DOI: https://doi.org/10.1016/j.cognition.2026.106540
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41930876
تاريخ النشر: 2026-04-01
المؤلف: Artyom Zinchenko وآخرون
الموضوع الرئيسي: آليات الإدراك البصري والمعالجة
نظرة عامة
تبحث الدراسة في كيفية استخدام الأفراد للانتظامات المكانية في بيئات الواقع الافتراضي (VR) الكبيرة لتعزيز كفاءة البحث البصري، وهو ظاهرة تُسمى التوجيه السياقي. على عكس الدراسات التقليدية التي استخدمت شاشات ثنائية الأبعاد، تضمنت هذه الدراسة استخدام الواقع الافتراضي المرتكز على الرأس لإنشاء مشاهد بحث واسعة، مما سمح للمشاركين بتعلم تخطيطات متسقة مكانياً بشكل غير مقصود. عبر تجربتين مع 99 مشاركًا، كشفت النتائج أن الأفراد طوروا ذكريات محددة للشاشة للسياقات المتكررة وذكريات إجرائية حسنت كفاءة مسح الرأس عبر جميع الشاشات.
تشير النتائج إلى أن الخبرة السابقة مع الترتيبات المكانية يمكن أن تسهل البحث البصري، حتى عندما لا يتم توجيه المشاركين بشكل صريح لتذكر المشاهد. ومن الجدير بالذكر أن الدراسة وجدت أن المشاركين يمكنهم تحديد الأهداف بفعالية خارج مجال رؤيتهم المباشر من خلال تعديل حركات رؤوسهم بناءً على الأنماط المكانية المتعلمة. وهذا يشير إلى أن التعلم الإحصائي في البيئات الكبيرة لا يعزز فقط كفاءة البحث ولكن يؤدي أيضًا إلى تشكيل قوالب ذاكرة طويلة الأمد تحتوي على معلومات حول سياق البحث بدلاً من ارتباطات الهدف والمشتت المحددة. بشكل عام، تسلط الدراسة الضوء على إمكانيات الواقع الافتراضي لمحاكاة ظروف البحث الصالحة بيئيًا، مما يوفر رؤى حول الآليات الكامنة وراء التعلم السياقي الإحصائي.
مقدمة
تسلط مقدمة الدراسة الضوء على تعقيد الإجراءات الروتينية، مثل مسح البيئات أو تحية الأفراد، والتي تتطلب تنسيق مدخلات حسية متنوعة من خلال الانتباه الانتقائي. تعطي هذه الآلية الانتباه الأولوية للمعلومات ذات الصلة بينما تقوم بتصفية المشتتات، متأثرة بالأهداف الفورية والخبرات السابقة. تتناول الدراسة فجوة في الأدبيات الحالية، التي تركز بشكل أساسي على مهام البحث البصري ثنائية الأبعاد (2D)، من خلال استكشاف كيفية توجيه الانتباه في البيئات ثلاثية الأبعاد (3D) حيث تكون حركات الرأس ضرورية لتحديد الأهداف خارج مجال الرؤية الأولي (FOV).
تبحث الدراسة في تأثير التوجيه السياقي (CC) في البحث البصري ثلاثي الأبعاد، حيث تفحص كيف تؤثر اللدونة المرتبطة بالتدريب على التوقعات حول السياق المكاني لعناصر المشتت. باستخدام الواقع الافتراضي الغامر (VR)، يقوم الباحثون بتحليل أوقات رد الفعل السلوكية (RTs) وحركات الرأس في العروض المشتتة المتكررة مقابل غير المتكررة. تشير الدراسات السابقة في الواقع الافتراضي إلى أن الترتيبات المتكررة يمكن أن تعزز أوقات رد الفعل في البحث، مما يدل على أن الانتظامات السياقية المتعلمة تؤثر على البحث البصري في الإعدادات ثلاثية الأبعاد. ومع ذلك، تظل الآليات الكامنة وراء التسهيل السياقي غير واضحة، خاصة فيما يتعلق بكيفية تفاعل حركات الرأس مع المعلومات البصرية. تقترح وجهات نظر نظرية أن الخبرة مع مصفوفات البحث المتكررة قد تعزز كل من تمثيلات القوالب المحددة للشاشة وإجراءات البحث العامة للشاشة، مما يعزز كفاءة حركات الرأس والعين أثناء مهام البحث. تهدف هذه الدراسة إلى توضيح كيفية عمل التعلم الإحصائي في البيئات التي تتطلب توجيه الرأس، مما يوسع الفهم لتوجيه الانتباه خارج النماذج التقليدية ثنائية الأبعاد.
