим нервным структурам относятся:

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

Более современные исследования показывают, что реакция зрачков напрямую связана с голубого пятна системой норадреналина (LC-NE). ^[4] Система LC-NE связана с областями мозга, отвечающими за обнаружение, познание и внимание к требованиям задач. Также очень вероятно, что причина, по которой LC связана с зрачковой активностью, связана с общими взаимодействиями с ядром gigantocellis вентрального мозгового вещества .

Экспериментальные результаты

Кратковременная память

Битти и Канеман (1966) просили участников эксперимента запоминать последовательность цифр со скоростью одна в секунду. ^[1] Последовала пауза в 2 секунды, а затем участников просили повторить цифры с той же скоростью. Они обнаружили, что диаметр зрачков увеличивался с каждой цифрой, которую участники слышали, а затем уменьшался, когда они повторяли цифры по порядку. Максимальный размер зависел от того, сколько цифр нужно было запомнить и повторить. Таким образом, степень расширения напрямую связана с уровнем сложности задачи, то есть с объемом когнитивной нагрузки или «умственного усилия», которое испытали участники. ^[2]^[5] По этой причине реакцию зрачков, вызванную заданием, можно использовать в качестве меры когнитивной нагрузки.

Диагностика

Реакция зрачков, вызванная заданием, не является диагностической, если когнитивная нагрузка связана с выполнением задания. ^[1] Это связано с тем, что реакция зрачков одинакова для большого количества видов деятельности, требующих умственных усилий, включая перцептивные, когнитивные задачи и задачи, связанные с реакцией. Вместо этого реакцию зрачков, вызванную заданием, можно рассматривать как меру когнитивной нагрузки. Тем не менее, реакция зрачков, вызванная заданием, оказывается диагностической, когда дело доходит до обработки ограниченных данных. ^[1]^[2] Например, при изменении слабых слуховых стимулов зрачок не будет демонстрировать никаких изменений в диаметре, но вместо этого на него будут влиять изменения условий эксперимента.

Производительность задачи

Некоторые исследования предполагают, что расширение зрачков из-за реакции зрачков, вызванной заданием, связано с более высокой производительностью заданий. ^[4] Например, принимая участие в эксперименте, включающем задачу n-back , наблюдалась корреляция между теми, у кого было более высокое расширение из-за реакции зрачков, и улучшенная производительность.

И наоборот, другие исследования показывают противоположную зависимость: более высокое расширение зрачков связано с более низкой производительностью задач. ^[4] Когда им предлагалась задача измерения эффекта Струпа , более высокое расширение зрачков положительно коррелировало с размером эффекта Струпа. Предполагается, что это связано с тем, что те, кто плохо справляется с тестом на несоответствие, должны приложить больше умственных усилий, чем те, кто более опытен в том, чтобы остановиться, столкнувшись с несоответствием. Однако ту же корреляцию можно объяснить потенциальной легкостью доступа к информации для тех, кто обладает хорошим тормозящим контролем.

Экспертиза

Те, кто являются экспертами в своей области, испытывают меньшую когнитивную нагрузку и, следовательно, меньшую реакцию зрачков, вызываемую 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 имеют меньшее увеличение диаметра по сравнению с менее умными людьми, выполняющими ту же арифметическую задачу. ^[4] Однако тесты, нацеленные на подвижный интеллект , показали, что у людей с более высоким уровнем подвижного интеллекта зрачки расширяются сильнее, чем у людей с более низким уровнем подвижного интеллекта.

Отрицательные результаты

Вирвилле и его коллеги обнаружили, что реакция зрачков, вызванная выполнением задания, давала отрицательные результаты, когда пилотам предлагалось запустить авиасимулятор во время решения навигационных задач. ^[1] Однако утверждается, что в ходе этого эксперимента размер зрачка был зафиксирован через 3 секунды после авиасимулятора предъявления визуального стимулятора на дисплее . В связи с тем, что реакция зрачков очень быстрая, возможно, реакция уже завершилась к моменту измерения размера зрачка.

