Förhållanden mellan expertis och särart: onormala medicinska bilder leder till förbättrad minnesprestanda endast i experter del 3

Minns från likhetsanalysen i experiment 1 att de normala bilderna i vår datamängd är mindre lika varandra än de onormala bilderna. Således borde minnet för normala bilder vara bättre än onormalt (som det var hos nybörjare).

Minnet av bilder och minne är oskiljaktiga. Vårt minne kan delas in i visuellt minne, auditivt minne, luktminne, taktilt minne, etc. Bland dem är visuellt minne det vanligaste i våra liv. Bildminne hänvisar till minnet av bildinformation som bildas i våra sinnen.

Minnet av bilder har en mycket viktig positiv betydelse i våra liv. För det första kan vi använda den för att känna igen och identifiera objekt, människor och scener. Till exempel, när vi ser en vän gå nerför gatan tar det bara några sekunder att känna igen hans ansikte. Detta är resultatet av vårt bildminne. För det andra kan minnet av bilder hjälpa oss att lära oss bättre. Orden, bilderna och diagrammen vi ser kräver att vi kommer åt och behåller dem genom minnet av bilder. Slutligen kan minnet av bilder hjälpa oss att bättre förstå och komma ihåg begrepp och mönster.

Samtidigt kan bra minne också förbättra vår bildminnesförmåga. Viss vetenskaplig forskning visar att möjligheten att träna minne från tidig ålder kan förbättra vår hjärnans utveckling och förbättra inlärnings- och minnesförmågan. Att till exempel använda den tysta läsningsmetoden kan förbättra vårt minne avsevärt. Att dessutom vara uppmärksam på att upprätthålla goda levnadsvanor, såsom regelbundet arbete och vila, mer motion, hälsosam kost etc., kan främja en sund utveckling av våra hjärnor och förbättra minnet.

Kort sagt, minnet och minnet av bilder främjar och påverkar varandra. Vi kan förbättra vår bildminnesförmåga genom att upprätthålla goda levnadsvanor och aktivt träna minne. Jag tror att alla har en stark bildminnesförmåga, och så länge de utnyttjar den på ett bra sätt kan de uppnå bättre prestationer och upplevelser i liv och arbete. Det kan ses att vi behöver förbättra minnet, och Cistanche deserticola kan förbättra minnet avsevärt, eftersom Cistanche deserticola också kan reglera balansen av signalsubstanser, som att öka nivåerna av acetylkolin och tillväxtfaktorer. Dessa ämnen är mycket viktiga för minne och inlärning. Dessutom kan Cistanche deserticola också förbättra blodflödet och främja syretillförseln, vilket kan säkerställa att hjärnan får tillräckligt med näringsämnen och energi, och därigenom förbättra hjärnans vitalitet och uthållighet.

Klicka på Vet korttidsminne hur du kan förbättra

Det är ett minne för onormala bilder som är bättre för radiologobservatörer. Detta tyder på att effekten av expertis mer än kompenserar för skillnader mellan stimuluskategorierna i bildlikhet. För att se vad effekten av abnormitet är, oberoende av skillnader i baslinjebildlikhet, kan vi jämföra radiologers minnesprestandas prestanda med samma bilder.

För att göra detta jämför vi nyttan i termer av AUC för ROC-för radiologer i förhållande till kontroller i varje tillstånd. Om du gör det avslöjas en betydande onormal fördel vid både 3-back, t(31) =6.67, p < .001, och 30-back hos expertradiologer, t(31) {{ 9}}.33,p < .001, där radiologer var särskilt bättre på att komma ihåg onormala bilder (se fig. 8).

Extrahera ytterligare information med en andra presentation

På grund av strukturen av detta experiment, utformat för att undersöka, har varje objekt i minnesuppsättningen två klassificeringsklassificeringar (för normal/onormal). Samtidigt som vi satte oss för att sondera minnet, gör experimentet det också möjligt för oss att kombinera båda betygen för att undersöka om det finns en "crowd-in"-effekt i denna situation (Vul & Pashler, 2008). Författarna föreslog crowd-in som en variant för "publikens visdom".

De fann att ett genomsnitt av en enskild individs svar på upprepningar av samma ifrågasatte bättre prestanda än enstaka svar. Detta är vad man skulle förvänta sig om en enda dom inte inkluderade all information som människor kunde ha om en fråga. Om detta stämmer för bedömningar av mammografi från expertradiologer, skulle vi förvänta oss att ett genomsnitt av en radiologs bedömning av abnormitet från två exponeringar för samma mammografi skulle leda till bättre noggrannhet än att titta på vardera bedömningen ensam.

