Predictive position coding : attentional account of motion-induced position shifts

par Nika Adamian

Thèse de doctorat en Neurosciences cognitives

Sous la direction de Patrick Cavanagh et de Thérèse Collins.

Soutenue le 23-01-2017

à Sorbonne Paris Cité , dans le cadre de École doctorale Cognition, comportements, conduites humaines (Boulogne-Billancourt, Hauts-de-Seine) , en partenariat avec Université Paris Descartes (1970-2019) (établissement de préparation) et de Laboratoire Psychologie de la Perception / LPP - UMR 8242 (laboratoire) .

Le président du jury était Jérôme Sackur.

Le jury était composé de Patrick Cavanagh, Thérèse Collins, Jérôme Sackur, Laure Pisella, Rufin VanRullen, Peter Thompson, Hinze Hogendoorn.

Les rapporteurs étaient Jérôme Sackur, Laure Pisella.

  • Titre traduit

    Codage de la position par le système d'attention spatiale


  • Résumé

    La localisation des objets dans l'espace est l'une des fonctions centrales du système visuel. Lorsqu'un observateur ou une cible se déplace, le mouvement de l’œil ou de l'objet peut être pris en compte pour calculer la position de l'objet à n'importe quel moment. Il a été démontré à plusieurs reprises que le mouvement visuel peut fortement influencer la position perçue d'un objet. Par exemple, la position d'un stimulus contenant une texture en mouvement (De Valois & De Valois, 1991; Ramachandran & Anstis, 1990), celle d'un flash présenté sur (Cavanagh & Anstis, 2013) ou à côté (Whitney & Cavanagh, 2000) d'une texture en mouvement, et même les positions d'apparition et de disparition d'objets en mouvement (Fröhlich, 1923) sont perçus comme étant déplacées dans le sens du mouvement. Dans le cadre de cette thèse, nous avons exploré la relation entre ces changements de position provoqués par le mouvement et différentes formes d'attention visuelle: 1) l'attention spatiale temporaire, 2) l'attention globale et locale, 3) l'attention spatiale maintenue, et 4) l'attention centrée sur les objets. Dans une première série d'expériences, nous avons étudié dans quelle mesure et de quelle manière l'attention module l'effet Fröhlich (i.e la position perçue du début du mouvement est déplacée dans le sens du mouvement). Dans les expériences 1 et 2, nous avons mesuré l'effet Fröhlich dans différentes conditions de d'indiçage et nous avons montré que les indices non valides ou tardifs entraînent des déplacements perceptifs plus importants. Dans l'expérience 3, nous avons comparé les déplacements provoqués par le mouvement lorsque les sujets portaient leur attention sur un ensemble d'objets en mouvement qui formaient un groupe à quand ils portaient leur attention à un seul stimulus parmi cet ensemble. Les résultats montrent que l'effet Fröhlich n'était présent que lorsque l'attention sélectionne un seul objet et qu'il disparaît lorsque le stimulus est perçu dans un contexte de groupe (global). Ainsi, ces résultats suggèrent que l'attention sélective est à la fois à l'origine de et module l'effet Fröhlich. Ayant établi que les délais temporels de l'attention augmentent les changements de la position provoqués par le mouvement, l'étude suivante était conçue pour explorer si la distribution spatiale de l'attention a le même effet. Dans cette étude, nous avons utilisé le « flash grab » - un changement de position illusoire aperçu quand une cible est brièvement présentée brièvement sur un fond en mouvement au moment de l'inversion du sens du mouvement (Cavanagh & Anstis, 2013). Les essais étaient regroupés en différents blocks au début desquels un indice indiquait la région de l'espace dans laquelle la cible était susceptible d'apparaître. Nos résultats mettent en évidence une diminution du flash-grab quand la distribution spatiale des cibles était limitée à une plage de 90° ou moins. Dans la dernière étude, nous nous sommes demandés si l'effet du mouvement sur la position perçue affecte l'objet dans son ensemble ou si il affecte les caractéristiques distinctes d'un même objet indépendamment les uns des autres. Pour cela nous avons utilisé le paradigme flash grab en présentant brièvement une forme sur un fond en mouvement au moment de l'inversion du sens du mouvement. Les résultats indiquent que les attributs de la cible orthogonaux au mouvement du fond étaient déplacés, alors que les attributs parallèles au mouvement restaient intacts. Ceci suggère que le mouvement interagit avec la position des attributs de l'objet (et que l'attention focale sélectionne) avant que ces attributs ne soient regroupés en un objet. En conclusion, nous avons utilisé une variété de manipulations attentionnelles à des changements de position provoqués par le mouvement pour étudier le lien entre l'amplitude de l'illusion et les caractéristiques attentionnelles utilisé.


  • Résumé

    Localizing objects in space is one of the central functions of the visual system. When an observer or a target is moving, the motion of the eye or the object can be taken into account to compute the current object locations. It has been shown many times that visual motion can strongly influence the perceived position of an object. For example, a stationary patch containing moving texture (De Valois & De Valois, 199; Ramachandran & Anstis, 1990), a flash presented on (Cavanagh & Anstis, 2013) or next to (Whitney & Cavanagh, 2000) a moving texture, and even the onset and offset positions of the moving targets (Fröhlich, 1923) are perceived as shifted in the direction of motion. In this thesis we explore the relationship between these motion-induced position shifts and visual attention in the following forms: 1) transient spatial attention, 2) global and local attention, 3) sustained spatial attention, and 4) object-based attention. In the first series of experiments we looked at whether and how attention modulates the shift in localization of motion onset (Fröhlich effect). In Experiments 1 and 2 we measured Fröhlich effect under different cueing conditions and established that invalid or late cues produced larger perceptual shifts. In Experiment 3 we compare the motion-induced shifts when the subjects attended to a set of moving stimuli as a group and when they attended to an orientation singleton. We showed that the Fröhlich effect was only present when the target was individuated and disappeared when the stimulus was perceived globally. Thus, the Fröhlich effect appeared to be both produced and modulated by focal attention. Having established that temporal delays of attention increase motion-induced position shifts, the next study explored if spatial distribution of attention has a similar effect. In this study we used flash grab - an illusory position shift seen when a target is briefly flashed on top of a moving background that abruptly changes direction (Cavanagh & Anstis, 2013). Trials were presented in blocks and before each block a cue indicated a range of possible target locations. We found that the flash grab was reduced if the spatial distribution of targets was limited to a range of 90° or less. The final study asked whether motion shifts the perceived position of an object as a whole or if separate features of a single object are shifted independently. To test this we used the flash grab paradigm and briefly presented a shape on top of a moving background at the moment it changed direction. The results showed that the features of the target that were orthogonal to the background motion were shifted, whereas the features parallel to the motion were intact. This suggests that motion interacts with the position of the object's features (and focal attention selects them) before they are bound together into an object. In conclusion, we applied a variety of attentional manipulations to motion-induced position shifts, and examined the link between the strength of the illusion and the characteristics of attention used in a particular task. We found that 1) motion-induced position shifts require focused attention and the possibility to track an individual motion trajectory; 2) allowing attention to be allocated more efficiently in space reduces the illusion; and 3) motion-induced shifts operate on the feature-based and not object-based level.

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