Overview
ソース: ジョナサン ・ Flombaum 講座-ジョンズ ・ ホプキンス大学
心理物理学は、知覚心理学の刺激の実際の強度をその知覚強度に関連するために設計されている一連のメソッドの名前です。心理物理学の 1 つの重要な側面を含む知覚閾値の測定: どのように明るい光がそれを検出することができる人のためする必要がありますが?どのように少し圧力が皮膚に適用、検出不可能ですか。音をどのソフトが、まだ聞いたことか。別の言い方をすれば、人間が感じることができる刺激の最小量は?階段手順は人の知覚的しきい値を識別するための効率的な方法です。
このビデオでは、人の聴覚閾値、音が知覚されるために必要な最小限のボリュームを識別するために階段のプロシージャを適用する標準的な方法を示します。
Procedure
1 刺激および装置
- この実験は、ヘッドフォンと比較的静かな実験室 (防音は必要ではありません) のセットと同様、基本的な実験的ソフトウェアを搭載したコンピューターが必要です。
- 実験では刺激は 1 kHz、2 kHz、3 kHz、4 kHz、5 kHz と 6 kHz の周波数の音になります。人間の聴覚は、この周波数範囲内で最適です。
- 実験の過程で、トーンのボリュームの変化となる適応 1 に 40 dB の範囲で各六つの周波数で最小限の知覚ボリュームを測定するために、実験的なデザインのコンテキストで明確になります。
2. デザイン
- 実験 6 周波数のそれぞれの六つのブロックが含まれます。これ人間のしきい値はすべての頻度のための同じではないためにです。つまり、閾値測定されますない個別ごとに六つの周波数。次のデザインはこのように六つのテスト プログラムを生成します。
- それぞれ試用期間中に特定の周波数を表示するテストをプログラムします。
- それぞれの試験参加者のタスクことでしょうレポート提示音を聞いたかどうか。「はい」応答を示す 'Y' キーと応答は 'No' を n ' キーを使用します。
- 実験は参加者が認識しなければならない非常に低いボリュームのトーン-1 で常に始まります。プログラム最初のトーンを 200 ms のために遊んだ 2 dB のボリュームを持っています。
- 次回の公判でボリュームが 1 つのステップで引き下げられる 'はい' 応答が生成されるたびに、'いいえ' 応答が生成されるたびに 1 つのステップによって増加されます。図 1に示すようにこうしてフロー チャートとして実験的なデザインを視覚化することが可能です。トーンは、200 ms の持続期間のために常に再生されます。
- 実験では 30 の試験があります。
- 各音を演奏後視覚的に従事している関係者を保つためには、表示画面に、単語 ' はいまたは No?'。
- 1、6 kHz の間六つの周波数ごとに 1 つ、このような六つの実験的プログラムを生成します。
- プログラムの出力は各試験と応答指定参加者に提示音のボリュームを必ず。
図 1。聴覚階段のプロシージャを使用して実験の設計のためのフロー チャート。最初の試験には常に 2 dB の聞こえない音量で再生音が含まれます。参加者はそのトーンを検出する必要があります、ので 'いいえ' 応答が与えられると次の試行でボリューム (3 dB) に 1 dB 増加されます。すべての試験 (を含むと) 同じディレクティブに進める 2 番目: 次回の公判でボリュームは 1 dB 低減、参加者によって「はい」応答を指定すると、場合。Db の 1 次の試行で出来高が増加する場合は 'No' の応答を指定すると、.実験 30 試験頻度が含まれます。
3。 手順
- 1 つは、彼または彼女自身に簡単にテストすることができます注意してください。
- 参加者は、ヘッドフォンに置く、前に、とおり指示を説明します。
