Summary
Psychofysica is essentieel voor de studie van perceptie verschijnselen door middel van sensorische informatie. Hier presenteren we een protocol voor het uitvoeren van een taak van de gedwongen-keuze twee-interval zoals dit is geïmplementeerd in een vorig verslag over menselijke Psychofysica waar deelnemers naar schatting van de duur van visuele, auditieve of audiovisuele intervallen van aperiodieke treinen van pulsen.
Abstract
Wij bieden een procedure voor een Psychofysica experiment bij de mens op basis van een eerder beschreven paradigma gericht te karakteriseren van de perceptuele duur van intervallen binnen het bereik van milliseconden van de visuele, akoestische en audiovisuele aperiodieke treinen van zes pulsen. In deze taak bestaat elk van de proeven uit twee opeenvolgende intramodal intervallen, waar de deelnemers druk op de pijltoets-omhoog om te melden dat de tweede prikkel langer dan de verwijzing duurde of de pijltoets-omlaag om aan te geven anders. De analyse van de resultaten van het gedrag in psychometrische functies van de waarschijnlijkheid van de schatten van de vergelijking-stimulans voor langer dan de verwijzing, worden als een functie van de vergelijking-intervallen. Kortom, we vooraf een manier voor het implementeren van standaard programmering software maken visuele, akoestische en audiovisuele prikkels, en voor het genereren van de taak van een twee-interval gedwongen-keuze (2IFC) door het leveren van prikkels door lawaai-blokkerende hoofdtelefoon en een de computermonitor.
Introduction
Het doel van dit protocol is te brengen van een procedure voor een standaard experiment op Psychofysica. Psychofysica is de studie van perceptie verschijnselen door de maatregel van gedrags reacties, ontlokte door sensorische input1,2,3. Menselijke Psychofysica is meestal een goedkope en essentiële tool uit te voeren in imaging of neurofysiologische experimenten4. Echter, het is nooit gemakkelijk om te selecteren van de meest geschikte psychofysische methode uit velen die bestaan, en de selectie enigszins afhankelijk van ervaring en voorkeur. Niettemin, we raden beginners beschikbaar methodologieën grondig herzien om te leren over selectie criteria5,6,7. Hier bieden we een procedure voor het uitvoeren van een taak van de 2IFC, die veel onderzoekers vaak gebruikt voor het bestuderen van de perceptuele processen zoals werken geheugen8, besluit maken9,10, of tijd perceptie11 , 12 , 13.
Om de lezers langs de methode, opnieuw wij een verslag op de perceptuele duur van visual (V), auditief (A), en de audiovisuele (AV) intervallen van aperiodieke opeenvolgingen van pulsen. Als een aperiodieke interval discriminatie (hulp) taak13zullen we verwijzen naar deze taak. Wanneer u probeert om te beschrijven dit paradigma in Psychofysica jargon, zou het een discriminatie van klasse-A type-1, prestatiegerichte, criterium-afhankelijke taak die gebruikmaakt van een niet-adaptieve methode van de constanten en een model van de tangens hyperbolicus (tanh) te Bereken een differentiële drempel. Zelfs wanneer dergelijke een karakterisering klinkt enigszins verstrikt, zal wij gebruiken om de lezer aan bepaalde algemene aspecten van Psychofysica, hopen te besluit criteria voorzien in nieuwe experimenten en misschien zelfs de mogelijkheid van aanpassing van het huidige protocol bij andere behoeften.
Elke psychofysische experiment, zoals een 2IFC taak, vereist de uitvoering van prikkels, een taak, een methode, een analyse en een meting6. Het doel is het verkrijgen van de psychometrische functie die beter rekeningen voor de gemeten prestaties14. Een taak van de 2IFC bestaat voor te leggen aan de deelnemers, die naïef met het doel van het experiment zijn, proeven van twee opeenvolgende stimuli. Na het vergelijken van de prikkels, verslag zij van de resultaten door het selecteren van één en slechts één, uit twee mogelijke reacties die beter aansluit bij hun perceptie.
