Differentielle Wahrnehmbarkeitsschwelle
Quelle: Labor von Jonathan Flombaum, Johns Hopkins University
Psychophysik ist ein Zweig der Psychologie und Neurowissenschaften, die versucht zu erkl…
1. Ausrüstung
- 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
- 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:
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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
- 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.
- Sitz des Teilnehmers vor dem Test Computer und erklären die Aufgabe wie folgt:
- 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?
- 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
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
Wie viel genau muss sich etwas ändern, damit ein Unterschied wahrgenommen wird?
Denken Sie zum Beispiel an kleine Kinder, die schnell wachsen und täglich größer werden. Es ist jedoch oft schwierig, subtile Veränderungen zu bemerken, vor allem, wenn sie immer noch Schwierigkeiten haben, einen Basketball zu erreichen.
Über einen viel längeren Zeitraum wird ihr Wachstumsschub mehr als wahrnehmbar; In der Tat kann die Menge enorm erscheinen! Diese Höhenunterschiede fallen erst nach einer Weile auf, weil die kleinen Unterschiede im Alltag zu gering sind, um wahrnehmbar zu sein.
Die minimale, aber wahrgenommene Menge ist die gerade wahrnehmbare Differenz, die in diesem Beispiel die kleinste Menge an Wachstum ist, die bemerkt wird.
Dieses Video zeigt einen Standardansatz zur Messung eines gerade wahrnehmbaren Unterschieds in der Formgröße. Wir besprechen nicht nur die Schritte, die erforderlich sind, um ein Experiment zu entwerfen und durchzuführen, sondern wir erklären auch, wie die Daten analysiert und die Ergebnisse interpretiert werden, um zu beschreiben, wie gering eine Flächenänderung sein muss, um wahrgenommen zu werden.
In diesem Experiment werden den Teilnehmern kurz zwei verschiedene Kreise gezeigt, die in ihrer Größe variieren, und sie sind gezwungen zu wählen, welcher größer ist.
Bei jedem Versuch wird immer einer mit dem gleichen Umfang präsentiert, während der andere variiert wird. Dieser Ansatz wird als Methode des konstanten Stimulus bezeichnet.
In diesem Fall ist der konstante Stimulus so ausgelegt, dass er einen Radius von 10 px hat und sich zufällig entweder auf der linken oder rechten Seite des Bildschirms befindet. Im Gegensatz dazu hat der andere Kreis, der als Vergleichsreiz bezeichnet wird, einen Radius, der zwischen 5 und 9 und zwischen 11 und 15 px variiert.
Bei diesen 10 Möglichkeiten wird der Vergleichsreiz auf jeder Seite 10 Mal gezeigt, was insgesamt 200 Versuche ergibt. Die abhängige Variable wird als der Stimulus aufgezeichnet, der als der größere gewählt wurde.
Von den Teilnehmern wird erwartet, dass sie richtig wählen, wenn sie einen Größenunterschied zwischen den beiden Reizen wahrnehmen. Wenn die Shapes jedoch näher am Umfang und unterhalb des gerade wahrnehmbaren Unterschieds liegen, wird eine Abnahme der Leistung prognostiziert.
Um das Experiment zu beginnen, begrüßen Sie den Teilnehmer im Labor. Erklären Sie mit ihnen bequem vor dem Computer die Aufgabenanweisungen: Auf dem Bildschirm steht das Wort "Bereit?", bis sie die Leertaste drücken.
Beobachten Sie, wie zwei blaue Reize erscheinen, und weisen Sie den Teilnehmer an, anzugeben, welcher Reiz er für größer hielt, indem er die Taste "L" für die linke und "R" für die Antworten auf der rechten Seite drückt. Erinnern Sie sie daran, dass sie raten sollten, wenn sie sich nicht sicher sind, welcher größer ist.
Nachdem Sie alle Fragen des Teilnehmers beantwortet haben, verlassen Sie den Raum. Erlauben Sie ihnen, alle 200 Versuche in einem Zeitraum von 5 Minuten abzuschließen. Wenn sie fertig sind, kehren Sie in den Raum zurück und danken Sie ihnen für die Teilnahme an dem Experiment.
Um die Daten zu analysieren, rufen Sie zunächst die programmierte Ausgabedatei ab, in der die Antworten der einzelnen Teilnehmer erfasst wurden. Werfen Sie schnell einen Blick auf die Daten, um sicherzustellen, dass die Leistungen vernünftig waren, nämlich dass die Genauigkeit nahezu perfekt war, wenn die Größen der Vergleichsstimuli 5 und 15 px betrugen.
Fügen Sie als Nächstes der Ausgabetabelle eine Spalte mit dem Namen "Genauigkeit" hinzu, um zu bestimmen, ob die aufgezeichneten Antworten richtig sind oder nicht. Vergleichen Sie die gegebenen mit den korrekten Antworten für alle Studien. Verwenden Sie die folgende IF-Anweisung, um eine 1 zu registrieren, wenn die gegebene Antwort richtig war, und 0, wenn sie falsch war.
Fügen Sie nun der Tabelle eine weitere Spalte mit der Bezeichnung "Anteil der Vergleichsantworten" hinzu. Vergleichen Sie die Spalte 'Vergleichsposition' mit 'Antwort' und verwenden Sie eine neue IF-Anweisung, um eine '1' zu markieren, wenn der Vergleichsstimulus gewählt wurde, oder eine '0', wenn der konstante Kreis gewählt wurde.