- 「この実験はあなた聴覚のしきい値、感知できる柔らかいまたは最も静かな音を測定するために設計されています。各試験でコンピューターがヘッドフォンから音を再生されそうでない場合、音を聞いた場合は、キーを押します 'Y' または 'n' キーは、すべてを行う必要があります。それは 'n' キーを押して大丈夫です。トーンのいくつかは非常に柔らかくなるし、我々 は常にそれらを聞くことを期待しないでください。ただ正直なところ、返信し、最善を尽くします。実験には、30 の試験で 6 ブロックが含まれています。すべての六つのブロックだけならない間に休憩を含め、約 10 分。」
- 参加者は準備ができて、最初のプログラムの 1 kHz のトーンの 1 つを起動します。
- 参加者にはプログラムが完了するまで、部屋を出ることがあります。外部からのノイズを最小限に抑えるため可能であればドアをシャット ダウンします。
- 実験が完了した後、最初、彼女は質問を持っているかを参加者に求めます。1-2 分、この時間の間にヘッドフォンの取り外しのための休憩を取らせてください。
- 2 kHz トーンをプログラムを実行します。
- 3.4 3.6 を繰り返してすべての六つのトーンをテストされています。
4. 分析結果
- 結果の分析、各六つの実験の別のテーブルを作る。
- テーブルは、実験的なプログラムからの未加工出力です。それは、試行数、表示、音のボリューム、応答指定参加者を含める必要があります。図 2は、1 kHz のトーンで最初 10 の試験のため、テーブルの一部の外観を示しています。
図 2。聴覚階段実験からの必要な出力が含まれているテーブルのサンプル。報告されたデータが 1 つのサブジェクト (件名 #1 という)、単一周波数 (1000 Hz) ことに注意してください。テーブルには 3 つの列が含まれています: 試行数、その錯誤 (dB) の参加者によって与えられた応答に表示されるトーンのボリューム。
- あなたのプログラムが正常に動作することを確認する-すなわち、'はい' 応答量の減少につながったといいえレスポンス生成のボリュームが増加します。
- 今すぐ、グラフを作る: 試験番号をする必要があります、x 軸と y 軸は、その試験について音のボリュームをプロットします。図 3は、例を示します。
図 3.シングル トーンと単一の参加者からの結果のサンプルです。30 試験の各試験の数の関数として dB では、再生音のボリュームのグラフがプロットします。主なパターンは、'いいえ' 応答のシリーズを生産し、聴覚のしきい値に達するまでボリュームの増加を求める参加者は、任意の最初のいくつかの試験でのトーンを聞くことができないことです。その時点で、参加者は 'No' 間に前後移動し、位置を指定音最初識別するために研究者を許可する応答が検出可能になる 'はい'。
- 各トーンのこのようなグラフを生成します。
- 各音の実験の最後の 10 の試験中に再生ボリューム今平均一緒に。得られる値は「ボリュームしきい値」と呼ばれる
- 図 4 は、ピッチの関数としてボリュームのしきい値の例です。
知覚心理学の 1 つのブランチ-心理-刺激はその強度と比較して実際の関連と懸念しています。
同じように実際のレベル、知覚的ものが測定することができます: どのように明るい光は観察されるべきそれのためにする必要がありますまたはどのようにソフト音は聞かれるべきそれのためにすることができます。
たとえば、階段のベースである場合、準備が待っている夕食に誰かは聞いていない可能性があります。彼らは何かを聞くし、音を解釈するいくつかの詳細が多分前にいくつかの手順を登らなければなりません。
この動的な調整は、最小値が強度を確実に刺激量の上下を踏んで決定できますを気づいた階段手順の背後にある概念です。
このビデオは、設計および聴覚閾値を測定するために具体的には、階段のプロシージャを実装する方法を示します-音が知覚されるために必要な最低限のボリューム。
この実験では、トーンが六つの異なる周波数またはピッチでヘッドフォンを通じて提示される: 1-6 kHz-すべての人間の聴覚範囲。
