Canfyddiad a Gweithredu

Trosolwg

Mae'r thema ymchwil hon yn ymwneud â sut rydym yn tynnu gwybodaeth o'r amgylchedd ac yn defnyddio'r wybodaeth hon i arwain ein gweithredoedd, a sut mae rhyngweithiadau o'r fath yn arwain at ddysgu a chof. Mae ymchwilwyr yn defnyddio mesurau ymddygiad amrywiol (fel cofnodi symudiadau llaw a llygad), technegau niwroddelweddu (EEG a fMRI), yn ogystal ag ymchwilio i gleifion â namau ar yr ymennydd a thrin ymatebion niwral gan ddefnyddio Ysgogiad Magnetig Trawsgreuanol (TMS) ac Ysgogi Cyfredol Uniongyrchol (DCS).

Isod disgrifiwn rai o’r cwestiynau ymchwil sy’n ysgogi ein gwaith ym mhob un o’r themâu hyn.

Canfyddiad a sylw

Pa fodd yr ydym yn dirnad y byd, a'n safle ynddo, o olwg, rhag-syniad, a chlyw ? Sut mae ein hymennydd yn trefnu ac yn blaenoriaethu’r symiau enfawr o wybodaeth sydd ar gael, fel y gallwn wneud synnwyr o strwythur a digwyddiadau’r byd?

Symudiad dan arweiniad gweledol

Mae effeithlonrwydd a hylifedd symudiadau dynol yn cuddio'r cymhlethdod cyfrifiannol sydd ei angen i'w rheoli. Sut mae targedau ar gyfer symud yn cael eu nodi a'u dewis? Sut mae priodweddau'r gwrthrychau targed hyn yn cael eu hamcangyfrif i gynllunio'r symudiad? Sut mae gwybodaeth mewn ‘cyfesurynnau’ gweledol yn cael ei thrawsnewid yn ffurf briodol i reoli effeithyddion cymhleth fel y fraich a’r llaw (a hyd yn oed offer y gallwn fod yn eu dal)? Sut mae symudiadau’n cael eu monitro a’u rheoli ‘ar-lein’ i fod mor effeithlon â phosibl?

Symudiadau llygaid

How do we select targets we want to look at? How are target locations encoded? What role does our eye position sense play in our perception of where things are? Are eye movements affected by disorders such as attention-deficit hyperactivity disorder?
Emotion and motivation

How does emotion influence decision making? How does the motivational context influence the valuation of available choices? How can we measure self-beliefs and motivations?

Cof

Gall bodau dynol storio llawer iawn o wybodaeth wahanol yn eu hatgofion. Gallant gofio digwyddiadau o'u gorffennol a'r wybodaeth am y byd a gawsant yn ystod eu hoes. Yn ogystal â'r cof datganiadol hwn, mae bodau dynol hefyd yn dangos amrywiaeth o ffurfiau eraill ar gof anddatganiadol. Mae cof anddatganiadol fel arfer yn arwain at newidiadau mewn perfformiad a gall ddigwydd hyd yn oed pan na ellir cofio'r cyfnod dysgu gwreiddiol. Mae'r gwahanol fathau o gof yn tueddu i gyd-ddigwydd ar unrhyw adeg. Felly, ar unrhyw adeg benodol, gall sawl ffurf ar gof fod yn weithredol, a gallant weithio'n annibynnol ar ei gilydd neu ryngweithio. Rydym yn ymchwilio i ddeinameg cof dynol gyda dulliau ymddygiadol yn ogystal â photensial ymennydd sy'n gysylltiedig â digwyddiadau. Y nod yw archwilio a disgrifio'r hyblygrwydd o ran sut mae gwahanol fathau o gof yn cael eu gweithredu a sut maen nhw'n rhyngweithio.

Niwroseicoleg

Yn ogystal ag astudio'r pynciau uchod mewn cyfranogwyr normal, iach, mae'r grŵp yn cynnal llawer iawn o ymchwil ar effeithiau gwahanol fathau o namau niwrolegol ar y prosesau hyn.

Cynrychiolaeth a chydnabyddiaeth gwrthrychau

Dychmygwch eich bod yn eistedd mewn ystafell yn arsylwi'r olygfa o'ch cwmpas. Rydych chi'n gweld cwpan, a gitâr, ac rydych chi'n eu hadnabod ar unwaith. Os dymunwch, gallwch estyn allan ar draws y gofod a'u codi. Mewn gwirionedd, mae hyn yn rhywbeth y gall y rhan fwyaf ohonom ei wneud yn ddiymdrech. Ond sut ydyn ni'n ei wneud? Sut mae ein system weledol yn gweithio? Sut gallwn ni ganfod, adnabod a rhyngweithio â gwrthrychau mor hawdd? Sut rydyn ni'n gwybod ble mae gwrthrychau penodol yn y gofod, a sut i'w cyrraedd? A beth sy’n digwydd i’n system weledol pan nad ydym bellach yn gallu adnabod gwrthrychau fel sy’n wir am rai unigolion yn dilyn anaf i’r ymennydd?

