La atención visoespacial es una forma de atención visual que implica dirigir la atención a un lugar en el espacio. De manera similar a su contraparte temporal, atención temporal visual , estos módulos de atención se han implementado ampliamente en análisis de video en visión por computadora para proporcionar un rendimiento mejorado y una explicación interpretable por humanos [1] [2] [3] de los modelos de aprendizaje profundo .
La atención espacial permite a los humanos procesar selectivamente información visual mediante la priorización de un área dentro del campo visual. Se selecciona una región del espacio dentro del campo visual para prestar atención y la información dentro de esta región luego recibe un procesamiento adicional. Las investigaciones muestran que cuando se evoca la atención espacial, un observador suele ser más rápido y más preciso a la hora de detectar un objetivo que aparece en una ubicación esperada en comparación con una ubicación inesperada. [4] La atención se guía aún más rápidamente hacia lugares inesperados, cuando estos lugares se destacan mediante entradas visuales externas (como un destello repentino). Según la hipótesis de prominencia V1 , la corteza visual primaria humana desempeña un papel fundamental para dicha guía atencional exógena. [5]
La atención espacial se distingue de otras formas de atención visual, como la atención basada en objetos y la atención basada en características. [6] Estas otras formas de atención visual seleccionan un objeto completo o una característica específica de un objeto independientemente de su ubicación, mientras que la atención espacial selecciona una región específica del espacio y los objetos y características dentro de esa región se procesan.
Una propiedad clave de la atención visual es que la atención se puede seleccionar en función de la ubicación espacial y se han utilizado experimentos de indicaciones espaciales para evaluar este tipo de selección. En el paradigma de señales de Posner , [4] la tarea era detectar un objetivo que pudiera presentarse en una de dos ubicaciones y responder lo más rápido posible. Al comienzo de cada prueba, se presenta una señal que indica la ubicación del objetivo (señal válida) o indica la ubicación incorrecta, desviando así al observador (señal no válida). Además, en algunas pruebas no se proporciona información sobre la ubicación del objetivo, ya que no se presenta ninguna señal (pruebas neutrales). Se utilizaron dos señales distintas; la señal era un "parpadeo" periférico alrededor de la ubicación del objetivo (señal periférica) o la señal se mostraba centralmente como un símbolo, como una flecha que apuntaba a la ubicación del objetivo (señal central). Los observadores son más rápidos y precisos a la hora de detectar y reconocer un objetivo si se conoce de antemano la ubicación del mismo. [4] [7] Además, informar mal a los sujetos sobre la ubicación del objetivo conduce a tiempos de reacción más lentos y una menor precisión en relación con el rendimiento cuando no se proporciona información sobre la ubicación del objetivo. [4] [7]
Las tareas de indicaciones espaciales suelen evaluar la atención espacial encubierta , que se refiere a la atención que puede cambiar espacialmente sin ningún movimiento ocular que la acompañe . Para investigar la atención encubierta, es necesario asegurarse de que los ojos del observador permanezcan fijos en un lugar durante toda la tarea. En las tareas de indicaciones espaciales, se indica a los sujetos que se fijen en un punto de fijación central. Por lo general, se necesitan 200 ms para realizar un movimiento ocular sacádico hacia un lugar. [8] Por lo tanto, la duración combinada de la señal y el objetivo generalmente se presenta en menos de 200 ms. Esto garantiza que se mida la atención espacial encubierta y que los efectos no se deban a movimientos oculares abiertos. Algunos estudios monitorean específicamente los movimientos oculares para garantizar que los ojos del observador estén continuamente fijos en el punto de fijación central. [9]
Las señales centrales y periféricas en los experimentos de señales espaciales pueden evaluar la orientación de la atención espacial encubierta. Estas dos señales parecen utilizar mecanismos diferentes para orientar la atención espacial. Las señales periféricas tienden a atraer la atención automáticamente, reclutando procesos de control atencional de abajo hacia arriba. Por el contrario, se cree que las señales centrales están bajo control voluntario y, por lo tanto, utilizan procesos de arriba hacia abajo. [10] Los estudios han demostrado que las señales periféricas son difíciles de ignorar, ya que la atención se orienta hacia la señal periférica incluso cuando el observador sabe que la señal no predice la ubicación del objetivo. [7] Las señales periféricas también provocan una asignación de atención mucho más rápida que las señales centrales, ya que las señales centrales requieren un mayor tiempo de procesamiento para interpretar la señal. [10]
En las tareas de indicaciones espaciales, la sonda espacial (señal) provoca una asignación de atención a una ubicación particular. Las sondas espaciales también se han utilizado a menudo en otros tipos de tareas para evaluar cómo se asigna la atención espacial.