私たちのしきい値がない同じすべての周波数で、六つのブロックはそれぞれを個別にテストされます。各ブロックの頻度は 2-40 dB までのボリュームで 200 ms の簡潔に提示されます。
最初のトーンは、2 dB、参加者が認識しなければならないレベルの低いボリュームで再生されます。場合は、1 dB ステップで次の試験のボリュームが増加します。
その一方で、それが顕著な場合、ボリュームは 1 減少します。30 試験のためこの手順が繰り返される — ボリュームの階段のような変更を伴います。
従属変数は、参加者の応答-かどうか彼らはトーンを聞いたか。この情報は、各周波数の知覚ボリュームのしきい値を決定するボリューム強度データと結合されます。
実験を開始、ラボで参加者を迎えるため、快適にコンピューターの前に座ってもらいます。タスクの手順を説明する: コンピューターが、後にそうでない場合、トーンまたは 'n' を聞いた 'Y' キーを押すよう求めがヘッドフォンの音を果たすそれぞれの試験。
ヘッドホンを装着、1 kHz のトーンに関連する試験を開始する参加者を許可して、部屋を出る。
6 周波数の最初のブロックが完了した後、部屋に戻り、ヘッドフォンを削除する参加者を求めます。可能性があります、それらの 2 分休憩を与える質問に答えます。
次の音に関連する試験を開始戻るにヘッドフォンを入れて参加者は、時に時間です。手順を繰り返して、すべての六つのトーンをテストされています。
結果を分析、トーンのそれぞれの個別のデータ テーブルを生成するには、と、テスト試行数、ボリューム レベル、および参加者の応答の列。
確認最初のいくつかの試験の間に、べきであるように求めているボリュームの増加聴覚のしきい値に到達するまで開始時に音が聞こえないされたことを示す、彼らは no のシリーズと答えた。
次の検証、1 kHz のためここで示すように、各ブロックの各裁判で再生ボリュームをグラフします。
聴覚閾値に達したときは、参加者は 'No' の前後移動し、鳴るものの最初の識別は、応答が検出可能となった 'Yes' に注意してください。この狭い範囲の中心的な傾向は、しきい値の尺度です。
各トーンでボリュームのしきい値を計算するには、すべてのブロックの最後の 10 の試験の平均し、結果をグラフ化します。観察の間隔と増加する傾向がこれいかに増加したか。つまり、低音域の音は甲高いより、フィラメントの振動性状と耳の骨により聞くことが簡単だった
今、あなたは知覚閾値を見つけることのこの手法に精通しているが、正常な老化と大声での公演への暴露の感覚低下を調べるに使用する方法を見てみましょう。
階段のプロシージャを調べる研究者によって使用されていますどのように聴覚人間年齢に応じてしきい値を変更します。一般に、彼らは人々 がより古くなるので、ボリュームのしきい値が増加したことを発見しました。つまり、個人は、60 歳、それとして 4 回の大声が必要な高周波音は 20 歳は、人によって聞こえないことになります。
同様のメソッドを使用して、研究者はまた、赤字の性質を識別するために聴覚障害がある方の人のボリュームのしきい値を比較しました。特定の周波数が影響を受けたなど 4、5 kHz で正常、他の人であったに対しその病気または損傷を示唆している原因である、エージングではないです。
さらに、アプローチは、聴覚系の経験の様々 な種類の結果を評価するために使用できます。たとえば、研究では、コンサート中に大声での重金属音楽の効果を評価するのにしきい値アプローチを使用しています。
研究者は、人々 をテストしたコンサートや半分の時間後に参加の直前に、その重金属サウンド ボリュームのしきい値を増加したと思った。したがって、ロック ・ ミュージックが、聴覚のハードことができます!
ちょうど階段のプロシージャのゼウスのビデオを見た。今知覚閾タスクを設計し、実験の実行と同様、分析および結果を査定方法のよい理解が必要です。
見てくれてありがとう!
