A user supported object tracking framework for interactive video production

We present a user supported tracking framework that combines automatic tracking with extended user input to create error free tracking results that are suitable for interactive video production. The goal of our approach is to keep the necessary user input as small as possible. In our framework, the user can select between different tracking algorithms - existing ones and new ones that are described in this paper. Furthermore, the user can automatically fuse the results of different tracking algorithms with our robust fusion approach. The tracked object can be marked in more than one frame, which can significantly improve the tracking result. After tracking, the user can validate the results in an easy way, thanks to the support of a powerful interpolation technique. The tracking results are iteratively improved until the complete track has been found. After the iterative editing process the tracking result of each object is stored in an interactive video file that can be loaded by our player for interactive videos.

Simultaneous 3D object tracking and camera parameter estimation by Bayesian methods and transdimensional MCMC sampling

Multi-camera 3D tracking systems with overlapping cameras represent a powerful mean for scene analysis, as they potentially allow greater robustness than monocular systems and provide useful 3D information about object location and movement. However, their performance relies on accurately calibrated camera networks, which is not a realistic assumption in real surveillance environments. Here, we introduce a multi-camera system for tracking the 3D position of a varying number of objects and simultaneously refin-ing the calibration of the network of overlapping cameras. Therefore, we introduce a Bayesian framework that combines Particle Filtering for tracking with recursive Bayesian estimation methods by means of adapted transdimensional MCMC sampling. Addi-tionally, the system has been designed to work on simple motion detection masks, making it suitable for camera networks with low transmission capabilities. Tests show that our approach allows a successful performance even when starting from clearly inaccurate camera calibrations, which would ruin conventional approaches.

Sharp imaging of Multiple object pointS: how and why

Is it possible to sharply image M object points with N surfaces when N menor que M? Under what conditions? Why is it interesting for optimization? What is the role of the SMS method?

Development of a visual object tracking system using a compressive sensing framework for modeling the appearance

En el presente trabajo se aborda el problema del seguimiento de objetos, cuyo objetivo es encontrar la trayectoria de un objeto en una secuencia de video. Para ello, se ha desarrollado un método de seguimiento-por-detección que construye un modelo de apariencia en un dominio comprimido usando una nueva e innovadora técnica: “compressive sensing”. La única información necesaria es la situación del objeto a seguir en la primera imagen de la secuencia. El seguimiento de objetos es una aplicación típica del área de visión artificial con un desarrollo de bastantes años. Aun así, sigue siendo una tarea desafiante debido a varios factores: cambios de iluminación, oclusión parcial o total de los objetos y complejidad del fondo de la escena, los cuales deben ser considerados para conseguir un seguimiento robusto. Para lidiar lo más eficazmente posible con estos factores, hemos propuesto un algoritmo de tracking que entrena un clasificador Máquina Vector Soporte (“Support Vector Machine” o SVM en sus siglas en inglés) en modo online para separar los objetos del fondo de la escena. Con este fin, hemos generado nuestro modelo de apariencia por medio de un descriptor de características muy robusto que describe los objetos y el fondo devolviendo un vector de dimensiones muy altas. Por ello, se ha implementado seguidamente un paso para reducir la dimensionalidad de dichos vectores y así poder entrenar nuestro clasificador en un dominio mucho menor, al que denominamos domino comprimido. La reducción de la dimensionalidad de los vectores de características se basa en la teoría de “compressive sensing”, que dice que una señal con poca dispersión (pocos componentes distintos de cero) puede estar bien representada, e incluso puede ser reconstruida, a partir de un conjunto muy pequeño de muestras. La teoría de “compressive sensing” se ha aplicado satisfactoriamente en este trabajo y diferentes técnicas de medida y reconstrucción han sido probadas para evaluar nuestros vectores reducidos, de tal forma que se ha verificado que son capaces de preservar la información de los vectores originales. También incluimos una actualización del modelo de apariencia del objeto a seguir, mediante el reentrenamiento de nuestro clasificador en cada cuadro de la secuencia con muestras positivas y negativas, las cuales han sido obtenidas a partir de la posición predicha por el algoritmo de seguimiento en cada instante temporal. El algoritmo propuesto ha sido evaluado en distintas secuencias y comparado con otros algoritmos del estado del arte de seguimiento, para así demostrar el éxito de nuestro método.

