Visuelle Suchaufgabe: Ein umfassender Leitfaden für Forscher

Visuelle Suchaufgaben beinhalten die Identifizierung eines Ziels unter einer Vielzahl von Störfaktoren und spielen eine entscheidende Rolle im Studium, wie Menschen visuelle Informationen verarbeiten. Diese Aufgaben bieten auch wertvolle Einblicke in die kognitiven Funktionen, die der visuellen Suche zugrunde liegen.

Hauptinhalte:

1. Visuelle Suchaufgaben - Erklärt
2. Datensammlung in visuellen Suchstudien
3. Assoziierte kognitive Funktionen
4. Variationen im Design visueller Suchaufgaben
5. Klinische Anwendungen visueller Suchaufgaben
6. Anwendungen in anderen Bereichen
7. Referenzen

Hier werden wir die visuelle Suchaufgabe und ihre Variationen erklären, die kognitiven Prozesse diskutieren, die daran beteiligt sind (von Aufmerksamkeit bis Verarbeitungsgeschwindigkeit), sowie die Datensammlung vertiefen und ihre Anwendungen in der kognitiven Psychologie und klinischen Psychologie erläutern und mehr!

Visuelle Suchaufgaben - Erklärt

Visuelle Suchaufgaben sind eine Art von Aufmerksamkeitsaufgabe, in der die Teilnehmer aufgefordert werden, einen Zielreiz, dessen Vorhandensein und Standort unbekannt sind, unter einer Reihe von Störfaktoren im visuellen Feld so schnell und genau wie möglich zu erkennen (Chesham et al., 2019).

Die grundlegenden Elemente visueller Suchaufgaben sind (Wickens, 2023):

• Ziel: Ein spezifischer Reiz, Objekt oder Merkmal, das identifiziert oder lokalisiert werden soll.
• Störfaktoren: Nicht-Ziel-Elemente, die die Suche erschweren.
• Suchfeld: Der Raum, über den die Suche durchgeführt wird.

Visuelle Suchaufgaben zielen darauf ab, verschiedene kognitive Funktionen zu studieren, hauptsächlich Aufmerksamkeit und Wahrnehmung.

Häufige Typen visueller Suchaufgaben in der psychologischen Forschung

Visuelle Suchaufgaben können in zwei breite Kategorien konzipiert werden:

• Merkmalsuchaufgaben: Die einfachste Version visueller Suchaufgaben, bei der der Teilnehmer angewiesen wird, das einzigartige Ziel zu finden. Dieses Ziel tritt typischerweise 'heraus', wie ein Schmetterling unter Schnecken.
• Konjunktionssuchaufgabe: Eine viel fortgeschrittenere Version, bei der die Teilnehmer erheblich mehr Zeit und Mühe aufwenden müssen, um die Zielreize zu identifizieren, da es mehrere Merkmale mit Störfaktoren teilt, wie beispielsweise die Identifizierung einer Schauspielerin, die zusammen mit ihren Stuntdouble abgebildet ist.

Merkmalsuchaufgabe (links) und Konjunktionssuchaufgabe (rechts).

Merkmalsuchaufgaben

Merkmalsuchaufgaben beinhalten die Suche nach einem Ziel mit einem einzigartigen Merkmal, das nicht von den umgebenden Störfaktoren geteilt wird. Das Ziel tritt oft im visuellen Feld hervor und kann ohne viel Aufwand lokalisiert werden. Zum Beispiel die Erkennung des roten Kreises unter den ablenkenden blauen Kreisen, wie oben links in der Abbildung gezeigt.

Der gängige Modus der visuellen Suche, der in diesen Merkmalsuchaufgaben angenommen wird, ist die Parallelsuche. In diesem Modus werden alle Elemente gleichzeitig verarbeitet, was eine schnelle Erkennung ermöglicht. Die Erkennungszeit ist im Allgemeinen unabhängig von der Anzahl der Störfaktoren (das bedeutet, selbst wenn die Anzahl der Störfaktoren zunimmt, würde dies die Zeit zur Lokalisierung des Ziels nicht beeinflussen). Dies ist ein großer Unterschied zwischen der Merkmalsuchaufgabe und der Konjunktionssuchaufgabe, die einen seriellen Suchmodus verwendet, wie unten diskutiert.

