Name: measuring auditory thresholds with staircase testing
Uploaded: 2023-04-30T06:47:35.000Z
Duration: 6 min 48 s
Channel: JoVE

K12 Standards

new-york-state-science-learning-standards

New York State Science Learning Standards

High School

Physical Science

HS. Waves and Electromagnetic Radiation

HS-PS4-5.

the-staircase-procedure-for-finding-a-perceptual-threshold

The Staircase Procedure for Finding a Perceptual Threshold

فئة 1. المحفزات والمعدات
<ol>
	<li>ستتطلب هذه التجربة جهاز كمبيوتر مزود ببرامج تجريبية أساسية بالإضافة إلى مجموعة من سماعات الرأس وغرفة اختبار هادئة نسبيا (عزل الصوت ليس ضروريا).</li>
	<li>ستكون المحفزات في التجربة نغمات بترددات 1 كيلو هرتز و 2 كيلو هرتز و 3 كيلو هرتز و 4 كيلو هرتز و 5 كيلو هرتز و 6 كيلو هرتز. السمع البشري هو الأفضل ضمن نطاق التردد هذا.</li>
	<li>وخلال التجربة، سيتغير حجم النغمات بشكل تكيفي في نطاق يتراوح بين 1 و40 ديسيبل، كما يتضح في سياق التصميم التجريبي، من أجل قياس الحد الأدنى من الحجم الذي يمكن إدراكه عند كل تردد من الترددات الستة.</li>
</ol>
&lt; p class = "jove_title" &gt;2. التصميم
<ol>
	<li>ستتضمن التجربة ست كتل ، واحدة لكل تردد من الترددات الستة. وذلك لأن العتبات البشرية ليست هي نفسها لجميع الترددات. بمعنى آخر ، سيتم قياس العتبة بشكل مستقل لكل تردد من الترددات الستة. وبالتالي سينتج التصميم التالي ستة برامج اختبار.</li>
	<li>قم ببرمجة التجربة لتقديم تردد معين أثناء كل تجربة.
	<ol>
		<li>في كل تجربة ، ستكون مهمة المشارك هي الإبلاغ عما إذا كانت قد سمعت النبرة المقدمة أم لا. استخدم المفتاح "Y" للإشارة إلى الردود "نعم"، والمفتاح "N" للإشارة إلى الردود "لا".</li>
		<li>ستبدأ التجربة دائما بنبرة منخفضة جدا - نغمة لا يجب على المشارك إدراكها. قم ببرمجة النغمة الأولى لتشغيل حجم 2 ديسيبل لمدة 200 مللي ثانية.</li>
		<li>عندما يتم إصدار رد "نعم" ، سيتم تخفيض مستوى الصوت في الإصدار التجريبي التالي بخطوة واحدة ، وكلما تم إنتاج رد "لا" ، سيتم زيادته بخطوة واحدة. وبالتالي من الممكن تصور التصميم التجريبي كمخطط انسيابي ، كما هو موضح في الشكل 1. سيتم تشغيل النغمات دائما لمدة 200 مللي ثانية لكل منها.</li>
		<li>قم بتضمين 30 تجربة في التجربة.</li>
		<li>للحفاظ على تفاعل المشارك بصريا ، اعرض الكلمات "نعم أم لا؟" على الشاشة بعد تشغيل كل نغمة.</li>
		<li>قم بإنشاء ستة برامج تجريبية مثل هذه ، واحد لكل تردد من الترددات الستة بين 1 و 6 كيلو هرتز.</li>
		<li>تأكد من أن البرنامج يخرج حجم النغمة المقدمة في كل تجربة ، والاستجابة التي قدمها المشارك.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
&lt; p class = "jove_content" fo: keep-together.within-page = "1" &gt;<img alt="الشكل 1" src="/files/ftp_upload/10231/10231fig1.jpg"> 
الشكل 1. مخطط انسيابي لتصميم تجربة باستخدام إجراء الدرج السمعي. تتضمن التجربة الأولى دائما نغمة يتم تشغيلها بحجم غير مسموع يبلغ 2 ديسيبل. نظرا لأنه يجب على المشارك عدم اكتشاف هذه النغمة، سيتم إعطاء رد "لا"، وسيتم زيادة مستوى الصوت في التجربة التالية بمقدار 1 ديسيبل (إلى 3 ديسيبل). كل تجربة (بما في ذلك و) بعد التجربة الثانية تسير بنفس التوجيه: إذا قدم المشارك إجابة "نعم"، يتم تقليل الحجم في الإصدار التجريبي التالي بمقدار dB 1. وإذا تم تقديم رد "لا"، يزداد الحجم في الإصدار التجريبي التالي بمقدار dB 1. ستشمل التجربة 30 تجربة لكل تردد.
