Differentielle Wahrnehmbarkeitsschwelle

Quelle: Labor von Jonathan Flombaum, Johns Hopkins University

Psychophysik ist ein Zweig der Psychologie und Neurowissenschaften, die versucht zu erklären, wie physikalische Größen in neuronale feuern und mentale Repräsentationen Größenordnung übersetzt werden. Eine Reihe von Fragen in diesem Bereich bezieht sich auf nur-deutliche Unterschiede (JND): wieviel braucht etwas zu ändern, damit die Änderung wahrnehmbar sein? Intuitionen über diese Pumpen, sollten die Tatsache, dass kleine Kinder in einem enormen Tempo wachsen, relativ gesehen, aber selten merkt man Wachstum statt auf einer täglichen Basis. Allerdings, wenn das Kind kehrt aus Schlaf-away Lager oder als Großeltern das Kind nach einer längeren Abwesenheit sieht, nur ein paar Wochen der wachsenden ist mehr als spürbar. Es kann scheinen, enorm! Änderungen in der Höhe sind nur nach einer Abwesenheit aufgefallen, weil die kleinen Veränderungen, die auf einer täglichen Basis stattfinden zu klein und wahrnehmbar sind. Aber nach einer Abwesenheit, viele kleine Änderungen addieren. Also, wie viel Wachstum braucht wahrnehmbar sein stattfinden? Die minimale Menge ist die JND.

Psychologen und Neurowissenschaftler messen JND in vielen Bereichen. Wieviel heller braucht ein Licht sein, um wahrgenommen zu werden? Wie viel lauter braucht ein Sound sein? Sie erhalten häufig die Messungen durch den Einsatz eines Paradigmas gezwungen-Wahl. Dieses Video konzentriert sich auf Größe, demonstriert eine Standardmethode zur Messung einer JND wenn der Bereich einer Form ändert.

1. Ausrüstung

1. Für dieses Experiment einen Computer verwenden und Implementierung Software wie E-Prime oder eine Programmierumgebung wie MATLAB oder PsychoPy zu experimentieren.

(2) Reize und Experiment Design

1. Dieses Experiment wird wiederholte Versuche mit dem gleichen grundlegenden Design beinhalten. Zwei Scheiben gleichzeitig auf dem Bildschirm erscheint eine auf der linken Seite und auf der rechten Seite. Immer wird man größer ist als andere, und die Aufgabe wird sein, einen Tastendruck zu verwenden, um die größeren auswählen. Die Details sind wie folgt:
2. Programmieren Sie das Experiment zeichne eine blaue Scheibe mit einem Radius von 10 px. Die Scheibe wird in jeder Prüfung des Experiments im Display vertikal zentriert und horizontal zentriert in entweder der linke oder rechte Hälfte des Displays angezeigt. Mit Hilfe eines Anregung, die unverändert in jeder Prüfung erscheint ist die Methode des ständigen Reizes bezeichnet. Es bezieht sich nur auf die Tatsache, dass eines der beiden Reize in jeder Prüfung ist immer das gleiche. Die 10 px blaue Scheibe ist somit der ständige Reiz.
3. Gegenüber den ständigen Reiz in jeder Studie zeigen Sie eine andere blaue Scheibe. Diese Scheibe wird den Vergleich Reiz bezeichnet. Es wird einen Radius zwischen 5 und 9 sowie zwischen 11 und 15 px haben. Das ist insgesamt 10 Möglichkeiten. Gehören Sie im Experiment 10 Prüfungen für jede der 20 möglichen Vergleich Stimuli. So das Experiment 200 Studien beinhalten wird.
4. Zeigt die zwei Reize auf dem Bildschirm für 200 ms, gefolgt von einem Bildschirm die nur liest "die größeren L/R war?" Abbildung 1 schematizes die Abfolge der Ereignisse in jeder Prüfung.
   1. Wichtige Antworten "L" werden angezeigt, dass das linke Objekt größer war, und 'R' wichtige Antworten benennen, die das Recht, die man als größer wahrgenommen wurde.
5. Achten Sie darauf, dass das Programm die folgenden wichtigen Daten in eine Tabelle ausgibt: die Prüfungsnummer, die Größe des Vergleich Stimulus, die Bildschirmposition Vergleich Reiz, die richtige Antwort und die Antwort der Teilnehmer. Abbildung 2 zeigt ein Beispiel für solch eine Datentabelle.