Se han utilizado sondas espaciales para evaluar la atención espacial en búsquedas visuales. Las tareas de búsqueda visual implican la detección de un objetivo entre un conjunto de distractores. La atención a la ubicación de los elementos en la búsqueda se puede utilizar para guiar las búsquedas visuales. Esto se demostró mediante señales válidas que mejoraron la identificación de objetivos en relación con las condiciones no válidas y neutrales. [11] Una pantalla de búsqueda visual también puede influir en la rapidez con la que un observador responde a una sonda espacial. En una tarea de búsqueda visual, apareció un pequeño punto después de una visualización visual y se descubrió que los observadores detectaban más rápido el punto cuando estaba ubicado en el mismo lugar que el objetivo. [12] Esto demostró que se había asignado atención espacial a la ubicación objetivo.
El uso de múltiples tareas simultáneamente en un experimento también puede demostrar la generalidad de la atención espacial, ya que la asignación de atención a una tarea puede influir en el desempeño en otras tareas. [13] [14] Por ejemplo, se descubrió que cuando se prestaba atención a detectar un punto parpadeante (sonda espacial), esto aumentaba la probabilidad de identificar letras cercanas. [14]
La distribución de la atención espacial ha sido objeto de considerables investigaciones. En consecuencia, esto ha llevado al desarrollo de diferentes metáforas y modelos que representan la distribución espacial de la atención propuesta.
Según la metáfora del "foco", el foco de atención es análogo al haz de luz de un foco. [15] El foco móvil se dirige a un lugar y todo lo que está dentro de su haz es atendido y procesado preferentemente, mientras que la información fuera del haz está desatendida. Esto sugiere que el foco de atención visual tiene un tamaño espacial limitado y se mueve para procesar otras áreas del campo visual.
Las investigaciones han sugerido que el foco de atención es de tamaño variable. [16] Eriksen y St James [17] propusieron la metáfora de la 'lente zoom', que es una alternativa a la metáfora del foco y tiene en cuenta la naturaleza variable de la atención. Este relato compara la distribución de la atención con una lente de zoom que puede reducir o ampliar el foco de atención. Esto respalda los hallazgos que muestran que la atención se puede distribuir en una gran área del campo visual y también funcionar de manera enfocada. [18] En apoyo de esta analogía, la investigación ha demostrado que existe una relación inversa entre el tamaño del foco de atención y la eficiencia del procesamiento dentro de los límites de una lente de zoom. [19]
El modelo de gradiente es una teoría alternativa sobre la distribución de la atención espacial. Este modelo propone que los recursos de atención se asignan en un patrón de gradiente, con recursos concentrados en el centro de atención y recursos que disminuyen de manera continua lejos del centro. [20] Downing [9] realizó una investigación utilizando una adaptación del paradigma de señales de Posner que respaldaba este modelo. El objetivo podría aparecer en 12 ubicaciones potenciales, marcadas con cuadros. Los resultados mostraron que la facilitación de la atención era más fuerte en el lugar indicado y disminuía gradualmente a medida que se alejaba del lugar indicado. Sin embargo, no todas las investigaciones han apoyado el modelo de gradiente. Por ejemplo, Hughes y Zimba [21] llevaron a cabo un experimento similar, utilizando una matriz visual altamente distribuida y no utilizaron cuadros para marcar las ubicaciones potenciales del objetivo. No hubo evidencia de un efecto de gradiente, ya que las respuestas más rápidas se produjeron cuando la señal y el objetivo estaban en el mismo hemicampo y las respuestas más lentas cuando estaban en hemicampos diferentes. Las cajas jugaron un papel importante en la atención, ya que en un experimento posterior se utilizaron las cajas y, en consecuencia, se encontró un patrón de gradiente. [22] Por lo tanto, se considera que el tamaño del gradiente puede ajustarse según las circunstancias. Se puede adoptar un gradiente más amplio cuando hay una pantalla vacía, ya que la atención puede extenderse y sólo está restringida por los bordes del hemicampo.