Object tracking using direct methods in RGB-D cameras

En esta tesis se presenta un análisis en profundidad de cómo se deben utilizar dos tipos de métodos directos, Lucas-Kanade e Inverse Compositional, en imágenes RGB-D y se analiza la capacidad y precisión de los mismos en una serie de experimentos sintéticos. Estos simulan imágenes RGB, imágenes de profundidad (D) e imágenes RGB-D para comprobar cómo se comportan en cada una de las combinaciones. Además, se analizan estos métodos sin ninguna técnica adicional que modifique el algoritmo original ni que lo apoye en su tarea de optimización tal y como sucede en la mayoría de los artículos encontrados en la literatura. Esto se hace con el fin de poder entender cuándo y por qué los métodos convergen o divergen para que así en el futuro cualquier interesado pueda aplicar los conocimientos adquiridos en esta tesis de forma práctica. Esta tesis debería ayudar al futuro interesado a decidir qué algoritmo conviene más en una determinada situación y debería también ayudarle a entender qué problemas le pueden dar estos algoritmos para poder poner el remedio más apropiado. Las técnicas adicionales que sirven de remedio para estos problemas quedan fuera de los contenidos que abarca esta tesis, sin embargo, sí se hace una revisión sobre ellas.---ABSTRACT---This thesis presents an in-depth analysis about how direct methods such as Lucas- Kanade and Inverse Compositional can be applied in RGB-D images. The capability and accuracy of these methods is also analyzed employing a series of synthetic experiments. These simulate the efects produced by RGB images, depth images and RGB-D images so that diferent combinations can be evaluated. Moreover, these methods are analyzed without using any additional technique that modifies the original algorithm or that aids the algorithm in its search for a global optima unlike most of the articles found in the literature. Our goal is to understand when and why do these methods converge or diverge so that in the future, the knowledge extracted from the results presented here can efectively help a potential implementer. After reading this thesis, the implementer should be able to decide which algorithm fits best for a particular task and should also know which are the problems that have to be addressed in each algorithm so that an appropriate correction is implemented using additional techniques. These additional techniques are outside the scope of this thesis, however, they are reviewed from the literature.

Three-dimensional planar object tracking with sub-pixel accuracy

Subpixel techniques are commonly used to increase the spatial resolution in tracking tasks. Object tracking with targets of known shape permits obtaining information about object position and orientation in the three-dimensional space. A proper selection of the target shape allows us to determine its position inside a plane and its angular and azimuthal orientation under certain limits. Our proposal is demonstrated both numerical and experimentally and provides an increase the accuracy of more than one order of magnitude compared to the nominal resolution of the sensor. The experiment has been performed with a high-speed camera, which simultaneously provides high spatial and temporal resolution, so it may be interesting for some applications where this kind of targets can be attached, such as vibration monitoring and structural analysis.

Non-rigid object tracking in complex scenes

A recently proposed colour based tracking algorithm has been established to track objects in real circumstances [Zivkovic, Z., Krose, B. 2004. An EM-like algorithm for color-histogram-based object tracking. In: Proc, IEEE Conf. on Computer Vision and Pattern Recognition, pp. 798-803]. To improve the performance of this technique in complex scenes, in this paper we propose a new algorithm for optimally adapting the ellipse outlining the objects of interest. This paper presents a Lagrangian based method to integrate a regularising component into the covariance matrix to be computed. Technically, we intend to reduce the residuals between the estimated probability distribution and the expected one. We argue that, by doing this, the shape of the ellipse can be properly adapted in the tracking stage. Experimental results show that the proposed method has favourable performance in shape adaption and object localisation.

EFFECTS OF A VISUAL HORIZON ON DROSOPHILA MELANOGASTER OBJECT-TRACKING RESPONSES

To navigate effectively in three-dimensional space, flying insects must approximate distances to nearby objects. Humans are able to use an array of cues to guide depth perception in the visual world. However, some of these cues are not available to insects that are constrained by their rigid eyes and relatively small body size. Flying fruit flies can use motion parallax to gauge the distance of nearby objects, but using this cue becomes a less effective strategy as objects become more remote. Humans are able to infer depth across far distances by comparing the angular distance of an object to the horizon. This study tested if flying fruit flies, like humans, use the relative position of the horizon as a depth cue. Fruit flies in tethered flight were stimulated with a virtual environment that displayed vertical bars of varying elevation relative to a horizon, and their tracking responses were recorded. This study showed that tracking responses of the flies were strongly increased by reducing the apparent elevation of the bar against the horizon, indicating that fruit flies may be able to assess the distance of far off objects in the natural world by comparing them against a visual horizon.