النتائج
في قسم النتائج من الدراسة، أظهرت كل من التجربة 1 والتجربة 2 دقة استجابة عالية بشكل عام، بمتوسطات 98.66% و 98.99%، على التوالي، مما أدى إلى عدم إجراء المزيد من التحليلات الإحصائية على بيانات الدقة. تم تحليل أوقات الاستجابة باستخدام نماذج تأثيرات مختلطة خطية، تتضمن تأثيرات ثابتة للسياق (المتكرر مقابل غير المتكرر)، الكتلة (1-20)، المرحلة (التعلم مقابل إعادة التوطين)، ومجال الرؤية (FOV: داخل مقابل خارج)، جنبًا إلى جنب مع تفاعلاتها. كشفت النماذج عن تأثيرات رئيسية كبيرة للسياق، المرحلة، مجال الرؤية، والكتلة، حيث استجاب المشاركون بشكل أسرع للعروض المتكررة (M = 2608.5 مللي ثانية) مقارنة بالعروض غير المتكررة (M = 2707.2 مللي ثانية) في التجربة 1، وتم ملاحظة اتجاهات مماثلة في التجربة 2.
ومن الجدير بالذكر أنه تم العثور على تفاعل كبير بين السياق × المرحلة في التجربة 1، مما يدل على تأثير قوي للتوجيه السياقي خلال مرحلة التعلم (145.4 مللي ثانية) الذي تضاءل في مرحلة إعادة التوطين (51.8 مللي ثانية). في المقابل، أظهرت التجربة 2 توجيهًا سياقيًا موثوقًا في كلا المرحلتين، دون وجود فرق كبير في حجم التوجيه بينهما (163 مللي ثانية في التعلم مقابل 154 مللي ثانية في إعادة التوطين). بالإضافة إلى ذلك، لوحظ تفاعل كبير بين السياق × الكتلة، مما يشير إلى أن تأثير التوجيه زاد مع عدد الكتل، مما يبرز الطبيعة الديناميكية للتعلم السياقي عبر التجارب.
المناقشة
تستكشف قسم المناقشة في الدراسة التعلم السياقي الإحصائي في بيئة البحث في الواقع الافتراضي (VR)، مع التركيز على كيفية تعلم المشاركين والتكيف مع تخطيطات الأهداف والمشتتات المتكررة. تقارن الدراسة بين العروض ذات السياق المتكرر، حيث تكون مواقع الأهداف والمشتتات متسقة عبر التجارب، مع العروض غير المتكررة، حيث تكون فقط موقع الهدف متسقًا. إحدى النتائج الرئيسية هي أنه بينما يحدث التسهيل السياقي بسرعة مع التخطيطات المتكررة، فإن إعادة توطين الهدف ضمن سياق مشتت مألوف عادةً ما تلغي فائدة التوجيه، مما يشير إلى مقاومة قوية لتحديث ارتباطات السياق-الهدف المتعلمة. تُعزى هذه الصلابة إلى التحيزات الانتباهية المستمرة نحو موقع الهدف المتعلم أصلاً، كما يتضح من بيانات EEG.
تستكشف الدراسة أيضًا ما إذا كانت الطبيعة الغامرة للواقع الافتراضي، التي تتضمن ثراءً حسيًا، يمكن أن تسهل تحديثًا أكثر مرونة للذكريات السياقية مقارنةً بالبيئات التقليدية ثنائية الأبعاد. من خلال تحليل أوقات رد الفعل المجمعة وتسلسلات حركات الرأس باستخدام تقنية تشويه الزمن الديناميكي (DTW)، يهدف الباحثون إلى تقييم كل من التمثيلات المحددة للشاشة والعامة للشاشة للتعلم السياقي. تشير النتائج الأولية إلى أن حركات الرأس تظهر تشابهًا أكبر في العروض المتكررة خلال مرحلة التعلم، ولكن هذه الميزة تتضاءل خلال مرحلة إعادة التوطين، مما يبرز التحديات في تحديث الذكريات السياقية في الواقع الافتراضي. بشكل عام، توفر النتائج رؤى حول ديناميات التعلم السياقي وإعادة التعلم في البيئات الغامرة، مما يبرز الحاجة إلى مزيد من الاستكشاف حول كيفية تأثير التجارب المجسدة على العمليات المعرفية في مهام البحث البصري.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.cognition.2026.106540
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41930876
Publication Date: 2026-04-01
Author(s): Artyom Zinchenko et al.