Darganfyddiadau

Deall y defnydd o offer dynol: mae gwybodaeth o olwg a chyffyrddiad wedi'i hintegreiddio

Pan fyddwn yn defnyddio offer mae ein hymennydd yn derbyn gwybodaeth am faint, lleoliad, ac ati gwrthrychau o olwg a chyffyrddiad. Byddai ‘ymennydd optimaidd’ yn cyfuno neu’n integreiddio’r signalau hyn oherwydd byddai hynny’n caniatáu inni amcangyfrif priodweddau’r byd gyda’r manylrwydd mwyaf posibl, dros ystod eang o sefyllfaoedd. Er mwyn i 'integreiddio amlsynhwyraidd' fod yn effeithiol, fodd bynnag, rhaid i'r ymennydd integreiddio signalau cysylltiedig, ac nid rhai nad ydynt yn perthyn (dychmygwch, er enghraifft, pe bai gwrthrychau amherthnasol yn effeithio ar faint ymddangosiadol y cwpan coffi yn eich llaw yr oeddech chi hefyd yn digwydd edrych. at, fel adeiladau, pobl ac yn y blaen).

Gallai'r ymennydd gyflawni hyn trwy ystyried tebygrwydd ystadegol amcangyfrifon o olwg a chyffyrddiad (haptics) o ran maint, lleoliad gofodol, amser digwydd, ac ati? Byddai hyn yn effeithiol oherwydd mewn gafael arferol mae signalau gweledol a haptig sy'n codi ar yr un pryd/lle ac ati mewn gwirionedd yn fwy tebygol o darddu o'r un gwrthrych na signalau mwy annhebyg. Mae'r broblem yn cael ei gymhlethu gan ddefnyddio offer, fodd bynnag, oherwydd eu bod yn systematig yn tarfu ar y berthynas rhwng maint gwrthrych (gweledol) a lleoliad, a lleoliad ac agor y llaw sydd ei angen i deimlo gwrthrych. Mewn ffordd arall, mae ein hamcangyfrifon gweledol yn deillio o'r gwrthrych ei hun, ond dim ond trwy ddolenni'r offeryn y gall ein dwylo deimlo'r gwrthrych. Ymchwiliodd ein hymchwil i weld a yw’r ymennydd yn gallu deall yr ailfapio synhwyraidd sy’n deillio o hynny, ac integreiddio gwybodaeth o olwg a chyffyrddiad haptig yn briodol wrth ddefnyddio offer.

Fe wnaethom ni ddefnyddio arddangosfa stereosgopig, a robotiaid cynhyrchu grym, i greu amgylchedd rhithwir lle gallem reoli priodweddau gweledol a haptig gwrthrychau yn annibynnol, a chreu ‘offer rhithwir’. Dangosodd canlyniadau seicoffisegol fod yr ymennydd yn integreiddio gwybodaeth o olwg a haptig yn ystod y defnydd o offer mewn ffordd sydd bron yn optimaidd, gan awgrymu pan fyddwn yn defnyddio offer, bod y signal haptig yn cael ei drin fel pe bai'n dod o'r blaen offer, nid y llaw.

Yn ogystal ag ehangu ein dealltwriaeth o ddefnyddio offer dynol, mae gan y canlyniadau hyn oblygiadau ymarferol ar gyfer dylunio rhyngwynebau gweledol-haptig megis robotiaid llawfeddygol. Cyhoeddir y gwaith hwn yn y Journal of Vision.

Journal of Vision

Adeiladu arddangosfeydd stereosgopig 3D sy'n gweddu'n well i'r system weledol ddynol

Mae arddangosiadau stereosgopig 3D (S3D) yn mwynhau ymchwydd enfawr mewn poblogrwydd. Yn ogystal ag adloniant, maent wedi dod yn gyffredin mewn ystod o gymwysiadau arbenigol sy'n cynnwys gweithredu dyfeisiau o bell, delweddu meddygol, delweddu gwyddonol, llawdriniaeth a hyfforddiant llawfeddygol, dylunio, a phrototeipio rhithwir. Bu datblygiadau technolegol sylweddol—mae’r sbectolau coch-wyrdd wedi hen ddiflannu—ond erys rhai problemau sylfaenol. Yn benodol, gall S3D achosi anghysur a blinder sylweddol ac achosi afluniadau diangen i ganfyddiad manwl.