Observera att i den här situationen, till skillnad från Vuland Pashler (2008), har deltagarna ytterligare information andra gången - de får se bilden igen innan den andra domen blir de inte bara tillfrågade igen. Således, i det här fallet, kan crowd-in-effekten här uppstå från att faktisk ny information införlivas (t.ex. observatören kan granska olika delar av bilden), snarare än intern sampling.

Vi finner en blygsam men betydande fördel med att införliva båda bedömningarna: Genomsnittet av radiologernas svar från första och andra gången de såg en bild resulterade i något högre prestanda i 30-ryggtillståndet (AUC =0.745) jämfört med med prestanda för enstaka föremål (AUC =0.716), t(31)=3.46, p=.002 (se fig. 9, vänster). Effekten var inte signifikant i 3-ryggtillståndet (led-AUC =.712, enkel AUC=.705), t(31)=1.15, p {{ 19}} .259. Inte överraskande var denna effekt inte närvarande hos nybörjare, eftersom deras prestanda var mycket dålig på båda svaren (se Fig. 9, höger; alla ps > .10).

Sålunda kan expertprestanda förbättras (om än ganska blygsamt) genom att i genomsnitt beräkna mer än ett svar. Det återstår att se om denna fördel skulle uppstå om radiologer erbjöds obegränsad tid att bearbeta varje bild, snarare än 3 sekunder i den aktuella studien. Den begränsade visningstiden här kan ha särskilt förbättrat radiologernas förmåga att extrahera ny information vid den andra visningen av mammografin.

Allmän diskussion

I den aktuella studien undersökte vi minnesprestanda av icke-experta nybörjare och expertradiologer för normala kontra onormala mammografibilder som en fallstudie för att förstå rollen av scheman, särskiljningsförmåga och expertis i minnet.

För att göra det förlitade vi oss på ROC-analys, utformad för att korrekt mäta minne oberoende av skillnader i svarskriterier och för att ta hänsyn till både förbättrat minne för sedda föremål och möjligheten för falska larm.

 Först tittade vi på hur säkra och kompetenta nybörjare och expertobservatörer var på att klassificera medicinska bilder som antingen normala eller onormala. Föga överraskande var radiologer mycket bättre än nybörjare på denna uppgift. Nybörjare visade viss förmåga att urskilja abnormiteter, även om detta verkade vara ett stort resultat av några framträdande bilder. För det andra undersökte vi vår huvudsakliga fråga av intresse: minnet för bilderna. I experiment 1 undersökte vi minnesformammogram hos nybörjare, som inte har någon av de expertis eller scheman som behövs för att bearbeta dessa bilder.

Vi fann dålig prestanda totalt sett, såväl som en liten normalitetsfördel i nybörjardeltagares minne, vilket kan förklaras av den större bildskillnaden mellan normala bilder. Experiment 1 (om nybörjare) gav oss alltså inte bara en baslinje från minnesprestanda utan också en förståelse för krångligheterna i vår bilduppsättning, vilket visade att vissa onormala bilder var ganska framträdande och att våra normala bilder var mer olika varandra.

Även om de normala bilderna i vår uppsättning var mer visuellt distinkta, fann vi i experiment 2 att radiologer hade bättre minne för onormala bilder och hade mycket bättre minnesprestanda än nybörjare. Detta ger insikt i hur expertis förändrar minnet: inte bara förbättra kodningen av normala föremål utan också förbättra särprägeln hos onormala föremål.

Så även om experter kan ha tillgång till perceptuella kodningsfördelar, särprägel och/eller scheman/chunking för att göra det möjligt för dem att överträffa nybörjare, stämmer vårt fynd av en extra fördel av expertis för onormala bilder mest med en speciell roll som särskiljande. För experter har de onormala bilderna unika egenskaper som gör dem åtskilda från andra föremål i minnet; För nybörjare uppskattas inte dessa funktioner och därför är dessa bilder precis som alla andra bilder.

Till exempel är en möjlighet att i stället för att koda hela bilden, i fallet med onormala bilder, kodar radiologer specifikt in abnormiteten och inte resten av bilden i minnet. Detta kan minska belastningen på minnet för den bilden och kan göra minnesspåret för den bilden mer distinkt.

I stort sett finner vi alltså starka bevis för en roll av scheman och särskiljningsförmåga i minnet, även efter att man tagit hänsyn till falskt minne och möjligheten till svarskriteriumskiftningar: Vi finner att experter avsevärt överträffar nybörjare och att minnet för onormala fall med synlig fokallesion är bättre än andra bilder i minnet. Det fanns inga bevis för minnesfördelar för "onormala" kontralaterala fall.