Konjunktionssuchaufgaben

In einer Konjunktionssuchaufgabe teilen die Ziele eines oder mehrere Merkmale mit den Störfaktoren, was mehr Aufwand erfordert, um das Ziel basierend auf der Kombination von Merkmalen zu identifizieren. Zum Beispiel die Identifizierung eines roten Kreises unter ablenkenden blauen Kreisen und roten Quadraten, wie oben rechts in der Abbildung gezeigt.

Im folgenden Beispiel einer visuellen Suchaufgabe online in Labvanced ist das Ziel das vertikale, rote Rechteck, und die Merkmale, die es mit den umgebenden Störfaktoren teilt, umfassen Form, Farbe und Ausrichtung.

Der Modus der visuellen Suche, der hier verwendet wird, ist der Serielle Suchmodus. Da die Ziele Merkmale mit den Störfaktoren teilen, muss jedes Element nacheinander verarbeitet werden, wodurch es schwieriger wird, das Ziel zu lokalisieren. Die Erkennungszeit hängt im Allgemeinen von der Anzahl der Störfaktoren ab (wenn die Anzahl der Störfaktoren zunimmt, dauert es auch länger, das Ziel zu lokalisieren).

Datensammlung in visuellen Suchstudien

Die durch visuelle Suchaufgaben gesammelten Daten tragen zu Erkenntnissen in verschiedenen Forschungsbereichen bei.

Hier sind die wichtigsten Datentypen, die gesammelt werden:

• Stimulusanzeige-Nr.: Die genaue Position (normalerweise die Zeilen-/Koordinatennummer), an der der Zielreiz auf dem Bildschirm erscheint.
• Anzahl der Störfaktoren: Die Gesamtzahl der Nicht-Ziel-Reize im visuellen Suchfeld.
• Reaktionszeit: Die Zeit, die ein Teilnehmer benötigt, um das Ziel zu finden und zu reagieren.
• Genauigkeit: Sie wird normalerweise durch Folgendes gemessen:
  • Korrekte Antworten/ Treffer: Die Anzahl der gefundenen Ziele.
  • Auslassungsfehler: Die Anzahl der verpassten Ziele.
  • Falsche Alarme: Die Anzahl der falschen Alarme.
• Status: Gib an, ob die Antwort des Teilnehmenden korrekt, inkorrekt oder zu langsam war.
• Augenbewegungen: Metriken wie Fixationsdauer, Sakkaden und Blickmuster werden mithilfe von Eye Tracking erfasst.

Das obige Bild zeigt ein Beispiel dafür, wie die aus einer visuellen Suchaufgabe in Labvanced aufgezeichneten Daten aussehen können.

Mögliche Verwirrungen zu beachten

Ob Sie die visuelle Suchaufgabe online oder im Labor durchführen, gibt es einige Verwirrungen, die es wert sind, im Auge behalten zu werden:

• Last der exekutiven Arbeitsgedächtnis: Die Last des exekutiven Arbeitsgedächtnisses bezieht sich auf die geistige Anstrengung, bei der mehrere Informationsstücke gleichzeitig verwaltet und bearbeitet werden, während eine Aufgabe ausgeführt wird. Das Arbeitsgedächtnis wird in visuellen Suchaufgaben herausgefordert, wenn viele Störfaktoren vorhanden sind, was den Teilnehmer herausfordert, effizient zu sein und nicht dieselben Bereiche zweimal abzusuchen. Wenn das Arbeitsgedächtnis überlastet ist, wird es schwieriger, sich auf das Finden eines Ziels zu konzentrieren, was die Fehler erhöht und die Erinnerung an das Ziel danach reduziert (Nachtnebel et al., 2023).
• Suchrichtung: Aufgaben, die eine Links-Rechts-Suche erfordern, brauchen in der Regel kürzere Zeit, um das Ziel zu lokalisieren, verglichen mit anderen Suchen, wie in vertikalen, diagonalen oder zufälligen Richtungen (Radhakrishnan et al., 2022).
• Audio-Störfaktoren: Das Vorhandensein von Audio-Störfaktoren erhöht die visuelle Suchzeit erheblich, was darauf hinweist, dass Hintergrundgeräusche die Konzentration stören könnten, die zur Durchführung von Suchaufgaben erforderlich ist. Diese Störung könnte auf den Wettbewerb um kognitive Ressourcen zurückzuführen sein, um die visuellen Informationen zu verarbeiten und die auditiven Stimuli zu verwalten (Radhakrishnan et al., 2022).
• Vertrautheit: Bei der Begegnung mit vertrauten Objekten oder Logos während einer visuellen Suchaufgabe könnte dies die Suchzeit erheblich reduzieren. Vertrautheit ermöglicht eine schnellere Verarbeitung von Artikeln, und sie reduziert auch die geistige Belastung, die erforderlich ist, um ein Ziel zu identifizieren, und beschleunigt somit die visuellen Suchzeiten (Qin et al., 2014).

Assoziierte kognitive Funktionen

Kognitive Funktionen spielen eine entscheidende Rolle für die effiziente und effektive Durchführung visueller Suchaufgaben und sind daher ein wichtiges Thema in der Forschung zur kognitiven Psychologie.

Nachfolgend sind einige kognitive Funktionen aufgeführt, die diesen Aufgaben zugrunde liegen.

• Wahrnehmung: Wahrnehmung hilft dabei, sensorische Informationen zu organisieren, indem relevante Merkmale priorisiert werden, wodurch eine schnellere Erkennung und Reaktion ermöglicht wird. Mit einer effizienten visuellen Wahrnehmung können die Teilnehmer eine bessere Aufgabenleistung erzielen (Lin & Qian, 2023).
• Gedächtnis
  • Kurzzeitgedächtnis: Das Kurzzeitgedächtnis (die Fähigkeit, eine kleine Menge an Informationen vorübergehend zu speichern) ermöglicht es Einzelpersonen, Informationen schnell zu speichern und zu verarbeiten, und nutzt implizites Gedächtnis (eine Form des Kurzzeitgedächtnisses), um schneller auf häufige Reize zu reagieren, indem über die Zeit Gedächtnistraces akkumuliert werden (Maljkovic & Martini, 2005).
  • Arbeitsgedächtnis: Eine höhere Kapazität des Arbeitsgedächtnisses hilft Einzelnen, ihre kognitiven Ressourcen während einer visuellen Suchaufgabe effektiver zu verwalten, insbesondere in Dual-Task-Szenarien (eine visuelle Suchaufgabe, die zusammen mit einer anderen kognitiven Aufgabe durchgeführt wird) (Redden et al., 2022).
  • Langzeitgedächtnis: Das Langzeitgedächtnis (der Speicher für zuvor erlebte Ereignisse und Wissen) ermöglicht die Abrufung früherer visueller Erfahrungen während visueller Suchaufgaben und leitet damit das aktuelle Suchverhalten. Dies hilft den Teilnehmern auch bei der schnelleren Identifizierung und Auswahl (Friedman et al., 2018).
• Aufmerksamkeit
  • Selektive Aufmerksamkeit: Selektive Aufmerksamkeit spielt eine wichtige Rolle bei visuellen Suchaufgaben, da sie es Einzelpersonen ermöglicht, sich auf spezifische Artikel oder Merkmale innerhalb einer Szene zu konzentrieren. Dies hilft bei der effizienten Identifizierung von Zielen und der Ablehnung irrelevanter Stimuli (Wolfe, 2021).
  • Nachhaltige Aufmerksamkeit: Visuelle Suchaufgaben erfordern kontinuierliches Engagement, und nachhaltige Aufmerksamkeit gewährleistet eine konsistente Zuweisung kognitiver Ressourcen während der gesamten Aufgabe. Dies minimiert Fehler, wie das Übersehen von Zielen, und verbessert die Effizienz der visuellen Suche (Adam & Serences, 2022).
  • Wechselnde Aufmerksamkeit: Mit zunehmender Anzahl der Suchsetgröße steigt auch die Nachfrage nach dem seriellen Wechsel der Aufmerksamkeit, um mehrere Stimuli zu verarbeiten. Das Wechseln der Aufmerksamkeit ermöglicht es den Teilnehmern, effektiv zwischen verschiedenen Stimuli zu wechseln, unabhängig davon, ob dies parallel oder seriell erfolgt (Lee & Han, 2020).
  • Geteilte Aufmerksamkeit: Wenn zwei Zielreize an weit auseinander liegenden räumlichen Standorten lokalisiert sind, besteht die Notwendigkeit, Informationen aus beiden Standorten zu verarbeiten. Geteilte Aufmerksamkeit ist entscheidend für eine effiziente Leistung bei visuellen Suchen in diesen Fällen, wo die gleichzeitige Verarbeitung von Informationen aus mehreren räumlichen Standorten erforderlich ist (Davis et al., 2003).
• Fluides Denken: Auch bekannt als fluide Intelligenz, es bezieht sich auf die Fähigkeit, Probleme zu lösen, die nicht mit vorherigem Lernen gelöst werden können. Studien haben gezeigt, dass es Einzelpersonen ermöglicht, effiziente Augenbewegungsverhalten während visueller Suchen zu zeigen. Personen mit höherem fluiden Denken zeigen auch verbesserte Genauigkeit und Geschwindigkeit bei der Identifizierung von Zielen (Wagner et al., 2024).
• Visuelle Verarbeitung: Visuelle Verarbeitung ist die kognitive Funktion, die es Einzelpersonen ermöglicht, visuelle Informationen zu interpretieren und zu verstehen und somit Muster zu erkennen und die Aufmerksamkeit auf relevante Stimuli zu richten, während Störfaktoren ignoriert werden (Wagner et al., 2024).
• Verarbeitungsgeschwindigkeit: Sie ist eine entscheidende kognitive Funktion in visuellen Suchaufgaben, da sie es Einzelpersonen ermöglicht, visuelle Informationen schnell zu verarbeiten, was zu schnellerer Zielidentifizierung unter Störfaktoren führt. Eine schnellere Verarbeitungsgeschwindigkeit unterstützt schnelle Entscheidungen und verbessert weiter die Leistung in realen visuellen Suchszenarien (Wagner et al., 2024).

