psikofizik - Psychophysics

Psikofizik , fiziksel uyaranlar ile ürettikleri duyumlar ve algılar arasındaki ilişkiyi nicel olarak araştırır . Psikofizik, "uyaran ve duyum arasındaki ilişkinin bilimsel çalışması " veya daha tam olarak, "bir uyaranın özelliklerini bir veya daha fazla boyunca sistematik olarak değiştirmenin bir öznenin deneyimi veya davranışı üzerindeki etkisini inceleyerek algısal süreçlerin analizi" olarak tanımlanmıştır. daha fiziksel boyutlar".

Psikofizik aynı zamanda algısal bir sistemi incelemek için uygulanabilecek genel bir yöntem sınıfını da ifade eder . Modern uygulamalar ağırlıklı olarak eşik ölçümüne, ideal gözlemci analizine ve sinyal algılama teorisine dayanır .

Psikofiziğin yaygın ve önemli pratik uygulamaları vardır. Örneğin, dijital sinyal işleme çalışmasında , psikofizik, kayıplı sıkıştırma modellerinin ve yöntemlerinin gelişimini bilgilendirdi . Bu modeller, ses ve video sinyalleri kayıplı sıkıştırma kullanılarak biçimlendirildiğinde insanların neden çok az sinyal kalitesi kaybı algıladıklarını açıklar.

Tarih

Psikofiziğin klasik teknik ve teorilerinin çoğu, 1860 yılında Leipzig'de Gustav Theodor Fechner Elemente der Psychophysik'i (Psikofiziğin Elemanları) yayınladığında formüle edildi . Fiziksel uyaranları duyumlar (Empfindungen) gibi bilincin içeriğiyle ilişkilendirmeyi amaçlayan araştırmaları tanımlayan "psikofizik" terimini kullandı . Bir fizikçi ve filozof olarak Fechner, maddeyi zihinle ilişkilendiren, genel olarak gözlemlenebilir dünya ile kişinin özel olarak deneyimlediği izlenimini birbirine bağlayan bir yöntem geliştirmeyi amaçladı. Fikirleri, 1830'ların başında Alman fizyolog Ernst Heinrich Weber tarafından Leipzig'de elde edilen dokunma ve ışık duyusu üzerine deneysel sonuçlardan, özellikle de orta şiddette uyaranların yoğunluğundaki minimum fark edilebilir farkla ilgili olanlardan ilham aldı (sadece göze çarpan fark; jnd). ) ki Weber'in referans yoğunluğunun sabit bir kesri olarak gösterdiği ve Fechner'in Weber yasası olarak adlandırdığı. Bundan, Fechner, şimdi Fechner ölçeği olarak bilinen iyi bilinen logaritmik ölçeğini türetmiştir. Weber ve Fechner'in çalışmaları, bir bilim olarak psikolojinin temellerinden birini oluşturdu ; Wilhelm Wundt , Leipzig'de (Institut für deneyselelle Psychologie) psikolojik araştırmalar için ilk laboratuvarı kurdu. Fechner'in çalışması, sözlü tepkilerin bile uyaranlar kadar fiziksel olduğu Davranışçı yaklaşımla mücadele etmesi gereken iç gözlemci yaklaşımı (bilinç bilimi olarak psikoloji) sistemleştirdi.

