Is de dichotomie ‘top-down’ versus ‘bottom-up’ adequaat?

Een normale omgeving bevat vaak meer informatie dan we in één keer kunnen verwerken. Doelgerichte waarneming en actie zijn afhankelijk van aandacht om beperkte middelen te richten op een subset van relevante items. Bepaalde modellen van aandachtscontrole beschrijven aandachtscontrole in termen van een dichotomie tussen top-down en bottom-up controle (soms aangeduid als respectievelijk ‘endogene’ en ‘exogene’ controle). De eerste wordt bepaald door de huidige doelen van de waarnemer en de laatste wordt bepaald door de fysieke kenmerken van de betreffende scène. Aandacht kan dus vrijwillig en doelgericht zijn, maar ook onvrijwillig door fysiek opvallende stimuli.

De veronderstelde gelijkwaardigheid tussen ‘top-down’ aandachtscontrole en ‘doel-gestuurde’ selectie, levert echter een forse verklarende leemte op. In dit artikel belichten de auteurs twee brede klassen van selectiefenomenen waar dit probleem duidelijk is. Ze komen hierbij tot de conclusie dat de dichotomie top-down versus bottom-up een ontoereikende taxonomie van aandachtscontrole is.

Om een ​​meer uitgebreide taxonomie te bieden, stellen ze een theoretisch kader op dat verder gaat dan de constructie van een prioriteitskaart die meervoudige selectie integreert. Ze doen dit door te benadrukken dat prioriteit echter niet alleen wordt bepaald door doel- en stimulus-gestuurde selectie, maar ook door de aanhoudende effecten van eerdere selectie-episodes (denk bijvoorbeeld aan belonings- en selectiegeschiedenis).

Wat zijn de selectiefenomenen die de dichotomie top-down versus bottom-up uitdagen?

Hierna worden er twee klassen van selectiefenomenen besproken die niet worden verklaard door fysieke stimuluseigenschappen of vrijwillige doelgerichte selectie.

Selectiegeschiedenis

De moderne studie van aandacht werd geïnspireerd door verscheidene andere studies waarvan de uitkomende gegevens een cruciaal onderscheid tussen vrijwillige en automatische controle over de aandacht aantoonden. Dit is een perspectief dat tot heden dominant is gebleven.

Hoewel het contrast tussen doelgerichte en stimulus-gestuurde modi van aandachtscontrole het fundamentele verschil tussen vrijwillige en onvrijwillige controle over aandacht kan aanduiden, heeft deze tweedeling het ongewenste neveneffect om een derde categorie te verbergen: selectievooroordelen die geen verband houden met huidige doelen en de fysieke opvallendheid van items die strijden om selectie. Deze leemte kan de interpretatie van empirische patronen die aan top-down aandachtscontrole zijn toegeschreven, ‘verduisteren’. Beschouw bijvoorbeeld een studie van Wolfe waar hij met behulp van ‘blokken’ concludeerde dat ‘top-down informatie een substantiële bijdrage levert aan [reactietijden] zelfs voor de eenvoudigste zoekacties'.

Een klassieke demonstratie van een priming-effect werd geleverd door Maljkovic en Nakayama die aantoonden dat wanneer een zoekdoel werd gedefinieerd door een bepaalde functie (bijv. kleur of ruimtelijke frequentie), het zoeken naar hetzelfde kenmerk de volgende keer efficiënter wordt. Dit effect is bestempeld als 'priming of pop-out'. Belangrijk is dat deze priming effect robuust was, zelfs als het in tegenspraak was met het vrijwillige doel van de waarnemer om een verschillende kenmerkwaarde te selecteren. In lijn met deze bevinding hebben Theeuwes en Van der Burg zoekreactietijden (RT) gemeten met displays die twee even opvallende kleuren singletons bevatten. Ze ontdekten dat deelnemers vooraf geen aanwijzingen konden gebruiken om de interferentie van de irrelevante singleton vrijwillig op te heffen. In plaats daarvan werd interferentie van de irrelevante singleton alleen geëlimineerd bij beproevingen waarbij de geselecteerde kenmerkwaarde overeenkwam met de waarde van de vorige proef. We kunnen hieruit concluderen dat deze bevindingen aansluiten bij het priming-of-pop-out-fenomeen dat aantonen dat passieve priming-effecten sterke selectiebias kunnen opleveren die ​​losstaan van de huidige selectiedoelen van de waarnemer.