Mouvement biologique et entraînement perceptivo-cognitif chez les personnes âgées

Lorsque nous cherchons un ami dans une foule ou attendons un proche sur le quai d’une gare, l’identification de cette personne nous est souvent possible grâce à la reconnaissance de sa démarche. Plusieurs chercheurs se sont intéressés à la façon de se mouvoir de l’être humain en étudiant le mouvement biologique. Le mouvement biologique est la représentation, par un ensemble structuré de points lumineux animés, des gestes d’un individu en mouvement dans une situation particulière (marche, golf, tennis, etc.). Une des caractéristiques du patron de mouvement biologique peu étudiée et néanmoins essentielle est sa taille. La plupart des études concernées utilisent des patrons de petite taille correspondant à une personne située à 16 mètres de l’observateur. Or les distances d’interaction sociale, chez l’humain, sont généralement inférieures à 16 mètres. D’autre part, les résultats des études portant sur la perception des patrons de mouvement biologique et le vieillissement demeurent contradictoires. Nous avons donc, dans un premier temps, évalué, dans une voûte d’immersion en réalité virtuelle, l’importance de la distance entre l’observateur et le patron de mouvement biologique, chez des adultes jeunes et des personnes âgées. Cette étude a démontré que l’évaluation de la direction de mouvement d’un patron devient difficile pour les personnes âgées lorsque le patron est situé à moins de 4 mètres, alors que les résultats des jeunes sont comparables pour toutes distances, à partir d’un mètre et au-delà. Cela indique que les gens âgés peinent à intégrer l’information occupant une portion étendue de leur champ visuel, ce qui peut s’avérer problématique dans des espaces où les distances d’interaction sont inférieures à 4 mètres. Nombre de recherches indiquent aussi clairement que les gens âgés s’adaptent difficilement à des situations complexes. Nous avons donc cherché, dans un second temps, à minimiser ces altérations liées à l’âge de l’intégration des processus complexes, en utilisant une tâche adaptée à l’entraînement et à l’évaluation de l’intégration de ces processus : la poursuite multiple d’objets dans l’espace ou 3D-MOT (3 Dimensions Multiple Object Tracking). Le 3D-MOT consiste à suivre simultanément plusieurs objets d’intérêt en mouvement parmi des distracteurs également en mouvement. Nous avons évalué les habiletés de participants jeunes et âgés à une telle tâche dans un environnement virtuel en 3D en déterminant la vitesse maximale de déplacement des objets à laquelle la tâche pouvait être exécutée. Les résultats des participants âgés étaient initialement inférieurs à ceux des jeunes. Cependant, après plusieurs semaines d’entraînement, les personnes âgées ont obtenu des résultats comparables à ceux des sujets jeunes non entraînés. Nous avons enfin évalué, pour ces mêmes participants, l’impact de cet entraînement sur la perception de patrons de mouvement biologique présentés à 4 et 16 mètres dans l’espace virtuel : les habiletés des personnes âgées entraînées obtenues à 4 mètres ont augmenté de façon significative pour atteindre le niveau de celles obtenues à 16 mètres. Ces résultats suggèrent que l’entraînement à certaines tâches peut réduire les déclins cognitivo-perceptifs liés à l’âge et possiblement aider les personnes âgées dans leurs déplacements quotidiens.