Variationen im Design visueller Suchaufgaben

Visuelle Suchaufgaben können online oder im Labor durchgeführt werden und sie können sich in ihrer Komplexität signifikant unterscheiden, wobei die Hauptunterschiede in den verwendeten Arten und Zahlen von Stimuli sowie in der Ähnlichkeit zwischen Ziel und Störfaktoren liegen.

Hier sind einige Variationen der Aufgabe:

• Kontinuierliche visuelle Suchaufgaben: Das Suchfeld in dieser Variation würde mehrere Ziele und Störfaktoren umfassen (Hokken et al., 2022).
• Einzelrahmen-Suchaufgaben: In dieser Aufgabe wird der Beobachter aufgefordert, eine einfache Ja/Nein-Entscheidung zu treffen, ob das Ziel vorhanden ist (Hokken et al., 2022).
• Visuelle Suchaufgaben aus der realen Welt: Dies umfasst Aufgaben, die in realen Räumen durchgeführt werden, anstatt einen computergestützten Bildschirm zu verwenden. Eine Studie nutzte echte LEGO-Steine für die Aufgabe (Sauter et al., 2020).
• Himmelsuche: Es ist ein Untertest der TEA-Ch-Bewertungsbatterie. In dieser Variation muss der Beobachter spezifische Raumschiffe auf einem großen Stück Papier finden, das mit ähnlich aussehenden Lockraumschiffen gefüllt ist (Nasiri et al., 2023).
• Buchstabenstreichaufgabe: Diese Variation der visuellen Suchaufgabe erfordert von den Teilnehmern, 60 Zielbuchstaben 'A' zu identifizieren und zu markieren, die unter anderen ablenkenden Buchstaben verteilt sind (Rorden & Karnath, 2010).
• TMM3-Puzzlespiel: Diese Variation integriert visuelle Suche und Gaming. Ziele sind immer vorhanden, was die Spieler dazu zwingt, ständig übereinstimmende Fliesen basierend auf Merkmalen wie Farbe und Form zu scannen und abzugleichen (Chesham et al., 2019).

