The effects of Semantic Distance in Object Recognition: A feature-based and behavioral approach

Abstract

Um tema proeminente de investigação em neurociência cognitiva tem sido a organização do conhecimento conceptual no cérebro humano. Este conhecimento agrega vários tipos de informação, afetando diretamente o processo de reconhecimento de objetos. Este processo é também influenciado pelo grau de semelhança semântica entre dois objetos, que é definido pela quantidade de características que estes possuem em comum. Contudo, pouco se sabe sobre como cada tipo de informação influencia a quantidade de tempo necessária para distinguir entre dois objetos diferentes, a nível comportamental. O atual estudo foi uma tentativa de responder a esta questão, no qual foi utilizada uma abordagem comportamental, baseada nas características dos objetos. Com esse fim, foram utilizadas duas bases de dados das quais foi extraído um grupo de 250 valores de semelhança semântica para “Geral”; “Função”; “Manipulação” e “Visão”. Os valores foram calculados a partir das características partilhadas entre 80 objetos. Neste estudo, onze adultos saudáveis participaram numa experiência comportamental onde tiveram de premir uma tecla sempre que vissem uma imagem de um objeto que era diferente da que tinham observado anteriormente. Foi realizada uma análise de regressão linear múltipla para explorar as correlações entre as dimensões e os tempos de reação obtidos. Os resultados revelaram que o efeito da “Visão” era positivamente significativo, mostrando que quanto mais características visuais são partilhadas entre dois objetos, mais devagar os distinguimos, obtendo assim tempos de reação mais longos. Curiosamente, mesmo não sendo estatisticamente significativo, a “Manipulação” mostrou uma tendência positiva na correlação entre a semelhança semântica e os tempos de reação, e a “Função” constitui-se como um elemento pouco informativo devido à impossibilidade de uma dispersão representativa de valores. Estes resultados demonstram ser promissores para a discussão sobre o papel da diversidade do conhecimento conceptual no reconhecimento de objetos.

A prominent subject of research in cognitive neuroscience has been the organization of conceptual knowledge in the human brain. This knowledge combines many types of information, directly affecting the process of object recognition. This process is also influenced by the degree of semantic similarity between two objects, which is defined by the number of features they have in common. However, little is known about how each type of information influences the amount of time required to distinguish between two different objects at the behavioural level. The current study was an attempt to answer this question, which was addressed by a feature-based and behavioral approach. To do this, two databases were used from which a group of 250 semantic similarity values were extracted for “All Features”; “Function”; “Manipulation” and “Vision”. These values were calculated from the features shared between 80 objects. In this study, eleven healthy adults participated in a behavioral experiment where they had to press a key whenever they saw an image of an object that was different from the one they had just seen. A multiple linear regression analysis was performed to explore the correlations between the dimensions and the reaction times obtained. Results revealed that the effect of “Vision” was positively significant, showing that the more visual features are shared between two objects, the slower we are to distinguish them, thus obtaining longer reaction times. Interestingly, although not being statistically significant, “Manipulation” showed a positive trend in the correlation between semantic similarity and reaction times, and “Function” seems to be an uninformative element due to the inability of a representative dispersion of values. These results shed a light on the role of the diversity of conceptual knowledge in object recognition.