Diferenças notáveis
Fonte: Laboratório de Jonathan Flombaum - Universidade Johns Hopkins
Psicofísica é um ramo da psicologia e neurociência que tenta explicar como as qua…
1. Equipamento
- Para este experimento, use um software de implementação de computador e experimento, como o E-Prime, ou um ambiente de programação como MATLAB ou PsychoPy.
2. Estímulos e Design de Experimentos
- Este experimento envolverá ensaios repetidos com o mesmo design básico. Dois discos aparecerão na tela simultaneamente, um no lado esquerdo e outro à direita. Um sempre será maior do que outro, e a tarefa será usar uma tecla para selecionar a maior. Os detalhes são os seguintes:
- Programe o experimento para desenhar um disco azul com um raio de 10 px. O disco aparecerá em cada ensaio do experimento, centrado no display verticalmente, e centrado horizontalmente na metade esquerda ou direita do display. Usar um estímulo que parece inalterado em cada ensaio é às vezes chamado de método de estímulo constante. Refere-se apenas ao fato de que um dos dois estímulos em cada ensaio é sempre o mesmo. O disco azul de 10 px é, portanto, o estímulo constante.
- Em frente ao estímulo constante em cada ensaio, exiba outro disco azul. Este disco é chamado de estímulo de comparação. Terá um raio entre 5 e 9 e entre 11 e 15 px. São 10 possibilidades totais. No experimento, inclua 10 ensaios cada para cada um dos 20 estímulos de comparação possíveis. Então o experimento envolverá 200 testes.
- Exibir os dois estímulos na tela por 200 ms, seguido por uma tela que diz apenas 'Qual foi o L/R maior?' A Figura 1 esquematiza a sequência de eventos em cada ensaio.
- As respostas-chave 'L' indicarão que o objeto esquerdo era maior, e as respostas-chave 'R' designarão que a direita foi percebida como maior.
- Certifique-se de que o programa produz os seguintes dados importantes em uma tabela: o número de ensaio, o tamanho do estímulo de comparação, a posição de tela do estímulo de comparação, a resposta correta e a resposta dada pelo participante. A Figura 2 mostra uma amostra de tal tabela de dados.
Figura 1. Uma representação esquemática de um único teste de escolha forçada em um experimento para medir a diferença just-perceptível (JND) para o tamanho do círculo. Primeiro, uma tela pronta solicita aos participantes que um teste começará. Em seguida, dois discos azuis aparecem no display, lado a lado. Eles permanecem presentes por apenas 200 ms, momento em que o display solicita ao participante uma resposta. A tecla 'L' é usada para indicar o objeto à esquerda e a tecla 'R' para indicar o objeto à direita.
Figura 2. Uma tabela de saída de amostra de um experimento JND de escolha forçada. As colunas relatam os dados relevantes do programa experimental.
3. Executando o experimento
- Recrute uma participante, e quando ela chegar ao laboratório diga a ela que fará um simples experimento sobre a percepção da forma. Então tenha seu consentimento completo informado.
- Sente o participante em frente ao computador de teste e explique a tarefa da seguinte forma:
- Cada teste deste experimento envolverá a mesma sequência básica de eventos. Primeiro, você verá a palavra "Pronto?" na tela. Pressione a barra espacial quando estiver pronto para começar o julgamento. Nesse ponto, dois discos azuis aparecerão em ambos os lados da tela muito brevemente. Quando eles desaparecem, o visor lerá 'Qual era maior, L/R?' Seu trabalho é informar qual dos dois discos parecia maior para você, o da direita ou o do lado esquerdo da tela. Há 200 testes no experimento, mas eles são curtos. Todo o experimento deve levar menos de cinco minutos. Você tem alguma pergunta?
- Depois de responder a qualquer pergunta, inicie o programa experimental e deixe o participante começar. Deixe-a na sala de testes tranquila até que o experimento esteja completo.