&lt; p class = "jove_title" &gt;3. الإجراء
<ol>
	<li>لاحظ أنه يمكن للمرء أن يختبر نفسه بسهولة.</li>
	<li>قبل أن يضع المشارك سماعات الرأس ، اشرح التعليمات على النحو التالي:
	<ol>
		<li>"تم تصميم هذه التجربة لقياس عتبة السمع ، أنعم أو أهدأ صوت يمكنك إدراكه. في كل تجربة ، سيقوم الكمبيوتر بتشغيل نغمة من خلال سماعات الرأس ، وكل ما عليك فعله هو الضغط على المفتاح "Y" إذا سمعت النغمة ، أو المفتاح "N" إذا لم تفعل ذلك. لا بأس في الضغط على المفتاح "N". ستكون بعض النغمات ناعمة جدا ، ولا نتوقع منك أن تسمعها دائما. فقط قم بالرد بصدق وابذل قصارى جهدك. تتضمن التجربة ست كتل مع 30 تجربة لكل منها. يجب أن تستغرق جميع الكتل الست حوالي 10 دقائق فقط ، بما في ذلك فترات الراحة بينهما ".</li>
	</ol>
	</li>
	<li>عندما يكون المشارك جاهزا ، قم بتشغيل البرنامج الأول ، البرنامج الخاص بنغمة 1 كيلو هرتز.</li>
	<li>يمكنك مغادرة الغرفة أثناء إكمال المشارك للبرنامج. أغلق الباب إن أمكن لتقليل الضوضاء الخارجية.</li>
	<li>بعد اكتمال التجربة الأولى ، اسأل المشارك عما إذا كان لديها أي أسئلة. دعها تأخذ قسطا من الراحة لمدة 1-2 دقيقة ، وإزالة سماعات الرأس خلال هذا الوقت.</li>
	<li>الآن قم بتشغيل البرنامج لنغمات 2 كيلو هرتز.</li>
	<li>ثم كرر 3.4-3.6 حتى يتم اختبار جميع النغمات الست.</li>
</ol>
4. تحليل النتائج
<ol>
	<li>لتحليل النتائج ، قم بعمل جدول منفصل لكل تجربة من التجارب الست.</li>
	<li>الجدول هو الناتج الخام من البرنامج التجريبي. يجب أن يتضمن رقم التجربة وحجم النغمة المقدمة والرد الذي قدمه المشارك. يوضح الشكل 2 كيف سيبدو جزء من الجدول لأول 10 تجارب بنبرة 1 كيلو هرتز.</li>
</ol>
&lt; p class = "jove_content" fo: keep-together.within-page = "1" &gt;<img alt="الشكل 2" src="/files/ftp_upload/10231/10231fig2.jpg"> 
الشكل 2. عينة من جدول يتضمن المخرجات المطلوبة من تجربة الدرج السمعي. لاحظ أن البيانات التي تم الإبلاغ عنها هي لموضوع واحد (المسمى الموضوع #1) ولتردد واحد (1000 هرتز). ويتضمن الجدول ثلاثة أعمدة: رقم المحاكمة، وحجم النغمة المعروضة في تلك التجربة (بالديسيبل) والرد الذي قدمه المشارك.
<ol start="3">
	<li>تحقق للتأكد من أن برنامجك يعمل بشكل صحيح - أي أن الردود "نعم" أدت إلى انخفاض في مستوى الصوت ، وأن عدم وجود استجابات أدت إلى زيادة في الحجم.</li>
	<li>الآن ، قم بعمل رسم بياني: يجب أن يكون المحور X هو رقم التجربة ، ويجب أن يرسم المحور Y حجم النغمة المعروضة في تلك التجربة. يوضح الشكل 3 مثالا.</li>
</ol>
<img alt="الشكل 3" src="/files/ftp_upload/10231/10231fig3.jpg"> 
الشكل 3. عينة من النتائج من مشارك واحد وبنغمة واحدة. يرسم الرسم البياني حجم النغمة التي يتم تشغيلها ، بالديسيبل ، كدالة لرقم التجربة لكل تجربة من التجارب الثلاثين. النمط الرئيسي هو أن المشارك لا يستطيع سماع أي نغمة في التجارب القليلة الأولى ، مما ينتج عنه سلسلة من الردود "لا" ويؤدي إلى زيادة الحجم حتى يتم الوصول إلى العتبة السمعية. عند هذه النقطة ، ينتقل المشارك ذهابا وإيابا بين إجابات "لا" و "نعم" مما يسمح للباحث بتحديد المكان الذي تصبح فيه الأصوات قابلة للاكتشاف لأول مرة.
<ol start="5">
	<li>قم بإنشاء رسم بياني مثل هذا لكل نغمة.</li>
	<li>الآن متوسط الأحجام التي تم تشغيلها خلال التجارب العشر الأخيرة من التجربة لكل نغمة. القيمة التي تم الحصول عليها تسمى "عتبة الحجم".</li>
	<li>الشكل 4 هو مثال على عتبة الحجم كدالة للملعب.</li>
</ol>