Abbildung 1: Eine schematische Darstellung einer einzigen gezwungen-Wahl-Studie in einem Experiment zur Messung des Just-wahrnehmbare Unterschied (JND) für Kreisgröße. Erstens fordert ein Bildschirm bereit die Teilnehmer, die ein Prozess beginnen wird. Als nächstes zwei blaue Scheiben erscheinen in der Anzeige, Side-by-Side. Sie bleiben für nur 200 ms, an welcher, die Stelle das Display die Teilnehmer auf eine Antwort fordert. Der 'L' Schlüssel wird verwendet, um anzugeben das Objekt auf der linken Seite und die "R" Taste um das Objekt auf der rechten Seite anzugeben.

Abbildung 2: Eine Beispieltabelle Ausgabe aus einem Experiment gezwungen Wahl JND. Die Spalten berichten die relevanten Daten aus dem experimentellen Programm.

3. Durchführung des Experiments

1. Einen Teilnehmer zu rekrutieren, und als sie im Labor ankommt, sag ihr, dass sie ein einfaches Experiment auf die Wahrnehmung der Form zu tun. Dann haben Sie ihre komplette informierte Zustimmung.
2. Sitz des Teilnehmers vor dem Test Computer und erklären die Aufgabe wie folgt:
   1. Jeder Versuch dieses Experiments wird die gleiche grundlegende Abfolge der Ereignisse beinhalten. Erstens sehen Sie das Wort "Ready?" auf dem Bildschirm. Drücken Sie die Leertaste, wenn Sie bereit sind, den Test zu starten. An diesem Punkt erscheint zwei blaue Scheiben auf beiden Seiten des Bildschirms sehr kurz. Wenn sie verschwinden, wird die Anzeige "war größer, L/R?" Ihre Aufgabe ist zu berichten, welche die beiden Scheiben für Sie, die man auf der rechten Seite oder auf der linken Seite des Bildschirms größer aussah. Es gibt 200 Studien im Experiment, aber sie sind kurz. Das ganze Experiment dauert weniger als fünf Minuten. Haben Sie Fragen?
3. Starten Sie nach der Beantwortung aller Fragen das experimentelle Programm, und lassen Sie die Teilnehmer beginnen. Lassen sie in der ruhigen Testraum, bis das Experiment abgeschlossen ist.

4. Analyse der Ergebnisse

1. Um die Ergebnisse zu analysieren, ist das erste, was zu tun, festzustellen, welche Antworten richtig und welche falsch waren. Hinzufügen einer Spalte der Ausgabetabelle Daten für diese Zwecke. Vergleichen Sie die Antwort und die richtige Antwort, die letzte Spalte mit einem 1 Kennzeichnung, wenn die Antwort war richtig und 0, wenn es nicht war.
   1. Schnell schauen, um sicherzustellen, dass Leistung sinnvoll war-, dass der Teilnehmer war an oder in der Nähe von perfekter Genauigkeit als der Vergleich 5 und 15 px, war groß genug Unterschiede im Vergleich zu 10, die sollten keine Fehler gemacht wurden.
2. Nun fügen Sie eine weitere Spalte hinzu, die Datentabelle, genannt "Anteil des C Antworten." Beobachten Sie in der Spalte, ob der Vergleich oder die konstante vom Teilnehmer gewählt wurde. Wenn das Vergleichsobjekt gewählt wurde, markieren Sie eine 1 in der Spalte. Wenn die konstante gewählt wurde, markieren Sie eine 0.
3. Berechnen Sie jetzt, für jede Größe Vergleich der Bruchteil der Zeit, die der Vergleich als größere vom Teilnehmer ausgewählt wurde. Für Vergleich Reize von 5 sollte die Anzahl in der Nähe von 0 und für Vergleich Reize von 15 sollte es sein, in der Nähe von 1.
4. Um die Ergebnisse zu visualisieren, sie graph wie folgt: Make Streudiagramm mit der Größe des Vergleichs auf der x-Achse und der Anteil der Zeiten, auf der y-Achse ausgewählt wurde. Es sieht etwas wie in Abbildung 3.