Wrth i wylio S3D fynd o weithgaredd achlysurol i weithgaredd arferol, a mwy ohonom yn dod yn ddefnyddwyr y dechnoleg, mae angen dybryd i ddeall yn well sut mae ein system weledol yn rhyngweithio â chyfryngau S3D. Mae prosiect a ariannwyd gan EPSRC yn labordy Simon Watt wedi ymchwilio i’r mater hwn. Yn y byd go iawn, pan fyddwn yn symud ein llygaid i edrych ar wrthrychau pell ac agos (ymylwedd), mae cyhyrau yn y llygad hefyd yn newid siâp y lens (llety), i ganolbwyntio ar yr un pellter. Wrth wylio S3D, fodd bynnag, mae’n rhaid i ni edrych ar ‘wrthrychau’ a all fod o flaen neu y tu ôl i’r sgrin, tra’n parhau i ganolbwyntio ar wyneb y sgrin (gweler y llun). Mae'r 'datgysylltu' hwn yn un o brif achosion problemau, ac mae'r ymchwilwyr wedi adeiladu arddangosfa newydd (a ddatblygwyd i ddechrau gydag ymchwilwyr yn yr Unol Daleithiau) a gynlluniwyd i fynd i'r afael â hyn trwy efelychu ystod barhaus o bellteroedd ffocws, fel y profwyd yn y byd go iawn, gan ddefnyddio nifer fach o awyrennau ffocal arwahanol.

Mae'r ymchwilwyr wedi cynnal arbrofion helaeth i ddatblygu a gwerthuso'r dull hwn, gan gynnwys mesur symudiadau llygaid ac ymateb ffocws y llygad. Mae'r canlyniadau wedi darparu gwybodaeth ar sut i adeiladu arddangosiadau S3D gwell, a chynhyrchu cynnwys S3D effeithiol. Mae hyn wedi arwain at wahodd sgyrsiau/gweithdai nid yn unig ar gyfer arbenigwyr yn y diwydiant S3D, ond hefyd mewn lleoliadau diwydiant arddangos mwy cyffredinol, a chyrff gosod safonau rhyngwladol (y Gymdeithas Peirianwyr Motion Picture a Theledu, neu SMPTE).

Mae gan yr ymchwil hon hefyd elfen wyddoniaeth sylfaenol sylweddol, ac mae'r canlyniadau wedi rhoi mewnwelediad newydd i'r mecanweithiau sy'n sail i ffocws ein llygaid.

Enghraifft o waith cyhoeddedig o'r prosiect hwn:

Journal of Vision

Ciwiau para-ieithyddol a rhyngweithio cymdeithasol

Mae rhyngweithio cymdeithasol yn golygu mwy na lleferydd "yn unig". Yr un mor bwysig yw dull cyfathrebu anieithyddol, efallai'n fwy cyntefig. Er bod yr hyn a ddywedwn fel arfer yn cael ei reoli’n ofalus ac yn ymwybodol, nid yw sut rydym yn dweud pethau yn cael ei reoli, h.y. sŵn ein llais pan fyddwn yn siarad. Mae'n bosibl felly bod sain ein llais yn cael ei weld fel signal llawer mwy "gonest". Mae gan yr ymchwilwyr ddiddordeb yn effeithiau'r ciwiau paraieithyddol hyn ar ryngweithio cymdeithasol a sut mae'r rhain yn cael eu prosesu yn yr ymennydd. Un arwydd o'r fath yw atyniad lleisiol, y gwyddys ei fod yn dylanwadu ar lwyddiant y siaradwr mewn ceisiadau am swyddi, etholiadau neu gysylltiadau rhywiol tymor byr. Mewn cyfres o arbrofion roedd gennym ddiddordeb yn yr hyn sy'n gwneud llais yn ddeniadol.

Fe wnaeth Dr. Patricia Bestlemeyer a'i chydweithwyr ganfod fod y lleisiau mwy deniadol yn tueddu i fod yn debycach i lais cyffredin cyfansawdd o ran amlder ffurf a sain "llyfnach".

Nesaf, mesurodd weithgaredd yr ymennydd tra bod cyfranogwyr yn gwrando ar yr un synau lleisiol ("AH") ac yn perfformio tasg nad yw'n gysylltiedig. Roedd cydberthynas gref rhwng gweithgaredd mewn cortecs clywedol sensitif i lais a rhanbarthau blaen israddol ag atyniad lleisiol canfyddedig ymhlyg. Er bod cyfranogiad meysydd clywedol yn adlewyrchu prosesu cyfranwyr acwstig at atyniad lleisiol (e.e. cyfansoddiad amledd a llyfnder), roedd gweithgarwch mewn rhanbarthau rhagflaenol israddol (yn ymwneud â lleferydd yn draddodiadol) yn adlewyrchu atyniad cyffredinol canfyddedig y lleisiau er gwaethaf eu diffyg cynnwys ieithyddol. Mae canlyniadau Dr. Bestlemeyer yn darparu mesur gwrthrychol o ddylanwad agweddau cudd anieithyddol ar arwyddion cyfathrebu ar weithgarwch yr ymennydd.