Periphere Wahrnehmung beim Verfolgen mehrerer Objekte

Einleitung Beim Multiple-Object-Tracking müssen mehrere, sich bewegende Zielobjekte visuell ver-folgt werden. Dabei scheint es vorteilhaft zu sein, den Blick zwischen den Zielobjekten zu verankern, um Bewegungsinformationen peripher wahrzunehmen (Fehd & Seiffert, 2010). Nach Prüfung dieser Annahme (Experiment 1) wurde getestet, wie gut und schnell auf Bewegungs- und Formveränderungen der Zielobjekte reagiert werden kann (Experiment 2), um die Funktionalität der peripheren Wahrnehmung zu überprüfen. Methode 14 Teilnehmer hatten die Aufgabe, zum Ende eines Einzelversuchs 4 aus 10 Vierecken wiederzuerkennen, die sich linear für 6 s in einem projizierten Quadrat bewegten. Dabei wurden 3 Geschwindigkeiten (6, 9 und 12°/s) in 9 Blöcken à 15 Versuchen präsentiert, um herauszufinden, bei welcher Geschwindigkeit der Blickpunkt die längste Zeit auf dem Centroid der 4 Zielobjekte liegt und damit die Zielobjekte lange peripher wahrgenommen werden. In Experiment 2 sollten Teilnehmer bei dieser „optimalen“ Geschwindigkeit auf das Anhalten der Vierecke oder deren Formveränderung zur Raute (Manipulation:0.5 s) mit Knopfdruck reagieren, bei ausbleibender Veränderung hingegen die 4 Zielobjekte wiedererkennen (3 Bedingungen in 10 Blöcken à 12 Versuchen). Erwartet wurde, dass Bewegungsveränderungen häufiger und schneller erkannt werden als Formverände-rungen. Ergebnisse Der Geschwindigkeitsvergleich in Experiment 1 ergab, dass der Blick bei 6°/s die längste Zeit (46 %) auf den Centroid gerichtet ist, F(2,132) = 9.68, p < .01, ηp2 = .13 und die 4 Ziel-objekte bei dieser Geschwindigkeit signifikant häufiger wiedererkannt werden (59 %), F(2,132) = 37.62, p < .01, ηp2 = .36. In Experiment 2 wurde festgestellt, dass Bewegungs-veränderungen häufiger erkannt werden (83 %) als Formveränderungen (59 %), F(1,78) = 65.52, p < .01, ηp2 = .46, wobei die Erkennungsleistung der 4 Zielobjekte mit Experiment 1 vergleichbar ist (58%). Diskussion Die periphere Wahrnehmung scheint immer dann funktional zu sein, wenn mehrere, für eine Aufgabe relevante Objekte gleichzeitig verfolgt werden müssen und wenn Verände-rungen, besonders der Bewegung, schnell erkannt werden müssen. Weitere Untersu-chungen sollen zeigen, ob diese Funktionalität der peripheren Wahrnehmung auch im Sport (z.B. beim gleichzeitigen Verfolgen mehrerer Gegenspieler) erkannt werden kann. Literatur Fehd, H. M. & Seiffert, A. E. (2010). Looking at the center of the targets helps multiple object tracking. Journal of Vision, 10, 1–13.

Funktionalität peripherer Wahrnehmung bei Trackingaufgaben

Introduction: Beim Multiple-Object-Tracking müssen mehrere, sich bewegende Zielobjekte visuell verfolgt werden. Dabei scheint es vorteilhaft zu sein, den Blick zwischen den Zielobjekten zu verankern, um Bewegungsinformationen peripher wahrzunehmen (Fehd & Seiffert, 2010). Nach Prüfung dieser Annahme (Experiment 1) wurde getestet, wie gut und schnell auf Bewegungs- und Formveränderungen der Zielobjekte reagiert werden kann (Experiment 2), um die Funktionalität der peripheren Wahrnehmung zu überprüfen. Methods: 14 Teilnehmer hatten die Aufgabe, zum Ende eines Einzelversuchs 4 aus 10 Vierecken wiederzuerkennen, die sich linear für 6 s in einem projizierten Quadrat bewegten. Dabei wurden 3 Geschwindigkeiten (6, 9 und 12°/s) in 9 Blöcken à 15 Versuchen präsentiert, um die Ergebnisse von Fehd und Seiffert (2010) zu replizieren. In Experiment 2 sollten Teilnehmer auf das Anhalten eines Targets oder dessen Formveränderung zur Raute (Manipulation: 0.5 s) mit Knopfdruck reagieren, bei ausbleibender Veränderung hingegen die 4 Zielobjekte wiedererkennen (3 Bedingungen in 10 Blöcken à 12 Versuchen). Durch die Bestimmung von Sakkadenlatenzen (definiert als Zeitraum zwischen Beginn der Objektveränderung und Sakkadenbeginn auf das Objekt) kann bestimmt werden, ob die Veränderung bereits peripher wahrgenommen wurde. Unter anderem aufgrund der Sensitivität der Netzhaut gegenüber Bewegungen wurde erwartet, dass Bewegungsveränderungen häufiger und schneller erkannt werden und dass häufiger bereits reagiert werden kann, bevor der Blick auf dem veränderten Zielobjekt ist. Results: Experiment 1 ergab einen signifikanten Haupteffekt für Geschwindigkeit, F(2,26) = 62.66, p < .01, ηp2 = .83, mit höchsten Richtigkeiten bei 6°/s (58%). Ein Haupteffekt für Blickort, F(2,26) = 76.40, p < .01, ηp2 = .85, zeigt, dass der Blick unabhängig von der Geschwindigkeit länger auf dem Centroid war als auf Targets und Distraktoren. Aufgrund der höchsten Richtigkeiten bei 6°/s wurde diese Geschwindigkeit in Experiment 2 eingesetzt und festgestellt, dass Bewegungsveränderungen häufiger erkannt werden (83 %) als Formveränderungen (59 %), F(1,10) = 17.20, p < .01, ηp2 = .63. Unterschiede in Sakkadenlatenzen, F(1,10) = 6.73, p = .03, ηp2 = .40, deuten auf eine periphere Wahrnehmung der Bewegungsveränderungen hin. Experiment 3 wird zeigen, ob Sakkaden das Monitoring stören. Discussion/Conclusion: Die periphere Wahrnehmung scheint immer dann funktional zu sein, wenn mehrere, für eine Aufgabe relevante Objekte gleichzeitig verfolgt werden müssen und wenn Veränderungen, besonders der Bewegung, schnell erkannt werden müssen. Weitere Untersuchungen sollen zeigen, ob diese Funktionalität der peripheren Wahrnehmung auch im Sport (z.B. beim gleichzeitigen Verfolgen mehrerer Gegenspieler) erkannt werden kann. References: Fehd, H. M. & Seiffert, A. E. (2010). Looking at the center of the targets helps multiple object tracking. Journal of Vision, 10, 1–13.