1930'larda, Nazi Almanyası'ndaki psikolojik araştırmalar esasen durma noktasına geldiğinde, sonunda her iki yaklaşımın yerini , zihinde bilinçli veya bilinçsiz işlemenin kanıtı olarak uyaran-tepki ilişkilerinin kullanımı almaya başladı . Fechner'in çalışması, öğrencisi Joseph Jastrow'un yardım ettiği Charles S. Peirce tarafından incelendi ve genişletildi ve kısa süre sonra kendi başına seçkin bir deneysel psikolog oldu. Peirce ve Jastrow, Fechner'in ampirik bulgularını büyük ölçüde doğruladı, ancak hepsini değil. Özellikle, klasik bir Peirce ve Jastrow deneyi, Fechner'in ağırlık algısı eşiği tahminini çok yüksek olduğu için reddetti. Peirce ve Jastrow, deneylerinde aslında rastgele deneyler icat ettiler: Gönüllüleri , ağırlıkları ayırt etme yeteneklerini değerlendirmek için kör , tekrarlanan ölçüm tasarımına rastgele atadılar . Peirce'in deneyi, 1900'lerde laboratuvarlarda ve özel ders kitaplarında rastgele deneylerden oluşan bir araştırma geleneği geliştiren psikoloji ve eğitim alanındaki diğer araştırmacılara ilham verdi. Peirce-Jastrow deneyleri, Peirce'in pragmatizm programını insan algısına uygulamasının bir parçası olarak gerçekleştirildi ; diğer çalışmalar ışık algısını vb. ele aldı. Jastrow şu özeti yazdı: "Bay Peirce'in mantık dersleri bana ilk gerçek entelektüel kas deneyimimi verdi. Stanley Hall tarafından kurulduğunda hemen psikoloji laboratuvarına gitmeme rağmen , Bana psikolojik bir problemin üstesinden gelme konusunda ilk eğitimimi veren ve aynı zamanda, o zaman herhangi bir laboratuvar alışkanlığından oldukça masum olan, gerçek bir araştırma ile bana güvenerek özgüvenimi uyandıran Peirce'di. odama götürdüğüm, pencereme yerleştirdiğim ve aydınlatma koşulları uygun olduğunda gözlemlerini aldığım sonuçlar Ulusal Bilimler Akademisi Bildiriler Kitabı'nda ortak isimlerimiz üzerinden yayınlandı . Duyusal etkinin izlerinin bilinçte herhangi bir kayıt oluşturamayacak kadar hafif olduğunun gösterilmesi, yine de yargıyı etkileyemezdi, belki de kendisi beni yıllar sonra bu işe girişmeye teşvik eden ısrarcı bir güdü olabilir. Bilinçaltı üzerine bir kitap ." Bu çalışma, gözlemlenebilir bilişsel performansı, bilincin ifadesinden açıkça ayırt eder.

Görme, işitme veya dokunma üzerine araştırmalar gibi duyusal algıya yönelik modern yaklaşımlar, algılayanın yargısının uyarandan ne çıkardığını ölçer ve genellikle hangi duyumların deneyimlendiği sorusunu bir kenara bırakır. Önde gelen bir yöntem, çok zayıf uyaranların olduğu durumlar için geliştirilen sinyal algılama teorisine dayanmaktadır . Bununla birlikte, öznelci yaklaşım, Stanley Smith Stevens (1906–1973) geleneğindekiler arasında varlığını sürdürür. Stevens , Fechner'in log-lineer fonksiyonunun aksine, 19. yüzyıl araştırmacıları tarafından önerilen bir güç yasası fikrini canlandırdı (bkz. Stevens'ın güç yasası ). Ayrıca, büyüklük tahmini olarak adlandırılan uyaranların güçlü yönlerine oranla sayıların atanmasını savundu. Stevens, büyüklük üretimi ve çapraz modalite eşleştirme gibi teknikleri ekledi. Kuvvet sırasına göre etiketlenmiş bir çizgi üzerindeki noktalara uyaran kuvvetlerinin atanmasına karşı çıktı. Yine de, bu tür tepkiler uygulamalı psikofizikte popülerliğini korumuştur. Bu tür çok kategorili düzenler genellikle Likert tarafından çok maddeli psikometrik ölçekler oluşturmak için kullanılan soru maddelerinden sonra yanlış olarak adlandırılır , örneğin "kesinlikle katılıyorum"dan "kesinlikle katılmıyorum"a kadar yedi ifade.

Omar Khaleefa, ortaçağ bilim adamı Alhazen'in psikofiziğin kurucusu olarak görülmesi gerektiğini savundu . El-Heysem görmeyle ilgili birçok öznel rapor sunmasına rağmen, nicel psikofiziksel teknikleri kullandığına dair hiçbir kanıt yoktur ve bu iddialar reddedilmiştir.

Eşikler

Psikofizikçiler genellikle yoğunluğu değişen saf tonlar veya parlaklıkta değişen ışıklar gibi nesnel olarak ölçülebilen deneysel uyaranları kullanırlar. Tüm duyular incelenmiştir: görme , işitme , dokunma ( cilt ve bağırsak algısı dahil ), tat , koku ve zaman duygusu . Duyusal alandan bağımsız olarak, üç ana araştırma alanı vardır: mutlak eşikler, ayrım eşikleri ve ölçekleme.

Bir eşik (veya sınır), katılımcının bir uyaranın varlığını (mutlak eşik) veya iki uyaran arasındaki bir farkın varlığını (fark eşiği) yalnızca algılayabildiği yoğunluk noktasıdır. Eşiğin altındaki yoğunluklara sahip uyaranlar tespit edilemez olarak kabul edilir (dolayısıyla: bilinçaltı). Bir eşiğe yeterince yakın değerlerdeki uyaranlar, çoğu zaman bazı durumlarda saptanabilir olacaktır; bu nedenle, bir eşik, bir uyaranın veya bir uyarandaki değişikliğin belirli bir oranda p durum tespit edildiği nokta olarak kabul edilir .

