視覚検索タスク: 研究者のための包括的ガイド

視覚検索タスクは、さまざまな干渉物の中からターゲットを特定することを含み、人間が視覚情報をどのように処理するかを研究する上で重要な役割を果たします。これらのタスクは、視覚検索の背後にある認知機能についての貴重な洞察を提供します。

ここでは、視覚検索タスクとそのバリエーションを説明し、関与する認知プロセス（注意から処理速度まで）について議論し、データ収集の詳細を探り、認知心理学および臨床心理学研究における応用について説明します！

社会的シナリオと倫理的推論 – 心の理論と社会認知 説明: インタラクティブなシナリオを通じて社会理解を測定します。 (リンクプレースホルダー: “社会的タスクを表示”)
子供向けのゲーム化された認知タスク – エンゲージメント + データ品質 説明: 注意を維持するための楽しくゲームのようなタスク。 (リンクプレースホルダー: “ゲーム化されたタスクを探る”)

視覚検索タスク - 説明

視覚検索タスクは、参加者にターゲット刺激を検出するよう求める注意タスクの一種で、ターゲット刺激の存在と位置は不明で、視覚野の一連の干渉物の中からできるだけ迅速かつ正確に見つけ出すことを目的としています (Chesham et al., 2019)。

視覚検索タスクの基本要素は次のとおりです (Wickens, 2023):

ターゲット: 明らかに識別または位置特定されるべき特定の刺激、物体、または特徴。
干渉物: 検索の難易度を増加させる非ターゲット要素。
検索フィールド: 検索が行われる空間の領域。

視覚検索タスクは、主に注意と知覚の異なる認知機能を研究することを目的としています。

心理学研究における一般的な視覚検索タスクの種類

視覚検索タスクは、大きく二つのカテゴリーに概念化できます：

特徴検索タスク: 視覚検索タスクの最も単純なバージョンで、参加者はユニークなターゲットを見つけるよう指示されます。このターゲットは通常、蝸牛の中の蝶のように「ポップ」します。
結合検索タスク: 参加者がターゲット刺激を識別するために、多くの時間と努力を要する高度なバージョンで、干渉物と複数の特徴を共有するため、例えば大道芸人とともに写っている女優を識別するようになります。

特徴検索タスク（左）と結合検索タスク（右）。

特徴検索タスク

特徴検索タスクは、周囲の干渉物と共有されないユニークな特徴を持つターゲットを検索することを含みます。ターゲットは視覚フィールドでポップアウトし、あまり努力せずに特定できます。例えば、上の左の画像に示すように、気を散らす青い円の中から赤い円を検出することです。

これらの特徴検索タスクで採用される一般的な視覚検索のモードは、並列検索です。このモードでは、すべてのアイテムが同時に処理され、迅速な検出が可能です。検出時間は通常、干渉物の数とは独立しています（したがって、干渉物の数が増えても、ターゲットを見つけるのにかかる時間には影響しません）。これは、以下で説明する結合検索タスクが利用する直列検索モードとの大きな違いです。

結合検索タスク

結合検索タスクでは、ターゲットが干渉物と1つ以上の特徴を共有しており、特徴の組み合わせに基づいてターゲットを特定するために多くの努力を要します。例えば、上の右の画像に示すように、気を散らす青い円と赤い四角の中から赤い円を識別することです。

Labvancedのオンライン視覚検索タスクの例では、ターゲットは垂直の赤い長方形で、周囲の干渉物と共有される特徴には形状、色、向きが含まれます。

ここで利用されている視覚検索のモードは直列検索モードです。ターゲットが干渉物と特徴を共有するため、各アイテムは1回ずつ処理する必要があり、ターゲットを見つけるのが難しくなります。検出時間は通常、干渉物の数に依存します（干渉物の数が増えると、ターゲットを見つけるのにかかる時間も増加します）。

視覚検索研究におけるデータ収集

視覚検索タスクを通じて収集されたデータは、さまざまな研究分野の発見に寄与します。

収集される主なデータの種類は次のとおりです：

刺激表示番号: ターゲット刺激が画面上に表示される正確な位置（通常は行/座標番号）。
干渉物の数: 視覚検索フィールド内の非ターゲット刺激の総数。
反応時間: 参加者がターゲットを見つけて反応するのにかかった時間。
精度: 通常、以下の方法で測定されます：
- 正しい反応/ヒット: 見つかったターゲットの数。
- 省略ミス: 見逃されたターゲットの数。
- 過剰反応: 偽アルームの数。
ステータス: 参加者の反応が正しいか、間違っているか、または遅すぎるかを示します。
目の動き: 固視時間、眼球運動、視線パターンなどのメトリクスは、視線追跡を使用して収集されます。

