Avançando a Pesquisa de Observação de Ação com Novo Banco de Vídeos
Um novo banco de vídeos melhora os estudos sobre como percebemos as ações humanas.
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Índice
- Importância de Estímulos em Vídeo de Alta Qualidade
- Desafios com a Apresentação de Vídeos
- Criando um Novo Banco de Dados para Pesquisa
- Avaliação Psicométrica dos Vídeos
- Detecção de Início de Movimento e Edição
- Tempo de Reconhecimento de Categorias
- Aplicações do Banco de Dados de Vídeos
- Conclusão
- Fonte original
- Ligações de referência
Nos últimos vinte anos, os pesquisadores conseguiram estudar melhor como observamos ações graças à nova tecnologia. Essa tecnologia facilitou o registro e a exibição de vídeos de como as pessoas se movem. Usando esses vídeos em estudos controlados, os cientistas aprenderam muito sobre como nossos cérebros processam ações humanas. Muitos estudos agora usam Clipes de Vídeo de diferentes movimentos para entender como reconhecemos e interpretamos ações no dia a dia.
Esses estudos investigam várias áreas, desde como nossas células cerebrais funcionam até como pensamos e sentimos. Eles trouxeram novas descobertas sobre coisas como neurônios-espelho, que são células do cérebro que reagem tanto quando fazemos uma ação quanto quando vemos outra pessoa fazendo. Outras pesquisas se concentraram em ondas cerebrais durante o movimento, como entendemos o propósito das ações, como identificamos gestos e como aprendemos observando os outros. Os pesquisadores até olharam como entendemos os pensamentos e sentimentos das outras pessoas através de suas ações.
Para realizar esses estudos, os pesquisadores geralmente mostram vídeos de alguém realizando uma ação enquanto medem a Atividade Cerebral das pessoas. Isso permite que os cientistas vejam como percebemos e entendemos ações, usando tanto informações sensoriais básicas quanto raciocínio de nível mais alto. Essa pesquisa abrange uma variedade de pessoas, incluindo aquelas com funções cerebrais normais e aquelas com diferentes condições.
Importância de Estímulos em Vídeo de Alta Qualidade
Para estudos eficazes, os vídeos usados precisam atender a altos padrões. Os pesquisadores precisam controlar vários fatores, como o comprimento do vídeo, a qualidade das imagens, as cores usadas e até mesmo a aparência e os movimentos do ator. Muitos estudos começaram a considerar esses aspectos, mas ainda falta consistência entre diferentes estudos. Às vezes, os pesquisadores mostram apenas as mãos no vídeo, enquanto outros mostram o corpo inteiro. Em alguns casos, os vídeos são gravados de uma perspectiva em primeira pessoa, enquanto outros são de uma perspectiva em terceira pessoa, e podem usar cores diferentes ou preto e branco.
Com os avanços da tecnologia, a qualidade desses vídeos melhorou. Novas ferramentas conseguem monitorar como a postura e os movimentos de uma pessoa mudam em diferentes clipes. No entanto, ainda existem muito poucos conjuntos de vídeos padronizados que os pesquisadores possam usar de forma consistente em vários experimentos. Como resultado, muitos pesquisadores criam seus próprios vídeos ou dependem de vídeos gratuitos disponíveis online. Isso pode levar a diferenças na qualidade do vídeo e nas características dos movimentos, dificultando a comparação dos resultados de diferentes estudos. Essa falta de padronização pode atrapalhar a capacidade de realizar análises completas e afetar a confiabilidade das descobertas.
Recentemente, alguns bancos de dados de acesso aberto de clipes de vídeo foram criados, mas geralmente contêm apenas vídeos de movimentos que estão corretos em termos de mecânica do corpo. Esses vídeos também costumam carecer de informações sobre quando as ações começam, o que dificulta seu uso em estudos científicos.
Desafios com a Apresentação de Vídeos
Um grande desafio ao mostrar muitos vídeos em um estudo é que o tempo dos movimentos pode variar entre os vídeos, mesmo entre aqueles projetados com as mesmas especificações. Embora alguns pesquisadores relatem os tempos de início de seus vídeos, essa informação importante muitas vezes está faltando em muitos estudos. Isso é especialmente crítico em experimentos onde as respostas do cérebro são médias ao longo de vários vídeos, já que o tempo precisa ser preciso. Se há diferenças em quando o movimento começa entre os vídeos, até mesmo um pequeno atraso de alguns quadros pode levar a erros significativos na interpretação das respostas do cérebro.