Klinische Anwendungen visueller Suchaufgaben

Visuelle Suchaufgaben gehen über die Welt der kognitiven Psychologie hinaus und spielen auch in der klinischen Psychologie eine entscheidende Rolle, da sie wichtig sind, um die verschiedenen Aufmerksamkeits- und Wahrnehmungsprozesse zu verstehen, die verschiedenen neuroentwicklungsbedingten und psychologischen Zuständen zugrunde liegen.

Nachfolgend sind einige Beispiele aufgeführt:

• Aufmerksamkeitsdefizit-Hyperaktivitätsstörung (ADHS): Visuelle Suchaufgaben sind ein hervorragendes Maß für selektive Aufmerksamkeit, ein Bereich, der oft bei ADHS beeinträchtigt ist. Diese Aufgaben helfen, antwortenbezogene Defizite bei Einzelpersonen zu identifizieren und daher die kognitiven und verhaltensbezogenen Merkmale bei ADHS zu verstehen (Mason et al., 2003).
• Zerebrale Sehstörung (CVI): Störungen der visuellen selektiven Aufmerksamkeit (VSAD) sind eine häufige Bedingung bei Kindern mit CVI. Visuelle Suchaufgaben zeigen Bedingungen mit langsameren Reaktionszeiten und reduzierter Genauigkeit bei CVI und ermöglichen gezielte Interventionen in dieser Population (Hokken et al., 2022).
• Dyslexie: Dyslexie (eine Lernbehinderung, die durch Schwierigkeiten bei der Verarbeitung schriftlicher Sprache und dem Lesen gekennzeichnet ist) kann mit Hilfe visueller Suchaufgaben von anderen neuroentwicklungsbedingten Erkrankungen unterschieden werden. Kinder mit Dyslexie zeigen oft Schwierigkeiten mit der schnellen und genauen Verarbeitung visueller Informationen, die ihre Leistung bei visuellen Suchaufgaben beeinträchtigen können (Hokken et al., 2022).
• Autismus-Spektrum-Störung (ASD): Visuelle Suchaufgaben helfen, die neuroentwicklungsbedingten Herausforderungen von Personen mit ASD aufzudecken und zu verstehen. Eine Studie zeigte, dass Personen mit ASD Muster in der Leistung bei visuellen Suchaufgaben aufwiesen, wie beispielsweise in Fixationsdauern und Nachsuchprozessen (Canu et al., 2021).
• Schizophrenie: Studien zeigen, dass Personen mit Schizophrenie signifikante Beeinträchtigungen in der Leistung bei visuellen Suchaufgaben zeigen, wie z.B. erhöhte Fixationszeiten und Variabilität in Suchmustern. Diese Ergebnisse helfen, die Aufmerksamkeits- und Wahrnehmungsmerkmale der Schizophrenie eingehend zu verstehen (Canu et al., 2021).
• Alzheimer-Krankheit (AD): Visuelle Suchaufgaben in der Alzheimer-Population könnten Einblicke in den kognitiven Rückgang und Beeinträchtigungen der Aufmerksamkeit geben. Forschungen zeigen, dass Personen mit AD signifikante Defizite in der Effizienz visueller Suchaufgaben zeigen, wie z.B. langsamere Reaktionszeiten, längere Fixationsdauern und Schwierigkeiten bei der genauen Identifizierung von Zielreizen unter Störfaktoren (Pereira et al., 2020).
• Angst: Visuelle Suchaufgaben wurden verwendet, um die Auswirkungen von Angst auf die Aufmerksamkeitskontrolle und die Verarbeitungseffizienz während der Aufgabe zu bewerten. Sie geben Einblicke, wie Angst verschiedene kognitive Funktionen im Zusammenhang mit visueller Aufmerksamkeit und Entscheidungsfindung beeinflusst (Vater et al., 2016).