Met stimuli verwijzen we naar technische overwegingen over de zintuiglijke modaliteit bestudeerde. Een klasse-A-experiment bestaat uit de vergelijking van stimuli voor de dezelfde modaliteit binnen een proces, terwijl de klasse-B experimenten omvatten cross-modal vergelijkingen. Andere essentiële overwegingen over prikkels bevatten hun uitvoering, zoals de technische manieren van modulerende stimuli binnen een vereiste bereik. Bijvoorbeeld, als we vinden het alleen merkbaar verschil (JND) tussen twee flutter frequenties op de huid15trillen willen, moeten we een precisie stimulator voor het genereren van frequenties binnen de grenzen van flutter (d.w.z., 4-40 Hz). Het dynamische bereik van de technische elementen is met andere woorden, afhankelijk van het dynamische spectrum van elke zintuiglijke modaliteit.
Het selecteren van een taak is over de perceptuele fenomeen bestudeerd. Bijvoorbeeld, vinden of twee prikkels dat hetzelfde of gelijkwaardig zijn, zich beroepen op verschillende hersenen mechanismen dan die oplossing als een stimulans langer of korter zijn dan een referentie16 (zoals in het paradigma van de steun is). Intrinsiek, definieert prikkels selectie het type van de verkregen antwoorden. Type-1-experimenten, soms nauw verwant aan de zogenaamde prestaties experimenten, omvatten juist of een onjuist reacties. In tegenstelling, produceert een type-2 experiment (of uiterlijk experiment) vooral kwalitatieve antwoorden die afhangen van de criteria van de deelnemer en niet van enig expliciet opgelegde criterium; met andere woorden, criterium-onafhankelijke experimenten. Het is opmerkelijk dat 2IFC antwoord op taakverzoek criterium afhankelijk zijn, omdat, in elke proef, de standaard stimulus (ook wel base of verwijzing stimulans genoemd) vormt het criterium waarvan de vergelijking van perceptie afhankelijk is.
De methode kan verwijzen naar drie dingen; Ten eerste kan verwijzen naar het mechanisme voor het selecteren van het bereik van stimuli om te testen of, met andere woorden, naar een reeds bekende bereik van variabiliteit van de prikkel, in tegenstelling tot de adaptieve methoden gericht om het assortiment17. Deze adaptieve zaken wordt aanbevolen voor het snel vinden van detectie en discriminatie drempels en voor minimale proef herhalingen18. Adaptieve methodes zijn ook optimaal voor proefprojecten. De tweede definitie van een methode is de omvang van stimuli modulaties (bv., de methode van de constanten) of een logaritmische schaal. De geselecteerde schaal kan al dan niet een rechtstreeks gevolg van de uitkomst van een adaptieve methode, maar vooral zij beschouwt de dynamiek van de bestudeerde zintuiglijke modaliteit. Tot slot, de methode verwijst ook naar het aantal proeven en de volgorde van de presentatie.
Wat betreft de analyse gaat het om de statistieken van experimentele metingen. Ongeacht het selecteren van geschikte analysemethoden voor vergelijkingen tussen test- en controlegroepen, Psychofysica is meestal over het meten van absolute of differentiële drempels tussen twee voorwaarden (bijvoorbeeld, aanwezigheid vs. afwezigheid van een stimulans of de JND tussen twee prikkels), met name in 2IFC19. Dergelijke metingen ontlenen psychometrische functies (dat wil zeggen, continu modellen van gedrag als een functie van de kans op opsporing of comforthotel één van de voorwaarden op het spel). Selecteren van de model-functie is afhankelijk van de op de schaal of, met andere woorden, de afstand van de waarden van de onafhankelijke variabele. Functies zoals cumulatieve normaal, logistiek, Quick en Weibull zijn geschikt voor waarden verdeelde lineair, overwegende dat Gumbel en log-Quick beter zijn geschikt voor logaritmische afstand. Alternatieve modellen ook bestaan, zoals de tanh werkzaam in de taak van de steun. Belangrijker, selecteren van een juiste model is afhankelijk van de parameters van belang, geacht in het ontwerp van het experiment20. Na montage van de gegevens aan een model, moet het mogelijk zijn voor het afleiden van twee parameters: α en β -parameters. In het geval van een logistieke functie meestal werkzaam in een 2IFC paradigma, α verwijst naar de waarde van de abscissas projecteren op het punt van subjectieve gelijkheid (dat wil zeggen, op de helft de logistieke). De β -parameter verwijst naar de helling op α waarde (dat wil zeggen, de steilheid van de overgang tussen de voorwaarden). Ten slotte, een parameter die algemeen verkregen uit een psychometrische curve is de differentiële Lim21 (DL). In een experiment van de 2IFC, de DL betreft β, maar strikt, komt overeen met het minimale waargenomen verschil tussen twee intervallen. De formule om te bepalen van de DL is de volgende vergelijking (1).
