The development of visual attention and its connection with executive functions

Abstract

Visual attention has traditionally been studied with single-target search tasks where observers look for a single target and make a response, then the search is over and the trial ends. These studies have furthered our knowledge of visual attention tremendously, but they might not be ideal to describe visual orienting over time. It is therefore problematic that most all models of visual attention are derived from studies using a single target, only gaining a snapshot of attentional processing in each trial. Foraging research is an alternative to single-target search, where observers search for multiple targets among distractors. Foraging enables us to study attention over extended time periods with dynamic tasks, thus gaining insights into visual orienting over time, as well as target selection, both in terms of target location and characteristics. In a series of three studies, I investigated the development of visual attention with a foraging task, from children aged four years up until adulthood, and compared performance on various measures of foraging to executive functioning abilities. The foraging task is administered on a touch screen device and targets can be defined by either a single feature, such as color, or a conjunction of two features, such as color and shape. In papers I and II, I found that foraging abilities improve drastically between ages four and 12, not only in the more difficult conjunction foraging condition but also in feature foraging. Those results contradict findings from studies using only a single target per trial, where no difference is found between feature search of very young children and adults. Paper I reveals that both feature and conjunction foraging are connected with executive functions, but that these relations differ between children and adults. Paper II further reveals that age differences in foraging are largely mediated by the development of executive functions. In paper III, I look at the development of foraging organization, or the systematicity of the foraging path through each trial. I found that foraging organization continues to improve throughout childhood and adolescence, and that the organizational measures are connected with other aspects of foraging abilities, indicating that visual attentional development might be somewhat dependent upon organizational abilities. Taken together, these papers provide new insights into the development of visual attention, that would have been impossible to gain with studies using only a single target per trial. In doing so they highlight the need to study visual attention from various perspectives, so that we can gain a fuller understanding of its processes and their development.

Hefð hefur myndast fyrir því að rannsaka sjónræna athygli með sjónleitarverkefnum þar sem aðeins eitt markáreiti er til staðar í hverri umferð. Þannig finna þátttakendur áreitið, svara, leit er lokið og umferðin klárast. Þesslags rannsóknir hafa verið afar gagnlegar og aukið vitneskju okkar um sjónræna athygli gríðarlega, en þær eru að öllum líkindum ekki ákjósalegar til að kanna hvernig sjónræn athygli verkar yfir lengri tíma. Það er því vandkvæðum bundið að öll líkön og kenningar um virkni sjónrænnar athygli eru komin frá rannsóknum sem nota aðeins eitt markáreiti, þar sem þær veita aðeins augnabliksglefsur af virkni athyglinnar á hverri stundu. Söfnunarrannsóknir eru góður valkostur við hefðbundin sjónleitarverkefni, þar sem þær gera okkur kleift að rannsaka hvernig þátttakendur leita að mörgum markáreitum innan um truflara. Með söfnunarverkefnum getum við rannsakað sjónræna athygli yfir lengri tíma með gagnvirku verkefni og fengið þannig upplýsingar um það hvernig athyglin færist yfir leitarskjáinn, auk þess að geta rannsakað val á markáreitum, bæði með tilliti til staðsetningar og gerðar þeirra. Í þremur rannsóknum hef ég skoðað þroska sjónrænnar athygli með söfnunarverkefnum, hjá börnum frá fjögurra ára og allt að fullorðinsaldri. Jafnframt hef ég borið frammistöðu í söfnun saman við þroska ýmissa undirflokka stýrifærni. Söfnunarverkefnið er lagt fyrir á spjaldtölvu og markáreiti geta skilgreind út frá einum þætti, svo sem lit, eða samsetningu tveggja þátta, svo sem litar og lögunar. Í greinum I og II sýndi ég fram á að söfnunarhæfni tekur miklum framförum á milli fjögurra og tólf ára aldurs, ekki aðeins í erfiðu samsöfnunarverkefni þar sem markáreiti eru skilgreind út frá samsetningu litar og lögunar, heldur einnig í einföldu þáttasöfnunarverkefni. Þessar niðurstöður eru í ósamræmi við rannsóknir sem notast við aðeins eitt markáreiti í hverri umferð, þar sem enginn munur finnst á þáttaleit hjá mjög ungum börnum og fullorðnum. Grein I sýnir einnig fram á að bæði þátta- og samsöfnunarhæfni tengjast frammistöðu á stýrifærniverkefnum, en tengslin á milli þessara ferla eru ekki þau sömu hjá börnum og fullorðnum. Í grein II sýni ég svo fram á að aldursmunur í söfnunarframmistöðu orsakast af stórum hluta vegna þroska stýrifærni. Í grein III skoða ég skipulag söfnunar, það er hvort ferill söfnunarinnar sé skipulegur yfir leitarskjáinn. Skipulag söfnunar fer vaxandi alveg upp til fullorðinsára, auk þess sem mælingar á skipulagi hafa tengls við aðrar hliðar söfnunarhæfni. Það bendir til þess að þroski sjónrænnar athygli sé að einhverju leiti háður skipulagshæfni. Niðurstöður þessara rannsókna gefa dýpri innsýn í þroska sjónrænnar athygli en hægt væri að öðlast með rannsóknum sem aðeins nota eitt markáreiti í hverri umferð. Þannig undirstrika þær þörfina til að rannsaka sjónræna athygli út frá fleiri en einu sjónarhorni, svo hægt sé að skilja til fullnustu virkni hennar og þroskaferil.