Mätminne: Falskt larm och ROC-analys

I de aktuella studierna använde vi ROC-analys för att undersöka minnet. Detta beror på att det i tidigare arbete ofta har varit oklart om fördelarna med schema-konsistent information som de som rapporterats av experter i själva verket är förbättringar i minnet, i motsats till förändringar i svarskriterier. För att avgöra om minnet har förbättrats är det inte tillräckligt att bara hitta en tillförlitlig ökning av den hastighet med vilken observatörer korrekt rapporterar att de har exponerats för någon del av information (den sanna positiva, eller "träfffrekvensen"). Observatören kunde helt enkelt säga "Ja, jag har sett det" oftare.

Detta skulle ge en ökning av falskt positiva (eller falska larm) fel. Inom ramen för minnesforskning kan dessa falskt positiva fel ses som en form av falskt minne. I teorin kan signaldetekteringsmodeller och mått som d' skilja mellan dessa två, men i praktiken är förutsättningarna för att d' ska kunna justera korrekt för svarsbias (lika varians; zROC-lutningar=1.0) sällan närvarande i igenkänningsminneskontexter och var inte närvarande här.

Således behövs ROC-analys för att skilja mellan skillnaden i förmågan att komma ihåg till skillnad från kriteriumskiften, vilket skulle återspegla en ökad tendens hos observatörer att säga att de minns (t.ex. Wixted & Mickes, 2015).

Är falskt minne ett sant problem? Tidigare arbete har funnit att att organisera information i minnet via scheman kan ha både positiva och negativa konsekvenser - och i synnerhet ökar det ofta falsklarm, vilket gör det svårt att avgöra om minnet verkligen har förbättrats. I synnerhet, även om större förståelse - som i expertis - kan tillåta kodning av endast relevanta detaljer, vilket minskar minnesbelastningen, kan det också få oss att felaktigt komma ihåg information som inte fanns (t.ex. Owens et al., 1979). Till exempel, i igenkänningstester är det mer sannolikt att människor ger falsklarm till schema-konsistenta i förhållande till schema-inkonsekventa beten.

De skulle vara mer sannolikt att felaktigt rapportera att de ser böcker på en doktorands kontor än inkonsekventa föremål som en bit trädbark eller en tång (Brewer & Treyens, 1981; Lampinen et al., 2001). Och även om deltagarna är mer benägna att korrekt komma ihåg schemakonsistent information i en kort presenterad scen (Biederman et al., 1982; Brewer & Treyens, 1981), är de också mer benägna att felaktigt komma ihåg sådan information (t.ex. Hollingworth & Henderson, 2003) Pedzek et al. 1989).

Att mäta fullständiga ROC:er – snarare än att försöka sluta sig till hur responsbias skulle förändra prestandan med hjälp av mätningar som A', d' eller träffar minus falska larm – avslöjar ofta överraskande svar om minne, särskilt i situationer som expertis och konsekventa/inkonsekventa objekt där det är känt att både träff- och falsklarmfrekvensen påverkas.

Till exempel, Dougal och Rotello (2007) använde ROC-analys för att visa att den välkända effekten av "förbättrat minne" för känslomässiga ord jämfört med neutrala ord är en responsbias-effekt, inte en sann skillnad i minne mellan orden. På liknande sätt har Mickes et al. (2012) visade i domänen av ögonvittnesminnen att sekventiella laguppställningar, som minskar både falska larm och träfffrekvens i förhållande till samtidiga laguppställningar, är sämre än samtidiga laguppställningar, i motsats till en stor mängd litteratur som tyder på motsatsen (t.ex. Wellset al., 2011), eftersom den stora "fördelen" helt enkelt uppstår från en förändring av svarskriterium, inte en förändring i minnesstyrka.

Sålunda ger de nuvarande experimenten unika bevis för att expertis och särart som bara är uppenbar för experter förbättrar minnet - och att detta inte bara är en förändring av svarskriterium.

Vad förklarar radiologer som överträffar nybörjare

I enlighet med ett brett utbud av expertisarbete finner vi att expertradiologer överträffar nybörjare när det gäller att komma ihåg mammografi. En trolig möjlighet är att detta inträffar på grund av experters kunskap om dessa bilder: de har relevant kunskap som gör att de kan förstå dessa bilder på ett sätt som nybörjare inte har och de har sannolikt perceptuell expertis inbyggd i sitt visuella system från år av erfarenhet (t.ex. formen av större holistisk bearbetning; t.ex. Richler et al., 2011). Speciellt för en expert skulle de onormala bilderna ha en extra egenskap (den där massan, den förkalkningen), lärd över år av erfarenhet, som skulle hjälpa till att särskilja föremålet i minnet.