Abbildung 3. Ergebnisse eines Experiments gezwungen-Wahl der JND für Kreisradius finden. Dargestellt ist der Anteil der Zeit, die der Vergleich Reiz als größer (vom Teilnehmer) ausgewählt wurde in Abhängigkeit von der Größe des Reizes Vergleich. Der ständige Reiz hatte immer einen Radius von 10 px.

Das Diagramm in Abbildung 3 zeigt den Anteil der Zeit, in denen der Vergleich Reiz in Abhängigkeit von der Größe der seinen Radius gewählt wurde. Daran erinnern Sie, dass der ständige Reiz immer einen Radius von 10 px in diesem Experiment hat. Dies ist deshalb mit einem Radius von 5 oder 6 px, der Vergleich ist fast nie gewählt, und es ist fast immer mit einem Radius gewählt, wenn 14 oder 15 px. Allerdings ist der Vergleich mit einem Radius von 9 oder 11 px, schwierig. Teilnehmer machen oft Fehler. Die JND ist wie folgt definiert: die Vergleich-Größe, wenn es etwa 75 % der Zeit abzüglich seiner Größe gewählt wird, wenn es 25 % der Zeit, ausgewählt wird, die alle durch 2 geteilt. Hier sind die Zahlen 12 und 8. So ist die JND für Kreisradius 2 px.

Gibt es detaillierte mathematische Gründe warum die genaue Berechnung der ein JND ist, mit Statistiken und die Art der Normalverteilungen (Bell-Kurven) zu tun haben. Blick auf das Diagramm sollten aber die Berechnung noch intuitiver. Wenn der Radius wurde nur 1 px kleiner oder größer als 10, die Teilnehmer viele Fehler gemacht, Durchführung sehr in der Nähe von 0.5, das ist, was sie produzieren würden, wenn sie nur raten waren. Aber Leistung wurde schnell viel genauer mit einem Pixel Unterschied von 2, und es war fast perfekt mit einem Pixel Unterschied von 3 oder größer. Abbildung 4 ist eine kommentierte Version der Abbildung 3 die Berechnung einer JND veranschaulichen soll.

Abbildung 4. Eine kommentierte Version der Abbildung 3.

Eine der Hauptanwendungen von den ständigen Reiz Ansatz zur Messung einer JND hat in den Neurowissenschaften, speziell in Neurophysiologie Studien entwickelt, um zu untersuchen, wie das Abfeuern von einzelnen Neuronen kodiert physikalische Eigenschaften über die Welt kommen. Diese Studien umfassen in der Regel eine Affe mit Elektroden implantiert in ihrer visuellen Kortex. Die Elektroden durchdringen Einzelzellen, die auf visuelle Reize reagieren durch Brennen oder Spick, d. h. durch die Durchführung eines schnellen elektrischen Signals. In Studien über die Verwendung der JND Methoden, Forscher haben entdeckt, dass einzelne Neuronen laut sind-sie reagieren auf die Größe oder Helligkeit oder Farbe eines Reizes mehr oder weniger die gleiche Weise jedesmal, aber mit einigen Variabilität. Das Ergebnis ist, dass zwei sehr ähnliche Reize die gleiche Reaktion hervorrufen werden einen Teil der Zeit. Ein Kreis mit einem Radius von 10 px wird manchmal die gleiche neuronale Antwort als Kreis mit einem Radius von 9 px oder einen Kreis mit einem Radius von 11 px. Dies ist, warum JND sind nur-kaum-spürbar: manchmal, im Gehirn, die relevanten Reize wirklich Wirkungen zu unterscheiden.