أحد التطبيقات الأساسية لإجراء الدرج السمعي هو تقييم ضعف السمع. بالإضافة إلى الشيخوخة الطبيعية ، يمكن أن تحدث ضعف السمع بسبب تلف الأذن الداخلية وتلف الدماغ والمرض. في كثير من الأحيان ، يؤثر ضعف السمع على ترددات معينة أكثر من غيرها. يمكن استخدام طريقة الدرج لتحديد ما إذا كان الشخص يعاني من ضعف السمع بشكل خاص ضمن نطاق تردد ضيق ، مما يشير إلى ضعف السمع الناجم عن أكثر من الشيخوخة الطبيعية. يوضح الشكل 6 عتبات السمع لضعاف السمع يبلغ من العمر 60 عاما مقارنة بشخص يبلغ من العمر 60 عاما غير ضعيف. يعاني الفرد الضعيف...

إجراء الدرج لإيجاد عتبة إدراكية

المصدر: مختبر جوناثان فلومباوم - جامعة جونز هوبكنز 
الفيزياء النفسية هي اسم لمجموعة من الأساليب في علم النفس الإدراكي المصممة من أجل ربط الكثافة الفعلية للمنبهات بشدتها الإدراكية. يتضمن أحد الجوانب المهمة للفيزياء النفسية قياس العتبات الإدراكية: ما مدى سطوع الضوء حتى يتمكن الشخص من اكتشافه؟ ما مدى قلة الضغط المطبق على الجلد الذي يمكن اكتشافه؟ ما مدى نعومة الصوت وما زال مسموعا؟ بعبارة أخرى ، ما هي أصغر كميات التحفيز التي يمكن أن يشعر بها البشر؟ إجراء الدرج هو تقنية فعالة لتحديد العتبة الإدراكية للشخص. 

سيوضح هذا الفيديو الأساليب القياسية لتطبيق إجراء الدرج من أجل تحديد العتبة السمعية للشخص ، أي الحد الأدنى من الحجم اللازم لإدراك النغمة.

الهدف من إجراء الدرج هو جلب المشارك إلى مستوى الصوت الذي بالكاد يمكنه سماع نغمة. ويتحقق ذلك من خلال الحث على سلسلة من الردود ب "لا" في التجارب القليلة الأولى. بمجرد إنتاج إجابة "نعم" ، فإن الهدف هو الحفاظ على مستوى الصوت الذي تم تشغيله قريبا من الحجم الذي أثار أول "نعم". يتم ذلك عن طريق خفض مستوى الصوت كلما تم إعطاء إجابة "نعم". ينتج عن هذا نمطا يرتفع فيه الحجم بشكل مطرد في التجارب القليلة الأولى ، ثم الهضاب ، ويبقى في نطاق ضيق حتى نهاية التجربة ، كما هو موضح في الشكل 3. الاتجاه المركزي لهذا النطاق الضيق هو مقياس العتبة....

Source: Laboratory of Jonathan Flombaum&#8212;Johns Hopkins University
Psychophysics is the name for a set of methods in perceptual psychology designed in ...