Tespit etme

Mutlak eşik, öznenin zamanın bir kısmında uyaranın varlığını tespit edebildiği bir uyaranın yoğunluk seviyesidir (genellikle %50'lik bir p seviyesi kullanılır). Mutlak eşiğe bir örnek, kişinin elinin arkasındaki hissedilmeden önce dokunulması gereken kıl sayısıdır – bir katılımcı tek bir saça dokunulduğunu hissedemeyebilir, ancak iki veya üç tanesini hissedebilir. bu eşiği aşıyor. Mutlak eşik, genellikle algılama eşiği olarak da adlandırılır . Mutlak eşikleri ölçmek için birkaç farklı yöntem kullanılır (ayrım eşiklerinde olduğu gibi; aşağıya bakın).

Ayrımcılık

Fark eşiği (veya sadece fark edilebilir fark , JND), katılımcının zamanın bir kısmını (görev türüne bağlı olarak yüzde) tespit edebildiği, farklı yoğunluktaki iki uyaran arasındaki en küçük farkın büyüklüğüdür. Bu eşiği test etmek için birkaç farklı yöntem kullanılır. Denekten bir uyaranı diğeriyle aynı algılanana kadar ayarlaması istenebilir (ayarlama yöntemi), iki uyaran arasındaki farkın yönünü ve büyüklüğünü tanımlaması istenebilir veya bir çift uyaran aynıdır veya değildir (zorunlu seçim). Sadece fark edilebilir fark (JND) sabit bir miktar değildir; daha ziyade, ölçülen uyaranların ne kadar yoğun olduğuna ve ölçülen belirli duyunun ne kadar yoğun olduğuna bağlıdır. Weber Yasası , bir uyaranın sadece fark edilebilir farkının, yoğunluktaki değişime rağmen sabit bir oran olduğunu belirtir.

Ayrım deneylerinde, deneyci, iki ağırlık veya iki ses gibi iki uyaran arasındaki farkın hangi noktada saptanabilir olduğunu belirlemeye çalışır. Denek, örneğin bir ağırlık gibi bir uyaranla sunulur ve başka bir ağırlığın daha ağır mı yoksa daha hafif mi olduğunu söylemesi istenir (bazı deneylerde denek, iki ağırlığın aynı olduğunu da söyleyebilir). Öznel eşitlik (PSE) noktasında, özne iki ağırlığı aynı olarak algılar. Sadece fark edilebilir fark veya fark limonu (DL), deneğin zamanın bir p oranını fark ettiği uyaranlardaki farkın büyüklüğüdür ( karşılaştırma görevinde genellikle p için %50 kullanılır ). Buna ek olarak, bir , iki alternatif seçime (2-AFC) paradigması performans (iki alternatif arasında bir ayrım tesadüfen azaltır noktayı belirlemek için kullanılabilir s daha sonra tipik olarak bu yana% 75 olur p şansa =% 50 tekabül 2-afc görevinde).

Mutlak ve fark eşikleri bazen prensipte benzer olarak kabul edilir, çünkü uyaranları algılama yeteneğimize her zaman müdahale eden arka plan gürültüsü vardır.

deney

Psikofizikte deneyler, öznenin bir uyaranı tespit edip edemediğini, onu tanımlayıp tanımlayamayacağını, onunla başka bir uyaran arasında ayrım yapıp yapamayacağını veya bu farklılığın büyüklüğünü veya doğasını tanımlayıp tanımlayamayacağını belirlemeye çalışır. Psikofiziksel deney yazılımı Strasburger tarafından gözden geçirilmiştir.

Klasik psikofiziksel yöntemler

Psikofiziksel deneyler, uyaran saptama ve fark saptama deneylerinde deneklerin algısını test etmek için geleneksel olarak üç yöntem kullanmıştır: sınırlar yöntemi, sabit uyaranlar yöntemi ve ayarlama yöntemi.

limit yöntemi

Artan limit yönteminde, uyaranın bazı özellikleri, uyaranın algılanamayacağı kadar düşük bir seviyede başlar, daha sonra katılımcı farkında olduğunu bildirene kadar bu seviye kademeli olarak artırılır. Örneğin, deney algılanabilecek minimum ses genliğini test ediyorsa, ses algılanamayacak kadar sessiz başlar ve kademeli olarak yükseltilir. Azalan limit yönteminde bu durum tersine çevrilir. Her durumda, eşik, uyaranların henüz tespit edildiği uyaran özelliğinin seviyesi olarak kabul edilir.