Funktionalität peripherer Wahrnehmung bei Trackingaufgaben

Schlüsselwörter: Multiple-Object-Tracking, Sakkadenlatenz, Erkennungsleistung Einleitung Beim Multiple-Object-Tracking müssen mehrere, sich bewegende Zielobjekte visuell ver-folgt werden. Dabei scheint es vorteilhaft zu sein, den Blick zwischen den Zielobjekten zu verankern, um Bewegungsinformationen peripher wahrzunehmen (Fehd & Seiffert, 2010). Nach Prüfung dieser Annahme (Experiment 1) wurde getestet, wie gut und schnell auf Bewegungs- und Formveränderungen der Zielobjekte reagiert werden kann (Experiment 2), um die Funktionalität der peripheren Wahrnehmung zu überprüfen Methode 14 Teilnehmer hatten die Aufgabe, zum Ende eines Einzelversuchs 4 aus 10 Vierecken wiederzuerkennen, die sich linear für 6 s in einem projizierten Quadrat bewegten. Dabei wurden 3 Geschwindigkeiten (6, 9 und 12°/s) in 9 Blöcken à 15 Versuchen präsentiert, um die Ergebnisse von Fehd und Seiffert (2010) zu replizieren. In Experiment 2 sollten Teilnehmer auf das Anhalten eines Targets oder dessen Formveränderung zur Raute (Manipulation: 0.5 s) mit Knopfdruck reagieren, bei ausbleibender Veränderung hinge-gen die 4 Zielobjekte wiedererkennen (3 Bedingungen in 10 Blöcken à 12 Versuchen). Erwartet wurde, dass Bewegungsveränderungen häufiger und schneller erkannt werden. Ergebnisse Experiment 1 ergab einen signifikanten Haupteffekt für Geschwindigkeit, F(2,26) = 62.66, p < .01, ηp2 = .83, mit höchsten Richtigkeiten bei 6°/s (58%). Ein Haupteffekt für Blickort, F(2,26) = 76.40, p < .01, ηp2 = .85, zeigt, dass der Blick unabhängig von der Geschwindig-keit länger auf dem Centroid war als auf Targets und Distraktoren. Aufgrund der höchs-ten Richtigkeiten bei 6°/s wurde diese Geschwindigkeit in Experiment 2 eingesetzt und festgestellt, dass Bewegungsveränderungen häufiger erkannt werden (83 %) als Form-veränderungen (59 %), F(1,10) = 17.20, p < .01, ηp2 = .63. Unterschiede in Sakkadenla-tenzen, F(1,10) = 6.73, p = .03, ηp2 = .40, deuten auf eine periphere Wahrnehmung der Bewegungsveränderungen hin. Experiment 3 wird zeigen, ob Sakkaden das Monitoring stören. Diskussion Die periphere Wahrnehmung scheint immer dann funktional zu sein, wenn mehrere, für eine Aufgabe relevante Objekte gleichzeitig verfolgt werden müssen und wenn Verände-rungen, besonders der Bewegung, schnell erkannt werden müssen. Weitere Untersu-chungen sollen zeigen, ob diese Funktionalität der peripheren Wahrnehmung auch im Sport (z.B. beim gleichzeitigen Verfolgen mehrerer Gegenspieler) erkannt werden kann. Literatur Fehd, H. M. & Seiffert, A. E. (2010). Looking at the center of the targets helps multiple object tracking. Journal of Vision, 10, 1–13.