Anwendungen in anderen Bereichen

Visuelle Suchaufgaben sind nicht nur im Bereich der klinischen Psychologie wichtig, sondern erstrecken sich auch auf verschiedene andere Bereiche. Nachfolgend sind einige Beispiele aufgeführt, wie VST in verschiedenen Bereichen genutzt wurde:

• Neurowissenschaften: Visuelle Suchaufgaben wurden umfangreich genutzt, um die funktionalen Interaktionen im Gehirn zu erkunden. In einer Studie, die VST zusammen mit neuroimaging-Geräten wie fMRI und myopie-korrigierenden Linsen nutzte, konnten Forscher Gehirnnetzwerke in Bezug auf visuelle Ermüdung und kognitive Belastung dekodieren (Ryu et al., 2024).
• Neurophysiologie: Visuelle Suchaufgaben haben auch bedeutende Auswirkungen auf die Neurophysiologie. Eine Forschung untersuchte die Augennachverfolgung unter Verwendung von Eye-Tracking-Technologie und zeigte, dass die visuelle Identifizierung von Geschwindigkeit und Richtung eines sich bewegenden Ziels eng mit der motorischen Auswahl gekoppelt ist (Souto & Kerzel, 2021). Es ist auch interessant zu beachten, dass Augenbewegungsmuster nützlich sind, um visuelle Suchbeeinträchtigungen zu identifizieren.
• Strafverfolgung: Visuelle Suchaufgaben wie der Cambridge Face Memory Test (CFMT+) (misst die Fähigkeit einer Person, Gesichter zu erkennen), wurden in der Strafverfolgung weit genutzt, um individuelle Unterschiede in der Leistung von Polizeibeamten bei der Suche nach unbekannten Gesichtern in realen Szenarien vorherzusagen (Thielgen et al., 2021).
• Mensch-Computer-Interaktion: Visuelle Suchaufgaben haben wichtige Anwendungen in der Mensch-Computer-Interaktion. Sie helfen zu verstehen, wie Benutzer visuell scannen und mit Displays interagieren, was darüber hinaus hilft, Benutzeroberflächen zu entwerfen, die mit den visuellen Fähigkeiten und Einschränkungen der Benutzer übereinstimmen (Halverson & Hornof, 2007).
• Marketing: Im Bereich Marketing werden visuelle Suchaufgaben verwendet, um zu verstehen, wie Verbraucher visuell mit verschiedenen Produktpräsentationen interagieren. Diese geben Einblicke, wie Produkte so gestaltet werden können, dass sie effektiv die Aufmerksamkeit von Einzelpersonen erregen und somit die Kaufentscheidung der Verbraucher beeinflussen (Banović et al., 2014; Qin et al., 2014).
• Luftfahrt: Im Bereich der Luftsicherheit helfen visuelle Suchaufgaben zu verstehen, wie verschiedene Faktoren wie Zeitdruck und Zielerwartung die Erkennungsleistung, Reaktionszeit und visuelle Suche beeinflussen können. Dies könnte weiter helfen, sicherheitskritische Aufgaben in der Flughafen-Sicherheit zu verbessern.

Insgesamt bieten die visuelle Suchaufgabe und ihre Variationen, wie die Konjunktionssuchaufgabe, viele Einblicke in die kognitive Psychologie und haben das Potenzial, mit vielen Anwendungen in der realen Welt verbunden zu werden.

Fazit

Visuelle Suchaufgaben helfen uns, die kognitive Psychologie dahinter besser zu verstehen, wie Menschen sich konzentrieren, Informationen finden und verarbeiten. Sie zeigen viel darüber, wie unsere Aufmerksamkeit und Entscheidungsfindung im Alltag funktionieren. Mit dem Wachstum der Technologie wachsen auch die Möglichkeiten, wie wir visuelle Suchaufgaben nutzen können, um reale Probleme zu lösen. Das macht es zu einem wertvollen Werkzeug, nicht nur für Forscher, sondern auch für die Schaffung einer besseren und effizienteren Welt für alle!

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