Deneylerde, artan ve azalan yöntemler dönüşümlü olarak kullanılır ve eşiklerin ortalaması alınır. Bu yöntemlerin olası bir dezavantajı, deneğin bir uyaran algıladığını bildirmeye alışması ve eşiğin ötesinde bile aynı şekilde bildirmeye devam edebilmesidir ( alışkanlık hatası ). Tersine, özne ayrıca uyaranın tespit edilebilir veya tespit edilemez hale gelmek üzere olduğunu tahmin edebilir ve erken bir yargıda bulunabilir (beklenti hatası).

Bu potansiyel tuzaklardan kaçınmak için Georg von Békésy , 1960 yılında işitsel algı çalışmasında merdiven prosedürünü tanıttı . Bu yöntemde, ses duyulabilir bir şekilde başlar ve deneğin her tepkisinden sonra süje bunu duyduğunu bildirmeyene kadar daha da sessizleşir. Bu noktada, denek duyduğunu bildirene kadar ses her adımda daha yüksek yapılır, bu noktada adım adım daha sessiz hale getirilir. Bu şekilde deneyci eşiği "sıfırlayabilir".

Sabit uyaranların yöntemi

Sabit uyaranlar yönteminde, artan veya azalan düzende sunulmak yerine, uyaranın belirli bir özelliğinin seviyeleri bir denemeden diğerine ilişkilendirilmez, rastgele sunulur. Bu, deneğin bir sonraki uyaranın seviyesini tahmin etmesini engeller ve dolayısıyla alışkanlık ve beklenti hatalarını azaltır. 'Mutlak eşikler' için yine denek uyaranı tespit edip edemediğini bildirir. 'Fark eşikleri' için, çeşitli seviyelerin her biri ile sabit bir karşılaştırma uyarıcısı olmalıdır. Friedrich Hegelmaier, 1852 tarihli bir makalesinde sabit uyaranlar yöntemini tanımladı. Bu yöntem, psikometrik işlevin tam olarak örneklenmesine izin verir , ancak birkaç koşul araya eklendiğinde çok sayıda denemeye neden olabilir.

Ayar yöntemi

Ayarlama yönteminde, özneden uyaranın seviyesini kontrol etmesi ve arka plan gürültüsüne karşı zar zor algılanabilene veya başka bir uyaranın seviyesi ile aynı olana kadar değiştirmesi istenir. Ayar birçok kez tekrarlanır. Buna ortalama hata yöntemi de denir . Bu yöntemde, gözlemciler, standart bir seviyeden belirgin bir şekilde daha büyük veya daha küçük bir seviyeden başlayarak değişken uyaranın büyüklüğünü kendileri kontrol ederler ve ikisinin öznel eşitliği ile tatmin olana kadar değiştirirler. Değişken uyaranlar ile standart uyaranlar arasındaki fark, her ayarlamadan sonra kaydedilir ve hata, hatırı sayılır bir dizi için tablo haline getirilir. Sonunda, duyarlılık ölçüsü olarak alınabilecek ortalama hatayı vererek ortalama hesaplanır.

Uyarlanabilir psikofiziksel yöntemler

Klasik deney yöntemlerinin genellikle verimsiz olduğu tartışılır. Bunun nedeni, test öncesinde, psikometrik eşiğin genellikle bilinmemesi ve verilerin çoğunun, psikometrik fonksiyon üzerinde, ilgilenilen parametre, genellikle eşik hakkında çok az bilgi sağlayan noktalarda toplanmasıdır . Uyarlanabilir merdiven prosedürleri (veya klasik ayarlama yöntemi), örneklenen noktaların psikometrik eşik etrafında kümelenmesi için kullanılabilir. Psikometrik fonksiyonun eğimi de ilgi çekiciyse, veri noktaları biraz daha geniş bir aralıkta da yayılabilir. Adaptif yöntemler bu nedenle sadece eşik değerini veya her ikisi eşik tahmin edilmesi için optimize edilebilir ve eğim. Uyarlanabilir yöntemler, merdiven prosedürleri (aşağıya bakınız) ve Bayesian veya maksimum olasılık yöntemleri olarak sınıflandırılır. Merdiven yöntemleri yalnızca önceki yanıta dayanır ve uygulanması daha kolaydır. Bayes yöntemleri, önceki uyaran-tepki çiftlerinin tamamını hesaba katar ve genellikle dikkatteki gecikmelere karşı daha dayanıklıdır. Pratik örnekler burada bulunur.

Merdiven prosedürleri

Belirli bir merdiven prosedürünü gösteren diyagram: Dönüştürülmüş Yukarı/Aşağı Yöntemi (1 yukarı/ 2 aşağı kuralı). İlk tersine çevirmeye (ihmal edilen) kadar basit yukarı/aşağı kuralı ve daha büyük bir adım boyutu kullanılır.