يهتم أحد فروع علم النفس الإدراكي - الفيزياء النفسية - بربط المنبه الفعلي مقارنة بشدته المتصورة. تماما مثل المستويات الفعلية ، يمكن قياس المستويات الإدراكية: مدى سطوع الضوء حتى يتم ملاحظته ، أو مدى نعومة الصوت حتى يتم سماعه. على سبيل المثال ، قد لا يسمع شخص ينتظر تقديم العشاء أنه جاهز إذا كان في قاعدة الدرج. عليهم أن يتسلقوا بضع خطوات قبل أن يسمعوا أي شيء ، وربما حتى بضع خطوات أخرى لتفسير الأصوات. هذا التعديل الديناميكي هو المفهوم الكامن وراء إجراء الدرج ، حيث يمكن تحديد الحد الأدنى للشدة الملحوظة بشكل موثوق عن طريق زيادة أو خفض مقدار التحفيز. يوضح هذا الفيديو كيفية تصميم وتنفيذ إجراء الدرج ، وتحديدا لقياس العتبات السمعية - الحد الأدنى من الحجم اللازم لإدراك النغمة. في هذه التجربة ، يتم تقديم النغمات من خلال سماعات الرأس بستة ترددات أو درجات مختلفة: 1 كيلو هرتز - كل ذلك ضمن نطاق السمع البشري. بالنظر إلى أن عتبنا ليست متماثلة عبر جميع الترددات ، يتم استخدام ست كتل لاختبار كل واحدة بشكل مستقل. وفي كل فدرة، يقدم التردد بإيجاز لمدة ms 200 بأحجام تتراوح بين dB 2 × 40. يتم تشغيل النغمة الأولى بأقل مستوى صوت يبلغ 2 ديسيبل ، وهو مستوى لا يجب أن يدرك المشارك. إذا كان الأمر كذلك، زيادة مستوى الصوت في الإصدار التجريبي التالي بمقدار 1 ديسيبل. من ناحية أخرى ، إذا كان ملحوظا ، ينخفض الحجم بمقدار واحد. يتم تكرار هذا الإجراء لمدة 30 تجربة - مما يؤدي إلى تغييرات تشبه الدرج في الحجم. المتغير التابع هو المشاركون؟ الردود - سواء سمعوا النغمة أم لا. ثم يتم دمج هذه المعلومات مع بيانات شدة الحجم لتحديد عتبة الحجم الإدراكي عند كل تردد. لبدء التجربة ، قم بتحية المشارك في المختبر واجعله يجلس بشكل مريح أمام الكمبيوتر. اشرح تعليمات المهمة: في كل تجربة ، سيقوم الكمبيوتر بتشغيل نغمة من خلال سماعات الرأس ، وبعد ذلك سيطلب منك الضغط على مفتاح "Y" إذا سمعت النغمة أو "N" إذا لم تسمع النغمة. اسمح للمشارك بوضع سماعات الرأس ، وبدء التجارب المرتبطة بنغمة 1 كيلو هرتز ، ثم اترك الغرفة. بعد اكتمال الكتلة الأولى المكونة من ستة ترددات ، عد إلى الغرفة واطلب من المشارك إزالة سماعات الرأس. أجب عن أي أسئلة قد تكون لديهم وامنحهم استراحة لمدة دقيقتين. عندما يحين الوقت ، اطلب من المشارك إعادة تشغيل سماعات الرأس لبدء التجارب المتعلقة بالنغمة التالية. كرر الخطوات حتى يتم اختبار جميع النغمات الست. لتحليل النتائج، قم بإنشاء جدول بيانات منفصل لكل نغمة من النغمات التي تم اختبارها، مع عمود لرقم التجربة ومستوى الصوت واستجابات المشارك. خلال التجارب القليلة الأولى ، تحقق من أنهم استجابوا بسلسلة من اللايات ، مما يشير إلى أن النغمات كانت غير مسموعة في البداية ، والتي كان من المفترض أن تؤدي بعد ذلك إلى زيادة مستوى الصوت حتى يتم الوصول إلى العتبة السمعية. بعد التحقق، قم برسم بياني لمستوى الصوت الذي يتم تشغيله في كل إصدار تجريبي من كل كتلة كما هو موضح هنا بمقدار 1 كيلو هرتز. عند الوصول إلى العتبة السمعية ، لاحظ أن المشارك انتقل ذهابا وإيابا بين إجابات "لا" و "نعم" ، مما يسمح بتحديد الأصوات التي أصبحت قابلة للاكتشاف لأول مرة. الاتجاه المركزي لهذا النطاق الضيق هو مقياس العتبة. لحساب عتبة مستوى الصوت في كل نغمة، قم بحساب متوسط آخر 10 تجارب لكل كتلة وقم برسم النتائج. لاحظ كيف يميل هذا إلى الزيادة مع زيادة التردد. بمعنى آخر ، كانت النغمات منخفضة النبرة أسهل في الاستماع من النغمات عالية النبرة ، ويرجع ذلك إلى خصائص الاهتزاز لخيوط وعظام الأذن. الآن بعد أن أصبحت على دراية بهذه الطريقة الفعالة لإيجاد العتبات الإدراكية ، دعنا نلقي نظرة على كيفية استخدامها لفحص التدهور الحسي في الشيخوخة الطبيعية والتعرض للأداء الصاخب. تم استخدام إجراء الدرج من قبل الباحثين لفحص كيفية تغير عتبات السمع مع تقدم البشر في العمر. بشكل عام ، وجدوا أن عتبات الحجم زادت مع تقدم الناس في السن. أي أنه بالنسبة للأفراد الذين تبلغ أعمارهم 60 عاما ، يجب أن يكون الصوت عالي التردد أعلى بأربعة أضعاف ما يمكن سماعه من قبل أولئك الذين يبلغون من العمر 20 عاما. باستخدام طرق مماثلة ، قارن الباحثون أيضا عتبات الحجم للأشخاص ذوي السمع الطبيعي بأولئك الذين يعانون من إعاقات لتحديد طبيعة العجز. تأثرت ترددات محددة ، مثل 4 و 5 كيلو هرتز ، في حين أن البعض الآخر كان طبيعيا ، مما يشير إلى أن المرض أو الضرر هو السبب وليس الشيخوخة. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن استخدام هذا النهج لتقييم عواقب أنواع مختلفة من التجارب على الجهاز السمعي. على سبيل المثال ، استخدمت الدراسات نهج العتبة لتقييم آثار سماع موسيقى الهيفي ميتال الصاخبة أثناء الحفلة الموسيقية. عندما اختبر الباحثون الأشخاص قبل حضور حفلة موسيقية مباشرة ، وبعد نصف ساعة ، وجدوا أن المعادن الثقيلة زادت من عتبة الصوت للأصوات. وبالتالي ، يمكن لموسيقى الروك أن تجعلك ضعيفا في السمع! لقد شاهدت للتو فيديو JoVE على إجراء الدرج. الآن يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية تصميم مهمة عتبة إدراكية وتشغيل التجربة ، بالإضافة إلى تحليل النتائج وتقييمها. شكرا للمشاهدة!