Reduced foveal vision enhances peripheral monitoring and peripheral event detection

Introduction: Although it seems plausible that sports performance relies on high-acuity foveal vision, it could be empirically shown that myoptic blur (up to +2 diopters) does not harm performance in sport tasks that require foveal information pick-up like golf putting (Bulson, Ciuffreda, & Hung, 2008). How myoptic blur affects peripheral performance is yet unknown. Attention might be less needed for processing visual cues foveally and lead to better performance because peripheral cues are better processed as a function of reduced foveal vision, which will be tested in the current experiment. Methods: 18 sport science students with self-reported myopia volunteered as participants, all of them regularly wearing contact lenses. Exclusion criteria comprised visual correction other than myopic, correction of astigmatism and use of contact lenses out of Swiss delivery area. For each of the participants, three pairs of additional contact lenses (besides their regular lenses; used in the “plano” condition) were manufactured with an individual overcorrection to a retinal defocus of +1 to +3 diopters (referred to as “+1.00 D”, “+2.00 D”, and “+3.00 D” condition, respectively). Gaze data were acquired while participants had to perform a multiple object tracking (MOT) task that required to track 4 out of 10 moving stimuli. In addition, in 66.7 % of all trials, one of the 4 targets suddenly stopped during the motion phase for a period of 0.5 s. Stimuli moved in front of a picture of a sports hall to allow for foveal processing. Due to the directional hypotheses, the level of significance for one-tailed tests on differences was set at α = .05 and posteriori effect sizes were computed as partial eta squares (ηρ2). Results: Due to problems with the gaze-data collection, 3 participants had to be excluded from further analyses. The expectation of a centroid strategy was confirmed because gaze was closer to the centroid than the target (all p < .01). In comparison to the plano baseline, participants more often recalled all 4 targets under defocus conditions, F(1,14) = 26.13, p < .01, ηρ2 = .65. The three defocus conditions differed significantly, F(2,28) = 2.56, p = .05, ηρ2 = .16, with a higher accuracy as a function of a defocus increase and significant contrasts between conditions +1.00 D and +2.00 D (p = .03) and +1.00 D and +3.00 D (p = .03). For stop trials, significant differences could neither be found between plano baseline and defocus conditions, F(1,14) = .19, p = .67, ηρ2 = .01, nor between the three defocus conditions, F(2,28) = 1.09, p = .18, ηρ2 = .07. Participants reacted faster in “4 correct+button” trials under defocus than under plano-baseline conditions, F(1,14) = 10.77, p < .01, ηρ2 = .44. The defocus conditions differed significantly, F(2,28) = 6.16, p < .01, ηρ2 = .31, with shorter response times as a function of a defocus increase and significant contrasts between +1.00 D and +2.00 D (p = .01) and +1.00 D and +3.00 D (p < .01). Discussion: The results show that gaze behaviour in MOT is not affected to a relevant degree by a visual overcorrection up to +3 diopters. Hence, it can be taken for granted that peripheral event detection was investigated in the present study. This overcorrection, however, does not harm the capability to peripherally track objects. Moreover, if an event has to be detected peripherally, neither response accuracy nor response time is negatively affected. Findings could claim considerable relevance for all sport situations in which peripheral vision is required which now needs applied studies on this topic. References: Bulson, R. C., Ciuffreda, K. J., & Hung, G. K. (2008). The effect of retinal defocus on golf putting. Ophthalmic and Physiological Optics, 28, 334-344.

