Perceptual Learning: Human vs. Optimal Bayesian

感知学习:人类与最佳贝叶斯

基本信息

项目摘要

Neural plasticity and perceptual learning are fundamental in the developmental stages of vision, in attaining expertise in specialized perceptual tasks, and in recovery from brain injuries and low- vision disorders. One important process in perceptual learning is the improvement in humans' ability to use task-relevant (signal) information. Although there have been advances in the understanding of the dynamics and algorithms mediating how humans optimize the selection of task relevant visual information, little is known about how eye movement patterns vary with practice and their impact in optimizing perceptual performance. Yet, in real world environments, eye movements are a critical component of active vision as humans explore the visual scene to make perceptual judgments. Understanding perceptual learning in human daily life requires studying the mechanisms mediating the changes in the planning of eye movements with learning and their contributions to optimizing perceptual performance. We hypothesize that two new experimental paradigms with digitally designed visual stimuli, in conjunction with eye position recording, and a newly developed foveated ideal observer and Bayesian learner will help elucidate how humans learn to strategize their eye movements and the contributions of the optimized sampling of the images to improvements in perceptual learning. The proposed work will address the following questions: 1) Do humans use learned information about the statistical properties of the visual stimuli and the requirements of the task at hand to strategize their eye movements to optimize the foveal sampling of the visual scene and perceptual performance?; 2) Do humans use knowledge of the varying resolution of their foveated visual system to optimally learn to plan eye movements for a given set of visual stimuli and task?; 3) What are the contributions of learning to strategize eye movements to the overall improvements in perceptual performance in ecologically important tasks such as face recognition, object identification and visual search?; 4) How do human fixation patterns and performance benefits from strategizing eye movements compare to an optimal foveated observer and learner? The proposed work will improve our understanding of the human neural algorithms mediating the dynamics of adult perceptual learning during active vision for ecologically important tasks. The proposed experimental protocols and theoretical developments will also provide a novel, powerful and flexible framework with which other researchers can study eye movements and learning of humans undergoing visual loss recovery as well as patients with learning disabilities.
神经可塑性和感知学习在视力的发展阶段至关重要, 在获得专业的感知任务方面的专业知识以及从脑损伤和低 - 视力障碍。感知学习的一个重要过程是人类的改善 使用与任务相关的(信号)信息的能力。尽管在 了解人类如何优化选择的动态和算法 与任务相关的视觉信息,关于眼动模式如何变化的知之甚少 实践及其在优化感知表现方面的影响。但是,在现实世界环境中, 眼睛运动是主动视觉的关键组成部分,因为人类探索视觉场景 做出感知判断。了解人类日常生活中的知觉学习需要 研究介导通过学习的眼睛运动规划变化的机制 他们对优化感知性能的贡献。我们假设两个新的 具有数字设计的视觉刺激的实验范式,并结合眼睛位置 录音,新开发的foveat foveational的理想观察者和贝叶斯学习者将有所帮助 阐明人类如何学会制定他们的眼睛运动和贡献 优化图像采样以改进感知学习。拟议的工作 将解决以下问题:1)人类是否使用有关统计的学习信息 视觉刺激的属性和手头的任务要求制定眼睛 动作以优化视觉场景和感知性能的动脉采样? 2) 人类是否使用有关其动物视觉系统的不同解决方案的知识来最佳 学会为给定的一组视觉刺激和任务计划眼动吗? 3)什么是 学习对眼睛运动进行战略性运动的贡献 在生态上重要的任务中的表现,例如面部识别,对象识别和 视觉搜索? 4)人类的固定模式和绩效如何从制定战略中受益 眼动与最佳的观察者和学习者相比?拟议的工作将 提高我们对介导成人动态的人类神经算法的理解 对生态上重要任务的积极愿景期间的感知学习。提议 实验方案和理论发展还将提供一种新颖,有力和 灵活的框架其他研究人员可以研究眼动和学习 人类接受视觉损失恢复以及学习障碍患者。

项目成果

期刊论文数量(14)
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The temporal dynamics of selective attention of the visual periphery as measured by classification images.
通过分类图像测量的视觉外围选择性注意的时间动态。
  • DOI:
    10.1167/7.12.10
  • 发表时间:
    2007
  • 期刊:
  • 影响因子:
    1.8
  • 作者:
    Shimozaki,StevenS;Chen,KellyY;Abbey,CraigK;Eckstein,MiguelP
  • 通讯作者:
    Eckstein,MiguelP
Initial eye movements during face identification are optimal and similar across cultures.
  • DOI:
    10.1167/15.13.12
  • 发表时间:
    2015-09
  • 期刊:
  • 影响因子:
    1.8
  • 作者:
    C. Or;Matthew F. Peterson;M. Eckstein
  • 通讯作者:
    C. Or;Matthew F. Peterson;M. Eckstein
The surprisingly high human efficiency at learning to recognize faces.
人类学习识别面孔的效率惊人地高。
  • DOI:
    10.1016/j.visres.2008.10.014
  • 发表时间:
    2009
  • 期刊:
  • 影响因子:
    1.8
  • 作者:
    Peterson,MatthewF;Abbey,CraigK;Eckstein,MiguelP
  • 通讯作者:
    Eckstein,MiguelP
Learning optimal eye movements to unusual faces.
  • DOI:
    10.1016/j.visres.2013.11.005
  • 发表时间:
    2014-06
  • 期刊:
  • 影响因子:
    1.8
  • 作者:
    Peterson, Matthew F.;Eckstein, Miguel P.
  • 通讯作者:
    Eckstein, Miguel P.
Optimal and human eye movements to clustered low value cues to increase decision rewards during search.
  • DOI:
    10.1016/j.visres.2015.05.016
  • 发表时间:
    2015-08
  • 期刊:
  • 影响因子:
    1.8
  • 作者:
    Eckstein MP;Schoonveld W;Zhang S;Mack SC;Akbas E
  • 通讯作者:
    Akbas E
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