Education

JoVE Science Education

Psychology

علم النفس

Sensation and Perception

الإحساس والإدراك

measuring auditory thresholds with staircase testing

Psychophysics studies how the physical strength of a stimulus relates to what people actually perceive. It focuses on perceptual thresholds, which are the smallest amounts of stimulation a person can sense. Examples include the brightness needed to see a light, the pressure needed to feel touch, and the softness of a sound that can still be heard.

The staircase procedure is an efficient method for finding a perceptual threshold. Here, the stimulus is adjusted step by step based on a person’s response. The method helps identify when a signal first becomes detectable.

This demonstration uses hearing as the example and measures auditory threshold. Auditory threshold is the minimum volume needed for a tone to be perceived. The standard staircase procedure shown here provides a clear way to test that threshold in perceptual psychology.

Measuring Auditory Thresholds with Staircase Testing

measuring-auditory-thresholds-with-staircase-testing

color afterimages

Color Opponency and Afterimages

Color afterimages show how the brain uses opponent color signals to process vision. Human color vision can separate millions of hues, even though it depends on fairly simple hardware. A key part of that ability comes from an opponent system in the brain. In an opponent system, the presence of one kind of color signal is treated as evidence for the absence of another. The absence of one signal can also count as evidence for the other. For example, some brain cells respond when blue is present...

finding your blind spot and perceptual filling-in

finding-your-blind-spot-and-perceptual-filling-in

How the Brain Fills In the Blind Spot

The blind spot is a gap in vision created by the retina and optic nerve. The retina contains light-sensitive cells that detect light and send signals to the brain through the optic nerve, a bundle of neural fibers. In each retina, there is one area in the periphery where these outputs collect and the optic nerve exits. That spot has no photosensitivity, so light that lands there does not create a signal. This means humans have a blind spot, or a place in the visual field where incoming stimuli...

perspectives on sensation and perception

Sensory Illusions in Perception

Sensation and perception explain how the brain turns sensory signals into what we see, hear, feel, and taste. Sensation is the process of transducing signals from sensory organs, such as the eyes. Perception is how the brain interprets those messages. This field has a long history that reaches back to the 19th century. During that time, scientists made major progress in understanding the properties of light and how they connect to the visual system. Those findings helped shape modern ideas...

motion-induced blindness

Visual Awareness Through Motion Illusion

Visual awareness and motion-induced blindness show how the brain shapes what people see. In visual perception and sensation, what appears in the world is not a direct copy of physical reality. People may miss real objects, see things that are not there, or see them in a distorted way. Scientists use the word awareness to mean what people actually perceive. To study awareness, vision researchers often rely on illusions and misperceptions. These cases help reveal how the brain builds experience...

the rubber hand illusion

Body Mapping and the Rubber Hand Illusion

The Rubber Hand Illusion shows how the brain builds a map of the body in space. This body map helps people reach for objects, walk without hitting obstacles, and sit down without missing a chair. It depends on proprioception, which is the brain's sense of where the limbs are based on control and feedback signals. The brain does not rely on proprioception alone. It also uses vision, touch, and even sound to represent body parts in space. The classic illusion, first described by Botvinick and...