Um die Ergebnisse zu visualisieren, erstellen Sie ein Streudiagramm mit der Größe des Vergleichs auf der X-Achse und dem Anteil, in dem er auf der Y-Achse als größer ausgewählt wurde. Erinnern Sie sich daran, dass der konstante Stimulus immer einen Radius von 10 px hatte, weshalb fast nie Stimuli mit 5 oder 6 px Radien gewählt wurden und immer solche mit 14 oder 15 gewählt wurden.
Bei einem Radius von 9 oder 11 px gestaltete sich der Vergleich schwieriger und die Teilnehmer machten oft Fehler. Tatsächlich war die Leistung auf Zufallsniveau, was darauf hindeutet, dass Unterschiede nicht wahrgenommen wurden.
Um die gerade wahrnehmbare Differenz zu berechnen, nehmen Sie die Vergleichsgröße, die in 75 % der Fälle gewählt wurde, in diesem Fall einen Radius von 12, abzüglich der Vergleichsgröße, die in 25 % der Fälle gewählt wurde - Radius von 8 - und dividieren Sie das Ergebnis durch 2, um eine Antwort von 2 px zu erhalten.
Mit anderen Worten, die Radien der Kreise müssen sich um mindestens 2 px unterscheiden, damit ihre Größe genau wahrgenommen werden kann.
Nun, da Sie mit gerade noch wahrnehmbaren Unterschieden in der Wahrnehmung von visuellen Objekten vertraut sind? Schauen wir uns an, wie dieses Paradigma in neurophysiologischen Studien verwendet wird, um zu untersuchen, wie das Gehirn reagiert, und in anderen Verhaltenssituationen, wie z. B. der Unterscheidung zwischen Fettwerten in Lebensmitteln.
Forscher haben untersucht, wie einzelne Neuronen im visuellen Kortex die physikalischen Eigenschaften der Welt kodieren, wie zum Beispiel Objekte? Größen.
Mit elektrophysiologischen Aufzeichnungstechniken, die Feuermuster in Verbindung mit der Reizpräsentation messen, fanden die Forscher heraus, dass Neuronen, die empfindlich auf die Größe reagieren, manchmal auf die gleiche Weise auf Objekte reagieren, die tatsächlich unterschiedlich groß sind.
Das ist der Grund, warum JND nur knapp wahrnehmbar sind: Manchmal erzeugen die relevanten Reize im Gehirn tatsächlich ununterscheidbare Effekte.
Darüber hinaus haben die Forscher eine Aufgabe mit nur spürbaren Unterschieden verwendet, um individuelle Schwellenwerte für den Nachweis von Fettkonzentrationen in Lebensmitteln zu charakterisieren.
Sie fanden heraus, dass Personen mit einem höheren Body-Mass-Index einen höheren, gerade wahrnehmbaren Unterschied oder eine höhere Schwelle benötigten, bevor sie Fettsäuren in den Proben schmeckten. Diese Ergebnisse könnten zu neuen Ansätzen führen, um den übermäßigen Fettkonsum zu begrenzen.
Sie haben gerade die Einführung von JoVE in die gerade spürbaren Unterschiede gesehen. Jetzt sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie Sie das Experiment entwerfen und ausführen sowie wie Sie die Ergebnisse analysieren und bewerten.
Danke fürs Zuschauen!
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Q1: What is a just-noticeable difference in psychology?
A just-noticeable difference (JND) is the minimal amount of change in a stimulus that a person can perceive. For example, children grow daily but changes go unnoticed until weeks pass and growth becomes obvious. JND represents the threshold where small accumulated changes finally become perceptible to the human sensory system.
Q2: How does the method of constant stimulus work in JND experiments?
The method of constant stimulus presents one unchanging reference stimulus alongside a comparison stimulus that varies. Participants judge which is larger, with the constant stimulus maintaining a fixed size while the comparison stimulus changes across trials. This forced-choice paradigm reveals the threshold where participants can reliably detect differences between stimuli.
Q3: How do you calculate a just-noticeable difference from experimental data?
To calculate JND, identify the comparison size chosen 75% of the time and subtract the size chosen 25% of the time, then divide by two. For example, if a 12-pixel radius was chosen 75% of the time and an 8-pixel radius 25% of the time, the JND equals (12 − 8) ÷ 2 = 2 pixels, indicating the minimum perceptible difference.
Q4: Why do neurons in the visual cortex sometimes respond identically to different-sized objects?
Neurons sensitive to size sometimes produce indistinguishable firing patterns for objects that are actually different sizes. This neural limitation explains why JNDs are just-barely-noticeable: the brain's relevant stimuli can generate identical neural responses even when physical properties differ slightly, creating a perceptual threshold.
Q5: What does accuracy data reveal about perception near the just-noticeable difference?
When comparison stimuli are far from the constant stimulus size, accuracy is near perfect. However, near the JND threshold—such as 9 or 11 pixels compared to a 10-pixel constant—performance drops to chance level, indicating participants cannot reliably perceive differences and are essentially guessing.
Q6: How have researchers applied JND tasks to study fat detection in food?
Researchers used just-noticeable-differences tasks to measure individual thresholds for detecting fat concentrations. They found that individuals with higher body mass index required greater JND thresholds before tasting fatty acids, suggesting potential approaches to limit excess fat consumption through personalized dietary interventions.
Q7: What is psychophysics and how does it relate to just-noticeable differences?
Psychophysics explains how physical quantities translate into neural firing and mental representations of magnitude. JND research addresses core psychophysical questions: How much must something change to be perceivable? Researchers measure JND across sensory domains—brightness, loudness, and size—using forced-choice paradigms to establish perceptual thresholds.