En la investigación sobre la atención visoespacial se debate si es posible dividir la atención entre diferentes áreas del campo visual. Las explicaciones del 'foco' y del 'lente zoom' postulan que la atención utiliza un único foco unitario. Por lo tanto, la atención espacial sólo puede asignarse a áreas adyacentes en el campo visual y, en consecuencia, no puede dividirse. Esto fue respaldado por un experimento que alteró el paradigma de señales espaciales mediante el uso de dos señales, una primaria y una secundaria. Se descubrió que la señal secundaria sólo era eficaz para centrar la atención cuando su ubicación era adyacente a la señal primaria. [15] Además, se ha demostrado que los observadores son incapaces de ignorar los estímulos presentados en áreas situadas entre dos ubicaciones señalizadas. [23] Estos hallazgos han propuesto que la atención no puede dividirse entre dos regiones no contiguas. Sin embargo, otros estudios han demostrado que la atención espacial se puede dividir en dos ubicaciones. Por ejemplo, los observadores pudieron observar simultáneamente dos objetivos diferentes situados en hemicampos opuestos. [19] Las investigaciones incluso han sugerido que los humanos son capaces de centrar la atención en dos o cuatro lugares del campo visual. [24] Otra perspectiva es que la atención espacial sólo puede dividirse bajo ciertas condiciones. Esta perspectiva sugiere que la división de la atención espacial es flexible. Las investigaciones demostraron que si la atención espacial es unitaria o dividida depende de los objetivos de la tarea. [25] Por lo tanto, si dividir la atención es beneficioso para el observador, entonces se utilizará un foco de atención dividido.
Una de las principales dificultades para establecer si la atención espacial se puede dividir es que un modelo de atención de enfoque unitario también puede explicar varios de los hallazgos. Por ejemplo, cuando se atienden dos ubicaciones no contiguas, puede que no sea que la atención se haya dividido entre estas dos ubicaciones, sino que puede ser que el foco unitario de atención se haya expandido. [24] Alternativamente, es posible que las dos ubicaciones no se atiendan simultáneamente y, en cambio, el área de enfoque se mueva rápidamente de una ubicación a otra. [26] En consecuencia, parece muy difícil demostrar indudablemente que la atención espacial se puede dividir.
La heminegligencia [1], también conocida como negligencia visual unilateral, negligencia atencional, negligencia hemispacial o negligencia espacial, es un trastorno que incorpora un déficit significativo en la atención visuoespacial. La heminegligencia se refiere a la incapacidad de los pacientes con daño cerebral unilateral para detectar objetos en el lado del espacio contralateral a la lesión (contralesional); es decir, daño al hemisferio cerebral derecho que resulta en el descuido de los objetos en el lado izquierdo del espacio, [27] y se caracteriza por la asimetría hemisférica. El rendimiento generalmente se conserva en el lado ipsilateral a la lesión (ipsilesional). [27] La heminegligencia es más frecuente y posiblemente más grave después de un daño en el hemisferio cerebral derecho de sujetos diestros. [27] Se ha propuesto que los lóbulos parietales derechos son comparativamente más responsables de la asignación de la atención espacial, por lo que el daño a este hemisferio a menudo produce efectos más severos. [28] Además, es difícil mapear con precisión los déficits sensoriales visuales en el hemicampo descuidado.