the ames room

How the Ames Room Warps Depth

The Ames Room is a visual illusion that changes how people judge depth and size. It is built to show how the brain uses assumptions to recover three-dimensional space from a two-dimensional image on the retina. The retina is the light-sensitive tissue inside the human eye. Light from objects in the world reflects onto the retina and creates patterns of stimulation. Objects that are side-by-side in the world usually create side-by-side stimulations on the retina. Distance is harder to recover,...

inattentional blindness

Visual Attention and Missed Objects

Visual attention helps determine which parts of the visual world the brain processes and how well it processes them. Because attention is limited, people cannot take in everything at once, even when an object is right in front of them. Researchers began showing this effect in the 1960s. Ulrich Neisser demonstrated that people can miss visible objects when their attention is distracted. Later, in the 1980s and 1990s, Arien Mack and Irvin Rock built on that work and developed a simple way to...

spatial cueing

Measuring Visual Attention with Cues

Visual attention is the limited ability to focus on some information while ignoring other stimuli in the environment. It is studied in many senses, including vision, hearing, touch, taste, and smell. Researchers most often examine it in vision because it is easy to test with controlled displays. A common method is the spatial cueing paradigm. In this task, a cue appears to guide attention toward one location, and researchers measure what happens when attention is focused there instead of...

the attentional blink

Measuring Visual Attention Lapses

Visual attention is needed to recognize a stimulus. Early in vision, objects are not seen as whole objects. They are processed as features such as lines, corners, texture changes, color, and light. Attention helps later processing combine those features into something the brain can identify. This makes attention a major topic in vision research. A key question is how people sustain attention over time. Sustained attention means keeping focus from moment to moment. It takes effort, especially...

crowding

Peripheral Vision and Letter Crowding

Peripheral vision and letter crowding are shown in this high school science video. The lesson connects how the eye samples light with why objects are harder to recognize at the edge of vision. Human vision depends on light-sensitive neurons in the back of the eye called the retina. These neurons are rods and cones, named for their shapes. They are not spread evenly across the retina. The center region, called the macula, has a dense pack of cones. Cones are especially concentrated in the...

the inverted-face effect

Face Recognition and Upside-Down Faces

Face recognition is a specialized part of human perception. It often feels effortless, but it actually depends on complex and intensive processing. The brain uses dedicated networks to detect faces and tell them apart.

the mcgurk effect

How Lip Reading Shapes Speech Perception

Speech perception depends on both hearing and vision. In many face-to-face conversations, the mouth gives strong visual clues about what a person is saying. Those clues can help the brain sort out speech sounds that are hard to hear clearly. This reliance on visual input is one reason spoken language is easier to understand when the speaker’s face is visible and close up. The mouth can sometimes provide better information than the sound alone. When the brain combines what it sees with what it...

just-noticeable differences

Measuring Size Changes with JND

Psychophysics studies how physical changes become neural signals and mental ideas about magnitude. A key idea in this field is the just-noticeable difference, or JND. A JND is the smallest change people can perceive. Size is a clear way to study JND. Small changes in a child’s height may go unnoticed from day to day. After a longer absence, such as a return from sleep-away camp or a visit after many weeks, those same small changes can seem obvious because they have added up. Researchers...

the staircase procedure for finding a perceptual threshold

Psychophysics studies how the physical strength of a stimulus relates to what people actually perceive. It focuses on perceptual thresholds, which are the smallest amounts of stimulation a person can sense. Examples include the brightness needed to see a light, the pressure needed to feel touch, and the softness of a sound that can still be heard. The staircase procedure is an efficient method for finding a perceptual threshold. Here, the stimulus is adjusted step by step based on a person’s...

object substitution masking

Visual Masking with Object Substitution

Visual masking describes cases where one image is presented, but an observer does not perceive it because a second image appears. In vision science, this kind of interference helps researchers study how the brain selects and stores visual information. Object substitution masking is a surprising form of visual masking. It became an important topic in vision research after it was discovered relatively recently, around 1997, by Enns and Di Lollo. The effect has been studied because it shows that...

sensation and perception

This collection delves into a variety of procedures to study how the brain processes our complex sensory world and solves problems confronting conscious awareness and visual, tactile, and auditory perception. 

Learn how psychophysics uses the staircase procedure to measure perceptual thresholds, including the minimum volume needed to hear a tone.

Measuring Auditory Thresholds with Staircase Testing | JoVE K12

Life Science

Structure and Function

HS-LS1-2.