4. Análise dos resultados
- Para analisar os resultados, a primeira coisa a fazer é determinar quais respostas estavam corretas e quais estavam incorretas. Adicione uma coluna à tabela de saída de dados para esses fins. Compare a resposta dada e a resposta correta, marcando a coluna final com um 1 quando a resposta dada estava correta e 0 quando não estava.
- Procure rapidamente ter certeza de que o desempenho foi sensato - que o participante estava em ou quase perfeita precisão quando a comparação era de 5 e 15 px, diferenças grandes o suficiente em comparação com 10 que nenhum erro deveria ter sido feito.
- Agora adicione outra coluna à tabela de dados, chamada "Proporção de Respostas C". Na coluna, observe se a comparação ou a constante foi escolhida pelo participante. Se o objeto de comparação for escolhido, marque um 1 na coluna. Se a constante foi escolhida, marque um 0.
- Agora, para cada tamanho de comparação, calcule a fração do tempo em que a comparação foi selecionada como maior pelo participante. Para estímulos de comparação de 5, o número deve ser próximo de 0, e para estímulos de comparação de 15 deve ser próximo de 1.
- Para visualizar os resultados, gráfico-os da seguinte forma: Faça gráfico de dispersão, com o tamanho da comparação no eixo x e a proporção de vezes que foi escolhido no eixo y. Vai parecer algo parecido com o da Figura 3.
Figura 3. Resultados de um experimento de escolha forçada para encontrar o JND para raio de círculo. Plotado é a proporção de tempo que o estímulo de comparação foi selecionado como maior (pelo participante) em função do tamanho do estímulo de comparação. O estímulo constante sempre teve um raio de 10 px.
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Exatamente quanto algo precisa mudar para que uma diferença seja percebida?
Pense, por exemplo, em crianças pequenas que crescem rapidamente - ficando mais altas diariamente. No entanto, muitas vezes é difícil notar mudanças sutis, especialmente se eles ainda lutam para alcançar uma bola de basquete.
Em um período muito mais longo, seu surto de crescimento torna-se mais do que perceptível; Na verdade, a quantidade pode parecer enorme! Essas mudanças na altura só são percebidas após um lapso porque as pequenas diferenças do dia-a-dia são muito pequenas para serem perceptíveis.
A quantidade mínima, mas percebida, é a diferença apenas perceptível, que, para este exemplo, é a menor quantidade de crescimento notada.
Este vídeo demonstra uma abordagem padrão para medir uma diferença perceptível no tamanho da forma. Não apenas discutimos as etapas necessárias para projetar e executar um experimento, mas também explicamos como analisar os dados e interpretar os resultados, descrevendo o quão pequena é a mudança na área necessária para ser percebida.
Neste experimento, os participantes são brevemente mostrados a dois círculos diferentes que variam em tamanho e são forçados a escolher qual é o maior.
Durante cada tentativa, um é sempre apresentado com a mesma circunferência, enquanto o outro é variado. Essa abordagem é chamada de método de estímulo constante.
Nesse caso, o estímulo constante é projetado para ter um raio de 10 px e localizado aleatoriamente no lado esquerdo ou direito da tela. Em contraste, o outro círculo, chamado de estímulo de comparação, terá um raio que varia entre 5 e 9 e entre 11 e 15 px.
Dadas essas 10 possibilidades, o estímulo de comparação é mostrado 10 vezes de cada lado, para um total de 200 tentativas. A variável dependente é registrada como qual estímulo foi escolhido para ser o maior.
Espera-se que os participantes escolham corretamente se perceberam uma diferença de tamanho entre os dois estímulos. No entanto, quando as formas estão mais próximas em circunferência e abaixo da diferença perceptível, prevê-se que o desempenho diminua.
Para iniciar o experimento, cumprimente o participante no laboratório. Com eles sentados confortavelmente em frente ao computador, explique as instruções da tarefa: A tela terá a palavra "Pronto?" até que eles pressionem a barra de espaço.