Primary Topic: Visual perception and processing mechanisms
Overview
The research investigates how individuals utilize spatial regularities in large-scale immersive virtual reality (VR) environments to enhance visual search efficiency, a phenomenon termed contextual cueing. Unlike traditional studies that employed two-dimensional displays, this study involved head-mounted VR to create expansive search scenes, allowing participants to learn spatially consistent layouts incidentally. Across two experiments with 99 participants, findings revealed that individuals developed both display-specific memories for repeated contexts and procedural memories that improved head-scanning efficiency across all displays.
The results indicate that prior experience with spatial arrangements can facilitate visual search, even when participants are not explicitly instructed to memorize the scenes. Notably, the study found that participants could effectively localize targets beyond their immediate field of view by adapting their head movements based on learned spatial patterns. This suggests that statistical learning in large-scale environments not only enhances search efficiency but also leads to the formation of long-term memory templates that encapsulate information about the search context rather than specific target-distractor associations. Overall, the research highlights the potential of VR to simulate ecologically valid search conditions, providing insights into the mechanisms underlying statistical contextual learning.
Introduction
The introduction of the study highlights the complexity of routine actions, such as scanning environments or greeting individuals, which necessitate the coordination of various sensory inputs through selective attention. This attentional mechanism prioritizes relevant information while filtering out distractions, influenced by immediate goals and past experiences. The research addresses a gap in existing literature, which predominantly focuses on two-dimensional (2D) visual search tasks, by exploring how attention is guided in three-dimensional (3D) environments where head movements are essential for locating targets beyond the initial field of view (FOV).
The study investigates the contextual-cueing effect (CC) in 3D visual search, examining how training-related plasticity affects expectations about the spatial context of distractor items. Utilizing immersive virtual reality (VR), the researchers analyze behavioral reaction times (RTs) and head movements in repeated versus non-repeated distractor displays. Previous VR studies suggest that repeated arrangements can enhance search RTs, indicating that learned contextual regularities influence visual search in 3D settings. However, the underlying mechanisms of contextual facilitation remain unclear, particularly regarding how head movements interact with visual information. Theoretical perspectives propose that experience with repeated search arrays may foster both display-specific template representations and display-general search procedures, enhancing the efficiency of head and eye movements during search tasks. This research aims to elucidate how statistical learning operates in environments requiring head orientation, thereby expanding the understanding of attentional guidance beyond traditional 2D paradigms.
Results
In the Results section of the study, both Experiment 1 and Experiment 2 demonstrated high overall response accuracy, with means of 98.66% and 98.99%, respectively, leading to no further statistical analyses on accuracy data. Response times were analyzed using linear mixed-effects models, incorporating fixed effects for context (repeated vs. non-repeated), block (1-20), phase (learning vs. relocation), and field of view (FOV: inside vs. outside), along with their interactions. The models revealed significant main effects for context, phase, FOV, and block, with participants responding faster to repeated displays (M = 2608.5 ms) compared to non-repeated displays (M = 2707.2 ms) in Experiment 1, and similar trends observed in Experiment 2.
Notably, a significant context × phase interaction was found in Experiment 1, indicating a robust contextual cueing effect during the learning phase (145.4 ms) that diminished in the relocation phase (51.8 ms). In contrast, Experiment 2 showed reliable contextual cueing in both phases, with no significant difference in cueing magnitude between them (163 ms in learning vs. 154 ms in relocation). Additionally, a significant context × block interaction was observed, suggesting that the cueing effect increased with the number of blocks, highlighting the dynamic nature of contextual learning across trials.
Discussion
The discussion section of the study investigates statistical context learning in a virtual reality (VR) search environment, focusing on how participants learn and adapt to repeated target and distractor layouts. The study contrasts repeated-context displays, where both target and distractor locations are consistent across trials, with non-repeated displays, where only the target location is consistent. A key finding is that while contextual facilitation occurs rapidly with repeated layouts, relocating the target within a familiar distractor context typically abolishes the cueing benefit, indicating a strong resistance to updating learned context-target associations. This inflexibility is attributed to persistent attentional biases towards the originally learned target location, as evidenced by EEG data.
The study further explores whether the immersive nature of VR, which incorporates proprioceptive richness, can facilitate more flexible updating of contextual memories compared to traditional 2D environments. By analyzing aggregated reaction times and head movement sequences using Dynamic Time Warping (DTW), the researchers aim to assess both display-specific and display-general representations of contextual learning. Preliminary results suggest that head movements exhibit greater similarity in repeated displays during the learning phase, but this advantage diminishes during the relocation phase, highlighting the challenges of updating contextual memories in VR. Overall, the findings provide insights into the dynamics of contextual learning and relearning in immersive environments, emphasizing the need for further exploration of how embodied experiences influence cognitive processes in visual search tasks.