Jonathan Flombaum

Overview

Experimental Design

Running the Experiment

Representative Results

Applications

Summary

Travelling Waves

A wave is a disturbance that propagates from its source, repeating itself periodically, and is typically associated with simple harmonic motion. ...

Wave Parameters

The simplest mechanical waves are associated with simple harmonic motion and repeat themselves for several cycles. These simple harmonic waves can be ...

Equations of Wave Motion

Mathematically, the motion of a wave can be studied using a wavefunction. Consider a string oscillating up and down in simple harmonic motion, having a ...

Graphing the Wave Function

Consider the wave equation for a sinusoidal wave moving in the positive x-direction. The wave equation is a function of both position and time. From the ...

/files/media/science-education/science-education-thumbs/14721.jpg

Velocity and Acceleration of a Wave

A wave propagates through a medium with a constant speed, known as a wave velocity. It is different from the speed of the particles of the medium, which ...

Speed of a Transverse Wave

The speed of a wave depends on the characteristics of the medium. For example, in the case of a guitar, the strings vibrate to produce the sound. The ...

/files/media/science-education/science-education-thumbs/14722.jpg

problem-solving-tuning-of-a-guitar-string

Problem-Solving: Tuning of a Guitar String

In the case of stringed instruments like the guitar, the elastic property that determines the speed of the sound produced is its linear mass density or ...

/files/media/science-education/science-education-thumbs/14744.jpg

Kinetic and Potential Energy of a Wave

All forms of waves carry energy; this is directly visualized in nature. For instance, the waves of earthquakes are so intense that they can shake huge ...

Energy and Power of a Wave

The total energy associated with a wavelength is the sum of the potential energy and the kinetic energy. The average rate of energy transfer associated ...

Interference and Superposition of Waves

When two waves of the same nature occur in the same region simultaneously, they result in interference. Interference of waves implies that the net effect ...

Reflection of Waves

When a wave travels from one medium to another, it gets reflected at the boundary of the second medium. A common example of this is when a person yells at ...

Propagation of Waves

When a wave propagates from one medium to another, part of it may get reflected in the first medium, and part of it may get transmitted to the second ...

Standing Waves

Sometimes waves do not seem to move; rather, they just vibrate in place. Unmoving waves can be seen on the surface of a glass of milk kept in a ...

/files/media/science-education/science-education-thumbs/12783.jpg

Modes of Standing Waves - I

A close look at earthquakes provides evidence for the conditions appropriate for resonance, standing waves, and constructive and destructive interference. ...

/files/media/science-education/science-education-thumbs/12784.jpg

Modes of Standing Waves: II

The starting point for expressing the modes of standing waves is understanding the boundary conditions that the waves must follow. The boundary conditions ...

/files/media/science-education/science-education-thumbs/14723.jpg

Sound Waves

Sound waves can be thought of as fluctuations in the pressure of a medium through which they propagate. Since the pressure also makes the medium&#39;s ...

Sound as Pressure Waves

Sound waves, which are longitudinal waves, can be modeled as the displacement amplitude varying as a function of the spatial and temporal coordinates. As ...

/files/media/science-education/science-education-thumbs/14724.jpg

Perception of Sound Waves

The human ear is not equally sensitive to all frequencies in the audible range. It may perceive sound waves with the same pressure but different ...

Speed of Sound in Solids and Liquids

Most solids and liquids are incompressible&#8212;their densities remain constant throughout. In the presence of an external force, the molecules tend to ...

Speed of Sound in Gases

The speed of sound in a gaseous medium depends on various factors. Since gases constitute molecules that are free to move, they are highly compressible. ...

Shock Waves

While deriving the Doppler formula for the observed frequency of a sound wave, it is assumed that the speed of sound in the medium is greater than the ...

Echo

The human ear cannot distinguish between two sources of sound if they happen to reach within a specific time interval, typically 0.1 seconds apart. More ...

/files/media/science-education/science-education-thumbs/14729.jpg

Use mathematical representations to support a claim regarding relationships among the period, frequency, wavelength, and speed of waves traveling and transferring energy (amplitude, frequency) in various media.

HS-PS4-1.

Using GIS to Investigate Urban Forestry

Source: Laboratories of Margaret Workman and Kimberly Frye - Depaul University
Urban forests broadly include urban parks, street trees, landscaped ...

Evaluate questions about the advantages of using a digital transmission and storage of information.

HS-PS4-2.

concept-of-resonance-and-its-characteristics

Concept of Resonance and its Characteristics

If a driven oscillator needs to resonate at a specific frequency, then very light damping is required. An example of light damping includes playing piano ...

/files/media/science-education/science-education-thumbs/12772.jpg

Sound Waves: Resonance

Resonance is produced depending on the boundary conditions imposed on a wave. Resonance can be produced in a string under tension with symmetrical ...