Observe como dois estímulos azuis aparecem e instrua o participante a indicar qual estímulo ele achava que era maior pressionando a tecla 'L' para respostas do lado esquerdo e 'R' para respostas do lado direito. Lembre-os de que devem adivinhar se não tiverem certeza de qual é o maior.
Depois de responder a quaisquer perguntas que o participante possa ter, saia da sala. Permita que eles concluam todos os 200 testes em um período de 5 minutos. Quando terminarem, volte para a sala e agradeça por participarem do experimento.
Para analisar os dados, primeiro recupere o arquivo de saída programado que capturou as respostas de cada participante. Dê uma olhada rápida nos dados para ter certeza de que os desempenhos eram sensatos - ou seja, quando os tamanhos dos estímulos de comparação eram 5 e 15 px, a precisão era quase perfeita.
Em seguida, adicione uma coluna à tabela de saída chamada 'Precisão' para determinar se as respostas registradas estão corretas ou não. Compare as respostas dadas com as respostas corretas para todos os ensaios. Use a seguinte instrução IF para registrar um 1 quando a resposta dada estava correta e 0 quando estava incorreta.
Agora, adicione outra coluna à tabela, rotulada 'Proporção de respostas de comparação'. Compare a coluna 'Posição de comparação' com 'Resposta' e use uma nova declaração IF para marcar um '1' quando o estímulo de comparação foi escolhido ou um '0' se o círculo constante foi escolhido.
Para visualizar os resultados, faça um gráfico de dispersão com o tamanho da comparação no eixo x e a proporção de vezes que ela foi escolhida como sendo maior no eixo y. Lembre-se de que o estímulo constante sempre teve um raio de 10 px, razão pela qual os estímulos com raios de 5 ou 6 px quase nunca foram escolhidos e aqueles com 14 ou 15 foram sempre escolhidos.
Com um raio de 9 ou 11 px, a comparação era mais difícil e os participantes frequentemente cometiam erros. De fato, o desempenho estava no nível do acaso, sugerindo que as diferenças não estavam sendo percebidas.
Para calcular a diferença apenas perceptível, pegue o tamanho da comparação que foi escolhido 75% do tempo, neste caso um raio de 12, menos o tamanho da comparação que foi escolhido 25% do tempo - raio de 8 - e divida o resultado por 2 para uma resposta de 2 px.
Em outras palavras, os raios dos círculos precisam diferir em pelo menos 2 px para que seus tamanhos sejam percebidos com precisão.
Agora que você está familiarizado com as diferenças perceptíveis na percepção de objetos visuais? Vejamos como esse paradigma é usado em estudos neurofisiológicos para explorar como o cérebro responde e em outras situações comportamentais, como distinguir entre os níveis de gordura nos alimentos.
Os pesquisadores investigaram como os neurônios individuais no córtex visual codificam as propriedades físicas do mundo, como objetos? Tamanhos.
Usando técnicas de registro eletrofisiológico que medem padrões de disparo em conjunto com a apresentação de estímulos, os pesquisadores descobriram que os neurônios sensíveis ao tamanho às vezes respondem da mesma maneira a objetos que são realmente de tamanhos diferentes.
É por isso que os JND são quase imperceptíveis: às vezes, no cérebro, os estímulos relevantes realmente produzem efeitos indistinguíveis.
Além disso, os pesquisadores usaram uma tarefa de diferenças apenas perceptíveis para caracterizar limiares individuais para detectar concentrações de gordura nos alimentos.
Eles descobriram que indivíduos com um índice de massa corporal mais alto exigiam uma diferença mais alta apenas perceptível, ou um limite mais alto, antes de provar os ácidos graxos nas amostras. Esses resultados podem levar a novas abordagens para limitar o consumo excessivo de gordura.
Você acabou de assistir à introdução de JoVE às diferenças perceptíveis. Agora você deve ter uma boa compreensão de como projetar e executar o experimento, bem como analisar e avaliar os resultados.
Obrigado por assistir!
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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.