Merdivenler genellikle, tespit edilmesi kolay olan yüksek yoğunluklu bir uyaranla başlar. Yoğunluk daha sonra gözlemci bir hata yapana kadar azaltılır, bu noktada merdiven 'ters döner' ve yoğunluk, gözlemci doğru tepki verene ve başka bir geri dönüşü tetikleyene kadar arttırılır. Bu 'tersine çevirmelerin' sonuncusu için değerlerin ortalaması alınır. Farklı karar ve sonlandırma kurallarını kullanan birçok farklı merdiven prosedürü vardır. Basamak boyutu, yukarı/aşağı kuralları ve altta yatan psikometrik işlevin yayılması, bunların psikometrik işlevin neresinde birleştiklerini belirler. Merdivenlerden elde edilen eşik değerleri çılgınca dalgalanabilir, bu nedenle tasarımlarında dikkatli olunmalıdır. Garcia-Perez tarafından birçok farklı merdiven algoritması modellenmiş ve bazı pratik öneriler sunulmuştur.

Daha yaygın merdiven tasarımlarından biri (sabit basamak boyutlarında) 1-yukarı-N-aşağı merdivendir. Katılımcı arka arkaya N kez doğru yanıt verirse, uyaran yoğunluğu bir adım boyutunda azalır. Katılımcı yanlış bir yanıt verirse, uyaran yoğunluğu bir boyut kadar artırılır. Tüm çalışmaların ortalama orta noktasından bir eşik tahmin edilir. Bu tahmin, asimptotik olarak doğru eşiğe yaklaşır.

Bayes ve maksimum olabilirlik prosedürleri

Bayesian ve maksimum olasılık (ML) uyarlamalı prosedürler, gözlemcinin bakış açısından merdiven prosedürlerine benzer şekilde davranır. Ancak bir sonraki yoğunluk seviyesinin seçimi farklı şekilde çalışır: Her gözlemci yanıtından sonra, bu ve önceki tüm uyaran/yanıt çiftlerinden yola çıkarak, eşiğin nerede olduğuna dair olasılık hesaplanır. Maksimum olabilirlik noktası daha sonra eşik için en iyi tahmin olarak seçilir ve bir sonraki uyaran o seviyede sunulur (çünkü o seviyedeki bir karar en fazla bilgiyi ekleyecektir). Bir Bayesian prosedüründe, hesaplamaya ayrıca bir önceki olasılık da dahil edilir. Merdiven prosedürleriyle karşılaştırıldığında, Bayesian ve ML prosedürlerinin uygulanması daha fazla zaman alır ancak daha sağlam olduğu kabul edilir. Bu türden iyi bilinen prosedürler Quest, ML-PEST ve Kontsevich & Tyler'ın yöntemidir.

Büyüklük tahmini

Prototip durumda, insanlardan uyaranın büyüklüğü ile orantılı olarak sayılar atamaları istenir. Sayılarının geometrik araçlarının bu psikometrik işlevi, genellikle sabit, tekrarlanabilir üslü bir kuvvet yasasıdır . Bağlamlar yasayı ve üssü değiştirebilse de, bu değişiklik de istikrarlı ve tekrarlanabilir. Bir uyarıcıyı eşleştirmek için sayılar yerine diğer duyusal veya bilişsel boyutlar kullanılabilir ve yöntem daha sonra "büyüklük üretimi" veya "çapraz modalite eşleştirme" haline gelir. Sayısal büyüklük tahmininde bulunan bu boyutların üsleri, büyüklük üretiminde bulunan üsleri tahmin eder. Büyüklük tahmini, Likert tarafından tutum ölçeklerinde madde olarak kullanılanlar gibi kategorik çapaların sınırlı aralığı nedeniyle, genellikle psikofiziksel işlev için çoklu kategori yanıtlarından daha düşük üsler bulur .

Ayrıca bakınız

Notlar

Referanslar

  • Steingrimsson, R.; Luce, RD (2006). "Küresel psikofiziksel yargıların bir modelinin ampirik değerlendirmesi: III. Psikofiziksel işlev ve yoğunluk filtrelemesi için bir form". Matematiksel Psikoloji Dergisi . 50 : 15–29. doi : 10.1016/j.jmp.2005.11.005 .

Dış bağlantılar

  • Bağlantı merdiven yöntemi hakkında bir animasyon ile bir tez projesi hakkında Alman web sitesi (Yukarı Dönüştürülmüş / Aşağı staricase Metodu)