上の画像は、Labvancedの視覚検索タスクから記録されたデータがどのように見えるかの例を示しています。

Labvancedとは？

Labvancedは、心理学に基づく実験を作成し（コーディングなしで）、データを収集できる強力なプラットフォームです... 高度な機能として、ピアレビュー済みのウェブカメラ視線追跡と、Webおよびネイティブのデスクトップ/モバイルアプリケーションを介したマルチユーザー研究サポートにアクセスできます！

サインアップ

考慮すべき可能な混乱要因

オンラインまたはラボで視覚検索タスクを実施する際に、考慮すべき混乱要因がいくつかあります：

実行的作業記憶の負荷: 実行的作業記憶の負荷とは、タスクを実行しながら同時に複数の情報を管理および操作する精神的努力を指します。視覚検索タスクでは、干渉物が多く存在すると作業記憶が挑戦され、参加者は効率的に行動し、同じ領域を二度スキャンしないことが求められます。作業記憶が過負荷の際、ターゲットを見つけることが難しくなり、エラーが増加し、その後ターゲットの記憶が低下します (Nachtnebel et al., 2023)。
検索方向: 左右の検索を必要とするタスクは、垂直、斜め、またはランダムな方向での他の検索と比較して、ターゲットを見つけるのに通常短い時間がかかります (Radhakrishnan et al., 2022)。
音声の干渉物: 音声の干渉物の存在は視覚検索時間を著しく増加させ、背景雑音が検索タスクを完了するために必要な集中を妨害することを示しています。この妨害は、視覚情報を処理し、聴覚刺激を管理するための認知資源の競争から生じる可能性があります (Radhakrishnan et al., 2022)。
親しみやすさ: 視覚検索タスク中に親しみのある物体やロゴに遭遇すると、検索時間が著しく短縮されることがあります。親しみやすさはアイテムの処理を迅速化し、ターゲットを特定するために必要な精神的負荷を軽減するため、視覚検索時間を短縮します (Qin et al., 2014)。

視覚検索タスクデザインのバリエーション

視覚検索タスクはオンラインまたはラボで実施でき、その複雑さは大きく異なる場合があります。主な違いは、使用される刺激のタイプと数、およびターゲットと気を散らすものの類似性です。

以下はいくつかのタスクのバリエーションです:

連続視覚検索タスク: このバリエーションでは、検索フィールドに複数のターゲットと気を散らすものが含まれます（Hokken et al., 2022）。
単一フレーム検索タスク: このタスクでは、観察者がターゲットが存在するかどうかについて単純なはい/いいえの決定を行う必要があります（Hokken et al., 2022）。
リアルワールド視覚検索タスク: これは、コンピュータ画面を使用するのではなく、リアルな空間で設定されたタスクを含みます。ある研究では、タスクにリアルなレゴブロックを利用しました（Sauter et al., 2020）。
スカイサーチ: これはTEA-Ch評価バッテリーのサブテストです。このバリエーションでは、観察者が似た見た目のダミー宇宙船が満載の大きな紙の上で特定の宇宙船を見つける必要があります（Nasiri et al., 2023）。
文字キャンセルタスク: この視覚検索タスクのバリエーションでは、参加者が他の気を散らす文字の中に分散した60のターゲット文字「A」を識別してマークする必要があります（Rorden & Karnath, 2010）。
TMM3パズルゲーム: このバリエーションは、視覚検索とゲームを統合しています。ターゲットは常に存在し、プレイヤーは色や形のような特徴に基づいて同じタイルを継続的にスキャンしマッチングする必要があります（Chesham et al., 2019）。

視覚検索タスクの臨床応用

視覚検索タスクは、認知心理学の世界を超えて、臨床心理学においても重要な役割を果たしており、さまざまな神経発達的および心理的状態の基礎にある異なる注意および知覚プロセスを理解するために重要です。

以下は、そのいくつかの例です:

注意欠陥多動性障害 (ADHD): 視覚検索タスクは、ADHDでしばしば障害される選択的注意の優れた尺度です。これらのタスクは、個人の反応関連の欠陥を特定し、したがってADHDにおける認知的および行動的特性を理解するのに役立ちます（Mason et al., 2003）。
脳性視覚障害 (CVI): 視覚選択的注意機能不全 (VSAD) は、CVIのある子供に見られる一般的な状態です。視覚検索タスクは、CVIにおける反応時間の遅延と精度の低下の条件を明らかにし、この集団に対するターゲットを絞った介入を可能にします（Hokken et al., 2022）。
ディスレクシア: ディスレクシア（書かれた言語や読みを処理するのが困難な学習障害）は、視覚検索タスクを使用して他の神経発達的状態と区別できます。ディスレクシアの子供は、視覚情報の迅速かつ正確な処理の難しさを示し、これが視覚検索タスクでのパフォーマンスに影響を与えることがあります（Hokken et al., 2022）。
自閉症スペクトラム障害 (ASD): 視覚検索タスクは、ASDを持つ個人の神経発達的な課題を明らかにし理解するのに役立ちます。ある研究では、ASDを持つ個人が視覚検索タスクのパフォーマンスにおいて、注視時間や検索後のプロセスにおいてパターンを示したことが示されています（Canu et al., 2021）。
統合失調症: 研究によれば、統合失調症のある個人は、視覚検索タスクのパフォーマンスにおいて有意な障害を示し、注視時間の増加や検索パターンの変動が見られます。これらの知見は、統合失調症の注意的および知覚的特徴を深く理解するのに役立ちます（Canu et al., 2021）。
アルツハイマー病 (AD): アルツハイマー患者における視覚検索タスクは、認知の低下や注意障害についての洞察を提供する可能性があります。研究は、ADを持つ個人が、反応時間の遅さ、注視時間の増加、気を散らすものの中でターゲット刺激を正確に識別することの難しさといった視覚検索の効率において有意な欠陥を示すことを示しています（Pereira et al., 2020）。
不安: 視覚検索タスクは、タスク中の注意制御や処理効率に対する不安の影響を評価するために利用されてきました。これらは、不安が視覚注意や意思決定に関連するさまざまな認知機能にどのように影響を及ぼすかについての洞察を提供します（Vater et al., 2016）。

今すぐLabvancedに参加して、視覚検索タスクをオンラインで実施しましょう。

他の分野における応用

視覚検索タスクは、臨床心理学の分野だけでなく、さまざまな他の分野にも重要です。視覚検索タスクがさまざまな分野でどのように活用されているかのいくつかの例は以下の通りです:

神経科学: 視覚検索タスクは、脳内の機能的相互作用を探るために広く利用されてきました。fMRIや近視矯正レンズなどの神経画像機器とともにVSTを使用した研究では、視覚的疲労や認知的負荷に関連する脳ネットワークがデコードされました (Ryu et al., 2024)。
神経生理学: 視覚検索タスクは神経生理学においても重要な意義を持ちます。眼球追跡技術を利用した研究では、移動するターゲットの速度と方向の視覚的認識が運動選択と密接に結びついていることが明らかとなりました (Souto & Kerzel, 2021)。また、眼球運動の指標が視覚検索の障害を特定するのに有用であることも興味深い点です。
法執行: ケンブリッジ顔記憶テスト (CFMT+) のような視覚検索タスクは、法執行機関において、警察官が現実のシナリオで知らない顔を探す際の個々の性能の違いを予測するために広く利用されています (Thielgen et al., 2021)。
人間-コンピュータ相互作用: 視覚検索タスクは人間-コンピュータ相互作用において重要な応用があります。これらは、ユーザーがディスプレイをどのように視覚的にスキャンし、相互作用するかを理解するのに役立ち、ユーザーの視覚能力と限界に合致したインターフェイスを設計するのに役立ちます (Halverson & Hornof, 2007)。
マーケティング: マーケティングの分野では、視覚検索タスクが消費者がさまざまな製品ディスプレイとどのように視覚的に相互作用するかを理解するために使用されます。これらは、個々の注目を効果的に引きつける製品を設計し、消費者の意思決定に影響を与える方法についての洞察を提供します (Banović et al., 2014; Qin et al., 2014)。
航空: 航空安全の分野において、視覚検索タスクは、時間のプレッシャーやターゲット期待などのさまざまな要因が検出性能、応答時間、視覚検索にどのように影響するかを理解するのに役立ちます。これらはさらに、空港の安全に関わる重要なタスクの改善に役立つ可能性があります。