La negligencia se diagnostica mediante una variedad de tareas con lápiz y papel. Un método común es la prueba de figuras complejas (CFT). La CFT requiere que los pacientes copien un dibujo lineal complicado y luego lo reproduzcan de memoria. A menudo los pacientes descuidan las características presentes en el lado contralesional del espacio y los objetos. Los pacientes con negligencia se comportarán de manera similar al reproducir imágenes mentales de lugares y objetos familiares. Un error común es no incluir números en el lado izquierdo de una imagen al extraer un reloj analógico de la memoria; por ejemplo, todos los números pueden estar ubicados en el lado derecho de la esfera del reloj. [10]
Otra tarea de papel y lápiz es la de bisección de líneas. En este ejercicio, los pacientes deben dividir una línea horizontal a la mitad. Los pacientes con negligencia a menudo cortan la línea a la derecha del verdadero centro, dejando la porción izquierda de la línea desatendida. [27]
Las tareas de cancelación de objetos también se utilizan para determinar el alcance del déficit potencial. Durante esta tarea, los pacientes deben cancelar (tachar) todos los objetos en una pantalla desordenada (por ejemplo, líneas, formas geométricas, letras, etc.). [10] Los pacientes con daño principalmente en el área parietal derecha fallan en la detección de objetos en el campo visuoespacial izquierdo y, a menudo, el paciente no los tacha. Además, aquellos pacientes que pueden verse gravemente afectados tienden a no detectar sus errores mediante la inspección visual.
La extinción es un fenómeno observable durante la doble estimulación simultánea de los campos visuales izquierdo y derecho. Los pacientes con extinción no podrán percibir el estímulo en el campo visual contralesional cuando se presente junto con un estímulo en el campo ipsilesional. [10] Sin embargo, cuando se presenta por sí solo, los pacientes pueden percibir correctamente el estímulo contralesional. Así, los pacientes con negligencia no informan estímulos presentes en el campo aberrante, mientras que los pacientes con extinción no informan estímulos en el campo aberrante sólo cuando se producen presentaciones dobles simultáneas en ambos hemicampos. [10] De manera análoga a la negligencia, la extinción afecta el campo visuoespacial contralesional en la mayoría de los pacientes con daño unilateral. [27] Los correlatos anatómicos de la negligencia visuoespacial y la extinción no se superponen en absoluto, y se propone que la extinción esté asociada con lesiones subcorticales. [27]
Un método común para la detección rápida de la extinción visoespacial es el modelo de confrontación con los dedos. Utilizada como evaluación estándar junto a la cama, la tarea requiere que el paciente indique (ya sea verbalmente o señalando) en qué campo visual se mueve la mano o el dedo del médico, mientras el médico hace un movimiento de contoneo con el índice. [10] Esto permite al médico distinguir entre déficits que se asemejan a negligencia y aquellos que pueden indicar extinción, presentando un estímulo único en el campo contralesional o dos estímulos simultáneos en los campos visuales contralesional e ipsilesional. Esta prueba rápida se puede utilizar inmediatamente en un hospital para un diagnóstico rápido y puede ser particularmente útil después de accidentes cerebrovasculares y convulsiones.
La región parietal posterior es posiblemente la más estudiada en relación con la atención visuoespacial. Los pacientes con daño del lóbulo parietal con mayor frecuencia no prestan atención a los estímulos ubicados en el hemisferio contralesional, como se observa en pacientes con heminegligencia/negligencia visual unilateral. [10] Como tal, es posible que no reconozcan a una persona sentada a su izquierda, que se olviden de comer alimentos colocados a su izquierda o que muevan la cabeza o los ojos hacia la izquierda. [10] Los estudios de tomografía computarizada (TC) han demostrado que el lóbulo parietal inferior en el hemisferio derecho es el que se daña con mayor frecuencia en pacientes con negligencia grave. [29]
El daño parietal puede disminuir la capacidad de reducir el ruido de las decisiones. [10] Las señales espaciales parecen reducir la incertidumbre de una decisión visuoespacial. La alteración de la orientación espacial, como se observa en la heminegligencia, sugiere que los pacientes con daño en la región parietal pueden experimentar una mayor dificultad en la toma de decisiones con respecto a los objetivos ubicados en el campo contralesional. [10]