Men i den aktuella studien försökte vi inte direkt matcha våra experter med våra nybörjare. Vår nybörjarpool togs från internet, som är mycket mer allmänt representativ för USA:s demografi än en studentbefolkning (t.ex. Difallah et al., 2018), men som ändå sannolikt skiljer sig på flera sätt från våra radiologer (demografiska och socioekonomiska faktorer, samt motivation att fokusera på mammografibilder).

Experiment 1 bör därför endast tas som en ungefärlig baslinje: det avslöjade viktiga bildegenskaper i vår stimulansuppsättning och pekar på möjligheten till starka experteffekter, men bekräftar inte direkt att dessa enbart baseras på kunskap snarare än andra faktorer.

Minnes- och abnormitetsbedömningar hos radiologer

Tidigare arbete har hittat blandade resultat när man undersöker minnesförbättringar hos radiologer. Till exempel har Hardesty et al. (2005) undersökte radiologers långtidsminne för medicinska bilder som presenterades månader senare och fann att ingen av radiologerna kom ihåg fall som de hade läst tidigare. Evans et al. (2016) fann blandade resultat när man undersökte om abnormitet förbättrar minnet hos expertobservatörer, inklusive radiologer.

ODina resultat ger sammanhang till dessa oklarheter, eftersom de antyder att expertradiologer har starkare minne för onormala bilder även i en miljö med långtidsminne och även när responsbias tas i beaktande med ROC-analys. Våra långa förseningar var dock bara i storleksordningen minuter, inte månader, och därför är det fortfarande oklart hur sådana fördelar skulle bestå under långa varaktigheter. Det är värt att notera att i klassificeringsuppgiften presterade radiologer i genomsnitt mycket sämre än vad som förväntas av radiologer på kliniken med obegränsad visningstid(d'=2.5–3.0, som i D'Orsi et al., 2013). En anledning till detta kan vara att varje bild i vår studie bara presenterades i 3 sekunder.

Till exempel, Evans et al. (2013) visade radiologer endast en kort glimt av mammografi och varierade timing från 250 ms till 2,000 ms. Respektive AUC för radiologer i deras experiment för 500 ms, 1,000 ms och 2,{8}} ms visningstider var 0,65, 0,66 respektive 0,72 . I vårt experiment med en presentationstid på 3,000 ms fann vi en AUC på 0,72. Våra 3,000-ms presentationer resulterade således i en liknande prestandanivå som de 2,000-ms presentationerna av Evans et al. (2013), vilket, även om det är långt under vad som förväntas med obegränsad tittartid, överensstämmer med andra studier och överensstämmer med att tittartid är den huvudsakliga begränsningen som leder till lägre prestanda.

"Crowd-in"-effekten hos radiologer

Eftersom vår studie fick radiologer att svara på samma klassificeringsfråga om en bild flera gånger, tittade vi på om ett genomsnitt av radiologernas svar när de bedömde samma bild två gånger resulterade i bättre prestanda (en "crowd-in"-effekt; Vul & Pashler, 2008). Vi fann att radiologens prestanda förbättrades när det beräknades i genomsnitt över samma bild två gånger jämfört med endera svaret ensamt, men bara i 30-ryggtillståndet och endast blygsamt även då. Detta tyder på att när radiologerna presenterades med samma bild 30 bilder senare, gav ett svar som var något oberoende av deras första svar.

Detta tyder på att det, under de nuvarande experimentella förhållandena, kan finnas information som radiologerna inte använder första gången de ser en bild - och att möjligheten att se bilden igen gör att radiologen kan få fram ytterligare användbar information. Framtida studier kan avgöra om sådana fördelar kvarstår när experter får obegränsad tid att bearbeta bilderna samt om denna effekt kan göras större med en ännu längre fördröjning mellan den första och andra presentationen av en bild (som hittats av Vul & Pashler, 2008).

"Gistan" av abnormitet

Givet Evans et al. (2016) fann att det finns en "grund av abnormitet" i det kontralaterala bröstet när ingen lokaliserbar abnormitet är närvarande, vi var intresserade av att veta om dessa kontralaterala onormala bilder hade någon fördel jämfört med normala bilder i expertminne. Vi hittade inga sådana bevis. I vårt experiment fann vi heller ingen skillnad i klassificeringen av abnormitet mellan kontralaterala normala bilder jämfört med normala. ,

Även om detta till en början kan tyckas motsäga tidigare arbete, gör flera metodologiska skillnader det svårt att jämföra våra resultat direkt med Evans et al. (2016). Det är möjligt att vi inte hittade detta resultat eftersom vi presenterade bilder under en längre kodningstid (3,000 ms). Typisk stimulusexponering i mammografistudier har varit mindre än en sekund; 500 ms är typiskt. Det är möjligt att presentation av bilder för längre kodningstider kan skymma den väsentliga informationen - skriva över ett initialt "konsekvens"-intryck med mer semantisk eller meningsfull information.