Recent onderzoek vormt een uitdaging als het gaat om de effectiviteit van doelgerichte selectie voor niet-ruimtelijke kenmerken. Als voorbeeld wordt het onderzoek van Theeuwes genoemd. Hij gaf deelnemers informatieve aanwijzingen met betrekking tot de waarschijnlijke bepalende eigenschap van een aanstaande doelwit singleton. Als bijvoorbeeld het woord 'rood' werd gepresenteerd als een aanwijzing, wisten waarnemers met 80% zekerheid dat het doelwit een rode cirkel zou zijn. Het belangrijkste punt hier is dat het aanwijzende kenmerk willekeurig varieerde van proef tot proef, zodat doelgerichte effecten worden onderscheiden van de effecten van bottom-up priming. Noch de reactietijd noch de perceptuele gevoeligheid profiteerden van de aanwijzing. Doelgerichte-selectie-effecten kunnen derhalve ongrijpbaar zijn wanneer inter-trial priming-effecten worden geëlimineerd. Dit suggereert dat toekomstige inspanningen om doelgerichte selectie van niet-ruimtelijke kenmerken aan te tonen, zich moeten richten op het isoleren van vermeende doelgerichte effecten van de bekende gevolgen van selectiegeschiedenis.

Het centrale punt van de auteurs gaat over selectiegeschiedenis, en dat dit niet kan worden verklaard door de traditionele dichotomie waarin top-down en doelgerichte sturing synoniem zijn. Zij stellen zich op het standpunt dat selectie-geschiedenis-effecten een derde categorie binnen de taxonomie van aandachtscontrole is, omdat geschiedeniseffecten de selectieprioriteit kunnen beïnvloeden op een manier die losstaat van zowel de huidige doelen van de waarnemer, als de fysieke opvallendheid van de prikkel.

Beloningsgeschiedenis

In dit stuk wordt Thorndike en zijn 'wet van effect' genoemd. Deze wet wordt als volgt door hem omschreven: 'van de verschillende reacties die worden gegeven op eenzelfde situatie, is de kans groter voor een reactie om zich te herhalen indien deze gepaard gaat met tevredenheid van het dier’. Dit principe blijkt ook effectief te zijn bij het voorspellen van oriëntatie van selectieve aandacht. Over een breed scala van gedrags- en neurale benaderingen, is er steeds meer bewijs van selectievooroordelen ten aanzien van eerder beloonde items. Dit geldt ook als er geen expliciete instructies zijn. Een aantal studies hebben zich gericht op de neurale substraten van beloningsverwerking dat de parallelle aard van beloning en aandacht verder benadrukt. Activiteiten in de lateral intraparietal sulcus - een hersengebied waarvan wordt aangenomen dat het een primaire rol speelt in de oriëntatie van de aandacht - wordt direct gemoduleerd door beloningscontingenties.

Volgens het begrip incentive-motivation, kunnen geldelijke winsten perceptuele en uitvoerende controleprocessen verbeteren om meer efficiënt doelgericht gedrag te bereiken. Recent bewijs heeft echter aangetoond dat het effect van beloning bij vervolgselectie ook in strijd kan zijn met de vrijwillige selectiedoelen van de waarnemer (neem bijvoorbeeld het onderzoek van Hickey). De onderzoekers concludeerden dat beloning automatisch een selectiebias veroorzaakte in de richting van de beloonde kleur, zelfs wanneer de huidige doelen van de deelnemer lijnrecht tegenover elkaar stonden. Ook Anderson toonde een discrepantie tussen belonings-geïnduceerde selectie vooroordelen en de huidige selectiedoelen van de waarnemer. Deze dissociaties tussen de effecten van beloningsgeschiedenis en de huidige doelen van de waarnemer vormen hetzelfde probleem voor de doelgedreven versus stimulusgedreven dichotomie. Zowel selectie- als beloningsgeschiedeniseffecten benadrukken dat het gelijkstellen van ‘top-down’ controle met doelgerichte selectie een onvolledige taxonomie van aandacht controle oplevert.

Hoe ziet een eventueel alternatief eruit?

De auteurs stellen een gewijzigde taxonomie van aandachtscontrole voor dat een meer productief platform biedt voor het begrijpen van diverse bronnen van selectiebias. Ze markeren de bekende constructie van een 'prioriteitskaart' die drie verschillende categorieën van selectiebias integreert:

1. Current goals;
2. Selection history;
3. Physical salience.