Sound Waves: Interference

Sound waves can be modeled either as longitudinal waves, wherein the molecules of the medium oscillate around an equilibrium position, or as pressure ...

Interference: Path Lengths

Consider two sources of sound, that may or may not be in phase, emitting waves at a single frequency, and consider the frequencies to be the same.
Two ...

/files/media/science-education/science-education-thumbs/14727.jpg

The Wave Nature of Light

The nature of light has been a subject of inquiry since antiquity. In the seventeenth century, Isaac Newton performed experiments with lenses and prisms ...

The Electromagnetic Spectrum

The electromagnetic spectrum consists of all the types of electromagnetic radiation arranged according to their frequency and wavelength. Each of the ...

The Quantum-Mechanical Model of an Atom

Shortly after de Broglie published his ideas that the electron in a hydrogen atom could be better thought of as being a circular standing wave instead of ...

Quantum Numbers

It is said that the energy of an electron in an atom is quantized; that is, it can be equal only to certain specific values and can jump from one energy ...

Interference and Diffraction

Source: Yong P. Chen, PhD, Department of Physics &#38; Astronomy, College of Science, Purdue University, West Lafayette, IN
Interference and diffraction ...

Photoelectric Effect

Source: Yong P. Chen, PhD, Department of Physics &#38;&#38; Astronomy, College of Science, Purdue University, West Lafayette, IN
Photoelectric effect ...

Reflection and Refraction

Source: Derek Wilson,&#160;Asantha Cooray, PhD, Department of Physics &#38; Astronomy, School of Physical Sciences, University of California, Irvine, CA
...

Evaluate the claims, evidence, and reasoning behind the idea that electromagnetic radiation can be described either by a wave model or a particle model (quantum theory), and that for some situations one model is more useful than the other.

HS-PS4-3.

Electric Charge in a Magnetic Field

Source: Andrew Duffy, PhD, Department of Physics, Boston University, Boston, MA
This experiment duplicates J.J. Thomson's famous experiment at the end of ...

Electromagnetic Fields

Electric fields generated by static charges, often referred to as electrostatic fields, are characteristically different from electric fields created by ...

Electromagnetic Waves

James Clerk Maxwell formulated a single theory combining all the electric and magnetic effects scientists knew during that time, calling the phenomena his ...

Electromagnetic waves are categorized according to their wavelengths and frequencies, giving the electromagnetic spectrum. These waves are classified as ...

Plane Electromagnetic Waves I

The existence of combined electric and magnetic fields that propagate through space as electromagnetic (EM) waves is the most significant prediction of ...

Plane Electromagnetic Waves II

Consider a plane wavefront traveling in position x-direction with a constant speed. This wavefront can be utilized to obtain the relationship between ...

propagation-speed-of-electromagnetic-waves

Propagation Speed of Electromagnetic Waves

Electromagnetic waves are consistent with Ampere&#39;s law. Assuming there is no conduction current Ampere&#39;s law is given as:


Consider a plane ...

Electromagnetic Waves in Matter

Electromagnetic waves can travel in the vacuum as well as in matter. For example light, which is an electromagnetic wave, can travel through air, water, ...

Energy Carried By Electromagnetic Waves

Anyone who has used a microwave oven knows there is energy in electromagnetic waves. Sometimes, this energy is obvious, such as in the summer sun&#39;s ...

Intensity Of Electromagnetic Waves

The energy transport per unit area per unit time, or the Poynting vector, gives the energy flux of an electromagnetic wave at any specific time. For a ...

Momentum And Radiation Pressure

An object absorbing an electromagnetic wave would experience a force in the direction of propagation of the wave. This force occurs because ...

Cardiac Magnetic Resonance Imaging

Source: Frederick W. Damen and Craig J. Goergen, Weldon School of Biomedical Engineering, Purdue University, West Lafayette, Indiana
In this video, high ...

an-introduction-to-drosophila-melanogaster

An Introduction to Drosophila melanogaster

Drosophila melanogaster, also known as the fruit fly, is a powerful model organism widely used in biological research that has made significant ...

an-introduction-to-the-zebrafish-danio-rerio

An Introduction to the Zebrafish: Danio rerio

Zebrafish (Danio rerio) are small freshwater fish that are used as model organisms for biomedical research. The many strengths of these fish include their ...

Evaluate the validity and reliability of claims in published materials of the effects that different frequencies of electromagnetic radiation have when absorbed by matter.

HS-PS4-4.

Measuring Auditory Thresholds with Staircase Testing

Description

Transcript

More videos by Standards