Надежность

Некоторые внешние переменные, такие как рефлексы на свет и вблизи, могут вызывать отклонения от реакции зрачков, вызванной заданием. ^[1]^[2] Именно по этой причине Крамер утверждает, что использование этой зрачковой реакции в качестве научной меры когнитивной нагрузки должно оставаться в лаборатории, а не для использования в полевых условиях. ^[1] Это показано далее Хессом, который обнаружил, что, когда участники перемещают взгляд по неоднородному полю, например фотографии, это может повлиять на реакцию зрачков, вызванную заданием. ^[1]

См. также

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж Крамер А.Ф. (1991). «Физиологические показатели умственной нагрузки: обзор последних достижений». В Damos DL (ред.). Многозадачность . Лондон: Тейлор и Фрэнсис Лтд.
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Битти Дж. (март 1982 г.). «Реакции зрачков, вызванные выполнением задачи, вычислительная нагрузка и структура ресурсов обработки». Психологический вестник . 91 (2): 276–92. дои : 10.1037/0033-2909.91.2.276 . ПМИД 7071262 .
^ Канеман Д. (1973). Внимание и усилия . Энглвуд Клиффс, Нью-Джерси: Прентис-холл.
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ван дер Вель П., ван Стинберген Х. (декабрь 2018 г.). «Расширение зрачков как показатель усилий в задачах когнитивного контроля: обзор» . Психономический бюллетень и обзор . 25 (6): 2005–2015. дои : 10.3758/s13423-018-1432-y . ПМК 6267528 . ПМИД 29435963 .
^ Гесс Э.Х., Полт Дж.М. (март 1964 г.). «Размер ученика в зависимости от умственной деятельности во время простого решения проблем». Наука . 143 (3611): 1190–2. Бибкод : 1964Sci...143.1190H . дои : 10.1126/science.143.3611.1190 . ПМИД 17833905 . S2CID 27169110 .
^ Шулевски А., Рот Н., Хоуз Д. (июль 2015 г.). «Использование реакции зрачков, вызванной заданием, как объективной меры когнитивной нагрузки у новичков и обученных врачей: новый инструмент для оценки опыта» . Академическая медицина . 90 (7): 981–7. doi : 10.1097/ACM.0000000000000677 . ПМИД 25738386 .

[Kramer_1991-1] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж Крамер А.Ф. (1991). «Физиологические показатели умственной нагрузки: обзор последних достижений». В Damos DL (ред.). Многозадачность . Лондон: Тейлор и Фрэнсис Лтд.

[Beatty_1982-2] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Битти Дж. (март 1982 г.). «Реакции зрачков, вызванные выполнением задачи, вычислительная нагрузка и структура ресурсов обработки». Психологический вестник . 91 (2): 276–92. дои : 10.1037/0033-2909.91.2.276 . ПМИД 7071262 .

[3] Канеман Д. (1973). Внимание и усилия . Энглвуд Клиффс, Нью-Джерси: Прентис-холл.

[van_der_Wel_2018-4] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ван дер Вель П., ван Стинберген Х. (декабрь 2018 г.). «Расширение зрачков как показатель усилий в задачах когнитивного контроля: обзор» . Психономический бюллетень и обзор . 25 (6): 2005–2015. дои : 10.3758/s13423-018-1432-y . ПМК 6267528 . ПМИД 29435963 .

[5] Гесс Э.Х., Полт Дж.М. (март 1964 г.). «Размер ученика в зависимости от умственной деятельности во время простого решения проблем». Наука . 143 (3611): 1190–2. Бибкод : 1964Sci...143.1190H . дои : 10.1126/science.143.3611.1190 . ПМИД 17833905 . S2CID 27169110 .

[6] Шулевски А., Рот Н., Хоуз Д. (июль 2015 г.). «Использование реакции зрачков, вызванной заданием, как объективной меры когнитивной нагрузки у новичков и обученных врачей: новый инструмент для оценки опыта» . Академическая медицина . 90 (7): 981–7. doi : 10.1097/ACM.0000000000000677 . ПМИД 25738386 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]