Por exemplo, se um vídeo é acionado para começar assim que aparece na tela, uma diferença de apenas três quadros pode resultar em um atraso de 50 milissegundos. Esses problemas de temporização podem distorcer as respostas cerebrais detectadas, tornando mais difícil identificar diferenças entre as ações estudadas. Da mesma forma, em estudos que rastreiam o fluxo sanguíneo no cérebro, discrepâncias de tempo também podem causar problemas, embora o impacto possa não ser tão grave devido à natureza mais lenta das respostas do fluxo sanguíneo.
Além disso, reconhecer os detalhes dos movimentos, como quão bem eles são executados e seu propósito pretendido, também depende de um tempo preciso. Em estudos que comparam ações naturais e não naturais, os vídeos podem diferir muito em quão rápido os espectadores os reconhecem como corretos ou incorretos. Essa variabilidade pode complicar ainda mais a comparação entre diferentes categorias de movimentos.
Diante desses desafios, saber exatamente quando um movimento começa e quando ele é reconhecido por suas qualidades é crucial para projetar estudos eficazes. Embora métodos avançados que utilizam inteligência artificial possam ajudar na Detecção de Movimento, eles costumam ser muito complexos para muitos pesquisadores. Sistemas de detecção de movimento existentes são mais amigáveis, mas ainda não foram aplicados nesse tipo de pesquisa.
Criando um Novo Banco de Dados para Pesquisa
Para ajudar a resolver esses problemas, um novo banco de dados de vídeos de acesso aberto foi criado especificamente para estudos de observação de ações. Esse banco inclui 135 vídeos mostrando um ator masculino realizando ações direcionadas a objetivos. Os vídeos são categorizados com base em se as ações são realizadas corretamente ou incorretamente e se servem ou não para seu propósito pretendido. Todos os vídeos foram filmados de três ângulos diferentes para aumentar sua utilidade na pesquisa.
Essa coleção de vídeos visa auxiliar futuros estudos que exploram como o cérebro processa ações e objetivos. O banco de dados também oferece um sistema simples para detectar o ponto de início do movimento em cada vídeo. Além disso, um método é fornecido para determinar quando os espectadores podem reconhecer pela primeira vez as categorias de ação com base na qualidade do movimento.
Avaliação Psicométrica dos Vídeos
Para garantir a qualidade dos vídeos no banco de dados, os pesquisadores pediram a um grupo de participantes que os avaliassem. Os participantes foram mostrados todos os 135 vídeos e foram convidados a classificar cada um como Normal, Como, ou O que com base em sua compreensão das ações. As respostas deles mostraram um alto nível de precisão, confirmando que os vídeos são confiáveis para fins de pesquisa.
Os pesquisadores analisaram como bem os participantes reconheceram diferentes categorias de ações e se o ângulo a partir do qual os vídeos foram filmados afetou o reconhecimento. Eles encontraram diferenças significativas em como as pessoas reconheceram as ações com base nesses fatores. No geral, os participantes foram melhores em identificar ações Normais em comparação com ações Como e O que, embora tenham se saído bem em todas as categorias.
Detecção de Início de Movimento e Edição
Em seguida, os pesquisadores se concentraram em estabelecer o momento preciso em que o movimento começou em cada vídeo. Todos os vídeos passaram por análise com um sistema de detecção de movimento que poderia identificar efetivamente quando o movimento começou. O sistema foi capaz de detectar diferenças nos tempos de início de movimento entre os vídeos, mostrando que alguns vídeos tinham começos variados.
Para melhorar a precisão, os pesquisadores editaram os vídeos para que todos começassem no mesmo ponto: logo após o primeiro quadro que mostrasse claramente o movimento. Esse ajuste permite que os cientistas apresentem os vídeos de forma mais consistente em estudos de pesquisa, reduzindo a chance de discrepâncias de tempo.