全体として、視覚検索タスクおよびその変種は、結合検索タスクが認知心理学に多くの洞察を提供し、現実の多くの応用に関連付けられる可能性を秘めています。

視覚検索タスクは、人々が環境の中でどのように集中し、情報を見つけ、処理するかに関する認知心理学をより良く理解するのに役立ちます。これらは、私たちの日常生活における注意力や意思決定の仕組みに関する多くのことを明らかにします。技術が進化するにつれて、現実の問題を解決するために視覚検索タスクを使用する方法も増えています。これは研究者だけでなく、誰にとってもより良く効率的な世界を創造するための貴重なツールとなります！

参考文献

Adam, K., & Serences, J. (2022). Interactions of sustained attention and visual search. Journal of Vision, 22(14), 4355. https://doi.org/10.1167/jov.22.14.4355
Banović, Marija & Rosa, Pedro Joel & Gamito, Pedro. (2014). Eye of the Beholder: Visual Search, Attention and Product Choice.

Canu, D., Ioannou, C., Müller, K., Martin, B., Fleischhaker, C., Biscaldi, M., Beauducel, A., Smyrnis, N., van Elst, L. T., & Klein, C. (2021). Visual search in neurodevelopmental disorders: Evidence towards a continuum of impairment. European Child & Adolescent Psychiatry, 31(8), 1–18. https://doi.org/10.1007/s00787-021-01756-z

Chesham, A., Gerber, S. M., Schütz, N., Saner, H., Gutbrod, K., Müri, R. M., Nef, T., & Urwyler, P. (2019a). Search and match task: Development of a taskified match-3 puzzle game to assess and Practice Visual Search. JMIR Serious Games, 7(2). https://doi.org/10.2196/13620

Chesham, A., Gerber, S. M., Schütz, N., Saner, H., Gutbrod, K., Müri, R. M., Nef, T., & Urwyler, P. (2019b). Search and match task: Development of a taskified match-3 puzzle game to assess and Practice Visual Search. JMIR Serious Games, 7(2). https://doi.org/10.2196/13620

Davis, E. T., Shikano, T., Peterson, S. A., & Keyes Michel, R. (2003). Divided attention and visual search for simple versus complex features. Vision Research, 43(21), 2213–2232. https://doi.org/10.1016/s0042-6989(03)00339-0

Friedman, G. N., Johnson, L., & Williams, Z. M. (2018). Long-term visual memory and its role in learning suppression. Frontiers in Psychology, 9. https://doi.org/10.3389/fpsyg.2018.01896

Halverson, T., & Hornof, A. J. (2007). A minimal model for predicting visual search in human-computer interaction. Proceedings of the SIGCHI Conference on Human Factors in Computing Systems, 431–434. https://doi.org/10.1145/1240624.1240693

Hokken, M. J., Krabbendam, E., van der Zee, Y. J., & Kooiker, M. J. (2022). Visual selective attention and visual search performance in children with CVI, ADHD, and dyslexia: A scoping review. Child Neuropsychology, 29(3), 357–390. https://doi.org/10.1080/09297049.2022.2057940

Lee, J., & Han, S. W. (2020). Visual search proceeds concurrently during the attentional blink and Response Selection Bottleneck. Attention, Perception, & Psychophysics, 82(6), 2893–2908. https://doi.org/10.3758/s13414-020-02047-6

Lin, W., & Qian, J. (2023). Priming effect of individual similarity and ensemble perception in Visual Search and working memory. Psychological Research, 88(3), 719–734. https://doi.org/10.1007/s00426-023-01902-z

Maljkovic, V., & Martini, P. (2005). Implicit short-term memory and event frequency effects in visual search. Vision Research, 45(21), 2831–2846. https://doi.org/10.1016/j.visres.2005.05.019

Mason, D. J., Humphreys, G. W., & Kent, L. S. (2003). Exploring selective attention in ADHD: Visual search through space and Time. Journal of Child Psychology and Psychiatry, 44(8), 1158–1176. https://doi.org/10.1111/1469-7610.00204

Nachtnebel, S. J., Cambronero-Delgadillo, A. J., Helmers, L., Ischebeck, A., & Höfler, M. (2023). The impact of different distractions on outdoor visual search and Object Memory. Scientific Reports, 13(1). https://doi.org/10.1038/s41598-023-43679-6