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Results
階段のプロシージャの目的は、彼らはちょうどやっとトーンを聞くことができるボリュームに参加者をもたらすことです。これは、一連の最初のいくつかの試験で「いいえ」応答をプロンプトによって達成されます。「はい」応答を生成すると、一度目標は 'はい' 最初の誘発に近い再生ボリュームを保つことです。これは 'はい' 応答が与えられるたびにボリュームを下げることによって。これは、ボリュームが最初のいくつかの試験で着実に上昇し、その後、高原、図 3 に見られるように、実験の終了までの狭い範囲で残りのパターンを生成します。この狭い範囲の中心的な傾向は、しきい値の尺度です。図 3 約 6 dB のしきい値に達したことは明らかです。ボリュームの平均を計算するしきい値を計算する一般的な方法は、実験の最後の 10 の試験中に再生。図 3 の場合に作品を平均 6.1 dB を。
周波数の異なる六つのトーンを得られた結果、視認性のしきい値は、(何がピッチを呼びますが) 周波数によって異なりますが 1 つ見ることができます。高い甲高い音が聞く音のものを下げるよりも困難です。これを視覚的に確認する 1 kHz のトーンのようなちょうどテスト実験では, 六つの色調にそれぞれのボリュームのしきい値のプロット-図 4 に示すように。表示されるデータは、単一の参加者、20 歳です。主なパターンは、低周波音より高い周波数の音も聞くことが簡単ということです。これは振動のフィラメントと人間の耳の中の骨の性質から始まる、聴覚系の構造のため発生する人間のヒアリングの事実。
図 4。周波数の関数としてボリュームがしきい値。表示されるデータは、単一の参加者は、年齢 20 歳。人間の聴覚系の構造のためサウンドと低い周波数-どのような通俗の言葉でと呼ばれる低いピッチまたは深いは容易により高い周波数 (甲高い) の音を聴く。高周波音が聞こえる、大きなボリュームがかかります。
確かに、人の年齢格差低・高周波音増加です。図 5 は、40 歳と 60 歳のしきい値と図 4 に示すように 20 歳の主題のための聴覚閾値をグラフ化します。一般に、人々 がより古くなるのでしきい値を増やします。しかし、またより高い周波数の音は低周波音よりも聞いてかなり困難になります。
図 5。周波数および年齢の機能としてボリュームのしきい値。一般に、ボリュームのしきい値は、人の年齢として増加します。さらに、低、高周波音の間の格差が大きくなります。約 60 歳を高齢者の誰かに聞こえるが、高周波音はほぼ 4 倍はできるだけ大声で 20 歳を高齢者の誰かが聞こえないことにあろうことを必要があります。
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Applications and Summary
聴覚階段のプロシージャの主な用途の一つは、聴覚障害を調べることです。正常な老化、を超えて聴覚障害は、内耳、脳損傷, や病気への損傷によって引き起こされることができます。難聴は多くの場合、他の人よりも特定の周波数に影響を与えます。ステアケース法は、誰かが通常より老化による聴覚障害を示唆する狭い周波数範囲内で特に難聴を所有しているかどうかを決定する使用できます。障害者健常者 60 年前と比較して 60 歳の公聴会の図 6のグラフの聴覚閾値。障害者個々 に 4 と 5 kHz の聴力損失が苦しんでいるは、これらの周波数で非常に高い聴覚閾値によって示される。そうでなければ、障害の個人は年齢一致するコントロールへ同様に実行します。
図 6。聴覚障害者個人 (60 歳) のためのボリュームのしきい値は、健常者の年齢と一致すると比較します。難聴は多くの場合は、周波数領域の部分のみを影響します。障害者個々 のここに示されて苦しむ重度障害非常に高いしきい値-4 と 5 khz ですが年齢をマッチさせた対照と比較して通常の場合表示されます。
このアプローチは、聴覚系の経験の様々 な種類の結果を評価するためにも使用できます。たとえば、研究は、コンサートでの大声での重金属音楽を聴いての効果を評価するのにしきい値のアプローチを使用しています。1科学者はコンサート、および半分の後の時間に出席する前にだけ人々 をテストしました。当然と言えますが、重金属は特に 6 hz ロック音楽は、難聴のことができますの範囲での音のボリュームのしきい値を増加!
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References
- Drake-Lee, A. B. (1992). Beyond music: auditory temporary threshold shift in rock musicians after a heavy metal concert. Journal of the royal society of medicine, 85(10), 617-619.