Tempo de Reconhecimento de Categorias
Os pesquisadores então visaram determinar quando os participantes poderiam identificar as categorias de ações. Eles usaram um método de escada para avaliar quão rapidamente os espectadores reconheceram se as ações eram Normais, Como, ou O que. Esse método envolveu reproduzir cada vídeo até um determinado quadro e perguntar aos participantes se conseguiam identificar a ação corretamente. Após várias rodadas de testes, eles encontraram diferenças no tempo entre as categorias, com as ações Normais sendo reconhecidas mais cedo do que as outras duas categorias.
Ao editar os vídeos para padronizar o início do movimento, os pesquisadores foram capazes de garantir que o tempo de reconhecimento fosse consistente entre os vídeos. Isso permite que futuros estudos cronometrizem suas medições cerebrais com precisão com base em quando os participantes reconhecem ações específicas.
Aplicações do Banco de Dados de Vídeos
Os vídeos neste novo banco de dados são projetados para várias aplicações de pesquisa em neurociência. Eles podem ser utilizados em estudos que examinam a atividade cerebral durante a observação de ações, entendendo como as pessoas interpretam as intenções por trás das ações observadas e explorando como as pessoas aprendem ao observar os outros. A alta qualidade e a natureza distinta das ações representadas tornam-nas úteis em configurações clínicas para exercícios de treinamento voltados para melhorar a percepção e execução de ações em indivíduos com dificuldades de movimento.
Os pesquisadores podem usar esses vídeos para estudar atenção e memória relacionadas a ações humanas, reforçando assim a importância de usar estímulos naturalistas em experimentos. A disponibilidade deste banco de dados fornece um recurso valioso para uma série de investigações científicas sobre como percebemos e entendemos o movimento humano.
Conclusão
Em resumo, este novo banco de dados de vídeos de acesso aberto serve como um recurso significativo para pesquisas sobre observação de ações. Ele oferece vídeos bem avaliados que mostram diferentes tipos de ações para facilitar estudos sobre percepção e entendimento de movimento. O banco inclui informações cronológicas abrangentes sobre quando as ações são primeiro reconhecidas, o que melhorará a precisão das medições de atividade cerebral durante os experimentos.
Ao padronizar os estímulos em vídeo e fornecer métodos fáceis de usar para detecção de movimento e tempo de reconhecimento, este banco de dados visa melhorar a qualidade e a confiabilidade de pesquisas futuras. À medida que os pesquisadores continuam a explorar as complexidades da percepção de ação humana, ferramentas como esta ajudarão a abrir caminho para insights mais profundos sobre nossa compreensão do movimento e da intenção em contextos sociais.
Título: An Open-Access Database of Video Stimuli for Action Observation Research in Neuroimaging Settings: Psychometric Evaluation and Motion Characterization
Resumo: Video presentation has become ubiquitous in paradigms investigating the neural and behavioral responses to observed actions. In spite of the great interest in uncovering the processing of observed bodily movements and actions in neuroscience and cognitive science, at present, no standardized set of video stimuli for action observation research in neuroimaging settings exists. To facilitate future action observation research, we developed an open-access database of 135 high-definition videos of a male actor performing object-oriented actions. Actions from 3 categories: kinematically natural and goal-intact (Normal), kinematically unnatural and goal-intact (How), or kinematically natural and goal-violating (What), directed towards 15 different objects were filmed from 3 angles. Psychometric evaluation of the database revealed high video recognition accuracy (Mean accuracy = 88.61 %) and substantial inter-rater agreement (Fleiss Kappa = 0.702), establishing excellent validity and reliability. Videos exact timing of motion onset was identified using a custom motion detection frame-differencing procedure. Based on its outcome, the videos were edited to assure that motion begins at the second frame of each video. The videos timing of category recognition was also identified using a novel behavioral up-down staircase procedure. The identified timings can be incorporated in future experimental designs to counteract jittered stimulus onsets, thus vastly improving the sensitivity of neuroimaging experiments. All videos, their psychometric evaluations, and the timing of their frame of category recognition, as well as our custom programs for performing these evaluations on our, or on other similar video databases, are available at the Open Science Framework (https://osf.io/zexc4/).
Autores: Christian Georgiev, T. Legrand, S. J. Mongold, M. Fiedler-Valenta, F. Guittard, M. Bourguignon
Última atualização: 2024-03-27 00:00:00
Idioma: English
Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.11.17.567513
Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.11.17.567513.full.pdf
Licença: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/
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