Using psilocybin to investigate the relationship between attention, working memory, and the serotonin 1A and 2A receptors

Increasing evidence suggests a link between attention, working memory, serotonin (5-HT), and prefrontal cortex activity. In an attempt to tease out the relationship between these elements, this study tested the effects of the hallucinogenic mixed 5-HT1A/2A receptor agonist psilocybin alone and after pretreatment with the 5-HT2A antagonist ketanserin. Eight healthy human volunteers were rested on a multiple-object tracking task and spatial working memory task under the four conditions: placebo, psilocybin (215 mu g/kg), ketanserin (50 mg), and psilocybin and ketanserin. Psilocybin significantly reduced attentional tracking ability, but had no significant effect on spatial working memory, suggesting a functional dissociation between the two tasks. Pretreatment with ketanserin did not attenuate the effect of psilocybin on attentional performance, suggestinga primary involvement of the 5-HT1A receptor in the observed defecit. Based on physiological and pharmacological data,we speculate that this impaired attentional performance may reflect a reduced ability to suppress or ignore distracting stimuli rather than reduced attentional capacity. The clinical relevance of these results is also discussed.

Expertise sportive et entraînement perceptivo-cognitif de l’athlète

Pour être performant au plus haut niveau, les athlètes doivent posséder une capacité perceptivo-cognitive supérieure à la moyenne. Cette faculté, reflétée sur le terrain par la vision et l’intelligence de jeu des sportifs, permet d’extraire l’information clé de la scène visuelle. La science du sport a depuis longtemps observé l’expertise perceptivo-cognitive au sein de l’environnement sportif propre aux athlètes. Récemment, des études ont rapporté que l’expertise pouvait également se refléter hors de ce contexte, lors d’activités du quotidien par exemple. De plus, les récentes théories entourant la capacité plastique du cerveau ont amené les chercheurs à développer des outils pour entraîner les capacités perceptivo-cognitives des athlètes afin de les rendre plus performants sur le terrain. Ces méthodes sont la plupart du temps contextuelles à la discipline visée. Cependant, un nouvel outil d’entraînement perceptivo-cognitif, nommé 3-Dimensional Multiple Object Tracking (3D-MOT) et dénué de contexte sportif, a récemment vu le jour et a fait l’objet de nos recherches. Un de nos objectifs visait à mettre en évidence l’expertise perceptivo-cognitive spécifique et non-spécifique chez des athlètes lors d’une même étude. Nous avons évalué la perception du mouvement biologique chez des joueurs de soccer et des non-athlètes dans une salle de réalité virtuelle. Les sportifs étaient systématiquement plus performants en termes d’efficacité et de temps de réaction que les novices pour discriminer la direction du mouvement biologique lors d’un exercice spécifique de soccer (tir) mais également lors d’une action issue du quotidien (marche). Ces résultats signifient que les athlètes possèdent une meilleure capacité à percevoir les mouvements biologiques humains effectués par les autres. La pratique du soccer semble donc conférer un avantage fondamental qui va au-delà des fonctions spécifiques à la pratique d’un sport. Ces découvertes sont à mettre en parallèle avec la performance exceptionnelle des athlètes dans le traitement de scènes visuelles dynamiques et également dénuées de contexte sportif. Des joueurs de soccer ont surpassé des novices dans le test de 3D-MOT qui consiste à suivre des cibles en mouvement et stimule les capacités perceptivo-cognitives. Leur vitesse de suivi visuel ainsi que leur faculté d’apprentissage étaient supérieures. Ces résultats confirmaient des données obtenues précédemment chez des sportifs. Le 3D-MOT est un test de poursuite attentionnelle qui stimule le traitement actif de l’information visuelle dynamique. En particulier, l’attention sélective, dynamique et soutenue ainsi que la mémoire de travail. Cet outil peut être utilisé pour entraîner les fonctions perceptivo-cognitives des athlètes. Des joueurs de soccer entraînés au 3D-MOT durant 30 sessions ont montré une amélioration de la prise de décision dans les passes de 15% sur le terrain comparés à des joueurs de groupes contrôles. Ces données démontrent pour la première fois un transfert perceptivo-cognitif du laboratoire au terrain suivant un entraînement perceptivo-cognitif non-contextuel au sport de l’athlète ciblé. Nos recherches aident à comprendre l’expertise des athlètes par l’approche spécifique et non-spécifique et présentent également les outils d’entraînements perceptivo-cognitifs, en particulier le 3D-MOT, pour améliorer la performance dans le sport de haut-niveau.