Kom också ihåg att våra radiologer inte var informerade om kärnan och troligen reserverade sina "onormala" betyg för fall där de kunde lokalisera en lesion. Det är möjligt att vi skulle observera en kontralateral-onormal effekt även vid långa kodningstider om vi uttryckligen uppmanade deltagarna att leta efter en mer allmän onormal textur eller innebörd. Med tanke på dessa metodologiska skillnader kan den aktuella studien inte lätt jämföras med Evans et al. (2016). Detta verkar dock vara en lovande möjlighet för framtida arbete.

Slutsats

Med hjälp av radiologer som fallstudie, finner vi en fördel i minnet hos experter såväl som en fördel för onormala bilder - även vid korrekt minnesmätning via ROCanalys. Detta överensstämmer i stort sett med litteraturscheman. Våra resultat har viktiga implikationer för både tillämpade områden som använder expertintelligens för att fatta slutgiltiga beslut, såväl som teoretiska områden som är intresserade av hur minnet förändras med expertis. I synnerhet är förståelsen av minnesstrukturen hos experter avgörande i situationer där beslut måste fattas av personer som har betydande expertis.

Tack Alla personer som bidragit till detta projekt är författare till den slutliga artikeln.

Författarnas bidrag Alla författare bidrog till den ursprungliga hypotesen och läste och godkände det slutliga manuskriptet. HMS bidrog till datainsamling, dataanalys och skrivande av manuskriptet. TFB bidrog till datainsamling, dataanalys och redigering av manuskriptet. JMW gav allmän vägledning och bidrog till redigeringen av manuskriptet.

Finansiering Den här forskningen stöddes av NSF BCS-1829434 till TFB

Datatillgänglighet För data och material, vänligen kontakta motsvarande författare.

Deklarationer

Etiskt godkännande och samtycke att delta Alla deltagare gav informerat samtycke. För alla experiment i denna studie godkändes förfaranden för informerat samtycke av Institutional Review Board vid University of California, San Diego.

Samtycke till publicering är Ej tillämpligt.

Referenser 

1. Bainbridge, WA, Isola, P., & Oliva, A. (2013). Den inneboende minnesbarheten av ansiktsfotografier. Journal of Experimental Psychology:General, 142(4), 1323–1334.

2. Bartlett, FC (1932). Kom ihåg: En experimentell och social studie.Cambridge University Press.

3. Berinsky, AJ, Huber, GA, & Lenz, GS (2012). Utvärdering av onlinearbetsmarknader för experimentell forskning: Amazon.com's Mechanical Turk. Politisk analys, 20(3), 351–368.

4. Biederman, I., Mezzanotte, RJ, & Rabinowitz, JC (1982). Scenuppfattning: Upptäcka och bedöma föremål som genomgår relationella kränkningar. Kognitiv psykologi, 14(2), 143–177.

5. Bilalić, M., Langner, R., Ulrich, R., & Grodd, W. (2011). Många ansikten av expertis: Fusiform ansiktsområde hos schackexperter och noviser. Journalof Neuroscience, 31(28), 10206–10214.

6. Brady, TF, & Alvarez, GA (2011). Hierarkisk kodning i visualworking minne: Ensemble statistik bias minne för individuella objekt. Psychological Science, 22(3), 384–392.

7. Brady, TF, Alvarez, G., & Störmer, V. (2019). Rollen av det visuella minnets betydelse: Ansiktselektiv hjärnaktivitet förutsäger minnet för tvetydiga ansiktsstimuli. Journal of Neuroscience, 39(6) 1100–1108.

8. Brewer, WF, & Treyens, JC (1981). Schemats roll i minnet för platser. Cognitive Psychology, 13(2), 207–230.

9.Buhrmester, M., Kwang, T., & Gosling, SD (2011). Amazons Mechanical Turk: En ny källa till billiga, men ändå högkvalitativa, data? Perspectives on Psychological Science, 6(1), 3–5.

10. Calkins, MW (1894). Experimentell. Psychological Review, 1(3), 327–329.

For more information:1950477648nn@gmail.com