Nasiri, E., Khalilzad, M., Hakimzadeh, Z., Isari, A., Faryabi-Yousefabad, S., Sadigh-Eteghad, S., & Naseri, A. (2023). A comprehensive review of attention tests: Can we assess what we exactly do not understand? The Egyptian Journal of Neurology, Psychiatry and Neurosurgery, 59(1). https://doi.org/10.1186/s41983-023-00628-4

Pereira, M. L., Camargo, M. von, Bellan, A. F., Tahira, A. C., dos Santos, B., dos Santos, J., Machado-Lima, A., Nunes, F. L. S., & Forlenza, O. V. (2020). Visual search efficiency in mild cognitive impairment and alzheimer’s disease: An eye movement study. Journal of Alzheimer’s Disease, 75(1), 261–275. https://doi.org/10.3233/jad-190690

Qin, X. A., Koutstaal, W., & Engel, S. A. (2014a). The hard-won benefits of familiarity in visual search: Naturally familiar brand logos are found faster. Attention, Perception & Psychophysics, 76(4), 914–930. https://doi.org/10.3758/s13414-014-0623-5

Qin, X. A., Koutstaal, W., & Engel, S. A. (2014b). The hard-won benefits of familiarity in visual search: Naturally familiar brand logos are found faster. Attention, Perception, & Psychophysics, 76(4), 914–930. https://doi.org/10.3758/s13414-014-0623-5

Radhakrishnan, A., Balakrishnan, M., Behera, S., & Raghunandhan, R. (2022). Role of reading medium and audio distractors on visual search. Journal of Optometry, 15(4), 299–304. https://doi.org/10.1016/j.optom.2021.12.004

Redden, R. S., Eady, K., Klein, R. M., & Saint-Aubin, J. (2022). Individual differences in working memory capacity and visual search while reading. Memory & Cognition, 51(2), 321–335. https://doi.org/10.3758/s13421-022-01357-4
Rorden, C., & Karnath, H.-O. (2010). A simple measure of neglect severity. Neuropsychologia, 48(9), 2758–2763. https://doi.org/10.1016/j.neuropsychologia.2010.04.018

Ryu, H., Ju, U., & Wallraven, C. (2024a). Decoding visual fatigue in a visual search task selectively manipulated via myopia-correcting lenses. Frontiers in Neuroscience, 18. https://doi.org/10.3389/fnins.2024.1307688

Ryu, H., Ju, U., & Wallraven, C. (2024b). Decoding visual fatigue in a visual search task selectively manipulated via myopia-correcting lenses. Frontiers in Neuroscience, 18. https://doi.org/10.3389/fnins.2024.1307688

Sauter, M., Stefani, M., & Mack, W. (2020). Towards interactive search: Investigating visual search in a novel real-world paradigm. Brain Sciences, 10(12), 927. https://doi.org/10.3390/brainsci10120927

Souto, D., & Kerzel, D. (2021). Visual selective attention and the control of tracking eye movements: A critical review. Journal of Neurophysiology, 125(5), 1552–1576. https://doi.org/10.1152/jn.00145.2019

Thielgen, M. M., Schade, S., & Bosé, C. (2021). Face processing in Police Service: The relationship between laboratory-based assessment of face processing abilities and performance in a real-world identity matching task. Cognitive Research: Principles and Implications, 6(1). https://doi.org/10.1186/s41235-021-00317-x

Vater, C., Roca, A., & Williams, A. M. (2016). Effects of anxiety on anticipation and visual search in dynamic, time-constrained situations. Sport, Exercise, and Performance Psychology, 5(3), 179–192. https://doi.org/10.1037/spy0000056

Wagner, J., Zurlo, A., & Rusconi, E. (2024). Individual differences in visual search: A systematic review of the link between visual search performance and traits or abilities. Cortex, 178, 51–90. https://doi.org/10.1016/j.cortex.2024.05.020

Wickens, C. D. (2023). Pilot attention and perception and spatial cognition. Human Factors in Aviation and Aerospace, 141–170. https://doi.org/10.1016/b978-0-12-420139-2.00009-5

Wolfe, J. M. (2021). Guided search 6.0: An updated model of visual search. Psychonomic Bulletin & Review, 28(4), 1060–1092. https://doi.org/10.3758/s13423-020-01859-9