El daño a la región parietal también puede aumentar las conjunciones ilusorias de rasgos. Las conjunciones ilusorias ocurren cuando las personas informan sobre combinaciones de características que no ocurrieron. [28] Por ejemplo, cuando se le presenta un cuadrado naranja y un círculo morado, el participante puede informar un cuadrado morado o un círculo naranja. Aunque normalmente se requerirían circunstancias especiales para que una persona no afectada produzca una conjunción ilusoria, parece que algunos pacientes con daño en la corteza parietal pueden demostrar vulnerabilidad a tales deficiencias visuoespaciales. [27] Los resultados de pacientes parietales sugieren que la corteza parietal, y por lo tanto la atención espacial, pueden estar implicados en la solución de este problema de las características vinculantes. [10]
Se sabe desde hace mucho tiempo que las lesiones de la corteza frontal preceden a la negligencia espacial y otros déficits visuoespaciales. Específicamente, el daño del lóbulo frontal se ha asociado con un déficit en el control de la atención excesiva (la producción de movimientos oculares). Las lesiones en las áreas del lóbulo frontal superior que incluyen los campos oculares frontales parecen alterar algunas formas de movimientos oculares abiertos. [10] Guitton, Buchtel y Douglas [30] han demostrado que el movimiento ocular dirigido lejos de un objetivo visual que aparece abruptamente (“antisaccade”) se ve notablemente afectado en pacientes con daños en los campos oculares frontales, que con frecuencia hacían reflejos. movimientos oculares hacia el objetivo. Cuando los pacientes del campo ocular frontal hicieron antisacadas, tuvieron una mayor latencia de sus movimientos oculares en comparación con los controles. Esto sugiere que los lóbulos frontales, específicamente la región dorsolateral que contiene los campos oculares frontales, desempeñan un papel inhibidor en la prevención de los movimientos oculares reflejos en el control de la atención abierta. [30] Además, los campos oculares frontales o las áreas circundantes pueden estar críticamente asociados con la negligencia después de lesiones frontales dorsolaterales. [29]
Las lesiones del lóbulo frontal también parecen producir déficits en la atención visoespacial relacionados con la atención encubierta (la orientación de la atención sin el requisito del movimiento ocular). Utilizando la tarea de indicaciones espaciales de Posner , Alivesatos y Milner (1989; ver [10] ) encontraron que los participantes con daño en el lóbulo frontal demostraron un beneficio atencional comparativamente menor de las señales válidas que los participantes de control o los participantes con daño en el lóbulo temporal. La orientación voluntaria de los pacientes del lóbulo frontal parece estar alterada.
En una investigación realizada por Husain & Kennard también se descubrió que la región del lóbulo frontal lateral derecho está asociada con la negligencia visual del lado izquierdo. [29] Se encontró una región de superposición en la ubicación de las lesiones en cuatro de cinco pacientes con negligencia visual del lado izquierdo, específicamente la cara dorsal de la circunvolución frontal inferior y la sustancia blanca subyacente. Además, también se detectó superposición de áreas de lesión en la región dorsal del área 44 de Brodmann (anterior a la corteza premotora). Estos resultados implican aún más al lóbulo frontal en la dirección de la atención en el espacio visual.
Se ha especulado que los núcleos talámicos participan en dirigir la atención a ubicaciones en el espacio visual. [31] Específicamente, el núcleo pulvinar parece estar implicado en el control subcortical de la atención espacial, y las lesiones en esta área pueden causar negligencia. [10] La evidencia [31] sugiere que el núcleo pulvinar del tálamo podría ser responsable de prestar atención espacial en una ubicación previamente indicada. Un estudio de Rafal y Posner [31] encontró que los pacientes que tenían lesiones pulvinares agudas eran más lentos para detectar un objetivo que aparecía en el campo visuoespacial contralesional en comparación con la aparición de un objetivo en el campo ipsilesional durante una tarea de indicación espacial. Esto sugiere un déficit en la capacidad de utilizar la atención para mejorar el rendimiento en la detección y procesamiento de objetivos visuales en la región contralesional. [31]
El camuflaje se basa en engañar la cognición del observador, como por ejemplo un depredador . Algunos mecanismos de camuflaje, como las marcas de distracción , probablemente funcionen compitiendo por la atención visual con estímulos que delatarían la presencia del objeto camuflado (como un animal de presa). Estas marcas deben ser llamativas y estar situadas alejadas del contorno para evitar llamar la atención, a diferencia de las marcas disruptivas que funcionan mejor cuando están en contacto con el contorno. [32]
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