(1)
X staat voor de onafhankelijke variabele waarden projecteren op een 0,75 en 0,25 prestaties gemeten hier, direct bij de sigmoïdale curve. Tot dit punt, hebben we slechts enkele algemeenheden over psychometrische functies vallen. Het is raadzaam verdere studie van schatten en het interpreteren van psychometrische functies, met deze en andere parameters22.
Andere technische aspecten te overwegen bij de uitvoering van een psychofysische experiment zijn gerelateerd aan apparatuur en software. Geheugen en snelheid capaciteiten van commerciële computers zijn tegenwoordig meestal optimaal voor verwerking in HiFi-visuele en auditieve taken. Bovendien, de dynamische resolutie van aanvullend materiaal, zoals lawaai-blokkerende hoofdtelefoons, luidsprekers en monitoren, moet voldoen aan de samplefrequentie waartegen de sensorische modaliteiten opereren (bv., frequentie, amplitude, contrast en vernieuwen tarief). Software programma's zoals PsychToolbox23 en PsychoPy24 zijn ook eenvoudig te implementeren en zeer efficiënte bij het synchroniseren van taken gebeurtenissen en apparatuur.
De eerder beschreven steun taak assembleert veel van de onderwerpen die hierboven wordt beschreven voor een 2IFC-paradigma. Interessant is dat het onderzoekt de perceptie van V, A, en AV intervallen in het bereik van milliseconden, waar de meeste van de hersenen processen25,26,27. Paradoxaal genoeg is het ook een uitdagende vervallen voor studeren visie, die, vergeleken met de auditie, creërt een enigszins beperkt bemonstering stem op28. In deze zin vereisen multimodale vergelijkingen extra theoretische scopes12,29,30. Soms, ze moeten verdere afstemming te omvatten een gemeenschappelijke modulatie spectrum of om congruent interpretaties.
Dit protocol is gericht op een taak van de discriminatie (dat wil zeggen, een 2IFC waar een basis prikkel, een afkorting voor verwijzing of standaard, in tegen een set van vergelijking of test stimuli contrast staat te vinden een JND of, met andere woorden, een drempel van discriminatie). Hier, de taak wordt ingesteld op het vermogen van de mens om te discrimineren tijdsintervallen van V, A, studeren of AV aperiodieke patronen van pulsen13. Wij bieden informatie over het maken en parameterizing van prikkels, alsook op analyses van nauwkeurigheid en reactietijden. Nog belangrijker is, bespreken we hoe te interpreteren onderwerpen tijd perceptie van de parameters van de statistische resultaten psychometrie en sommige experimentele en analytische alternatieven binnen onderwerpen van een 2IFC psychofysische methode.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
De experimenten werden goedgekeurd door het bio-ethisch comité van het Instituut voor cellulaire fysiologie van UNAM (nr. CECB_08) en die onder de richtlijnen van de Code of Ethics van de World Medical Association worden uitgevoerd.
1. experimentele opstelling
- Materiaal en stimuli set-up voor het uitvoeren van een taak aperiodieke interval discriminatie (steun)
- Dit experiment uitvoeren op een computer met een minimum van 8 GB RAM, 2,5 GHz processor en een 60 Hz verfrissende tarief monitor maken en uitvoeren van de taak.
- Verkrijgen van een set van lawaai-annulerende hoofdtelefoon om te voorkomen dat omgevingsgeluiden afleidt van de deelnemers tijdens het uitvoeren van de taak.
- Gebruik een decibel meter om het volume van de hoofdtelefoon ingesteld op ~ 65 dB SPL.
- Maak de V, A, en AV stimuli voor de taak door het uitvoeren van een grafische gebruikersinterface (GUI) in dit protocol (Figuur 1), of met behulp van programma's zoals PsychToolbox of PsychoPy waren opgenomen.
- Download het bestand Stimuli_GUI.zip van http://www.ifc.unam.mx/investigadores/Luis-lemus. Open vervolgens MATLAB (2016a of hoger voor deze GUI).
- Klik op de optie van de SetPath bij de MATLAB de menutab naar de Stimuli_GUI map aan de werkruimte toevoegen. Eerst, klik op de knop Map toevoegen , selecteert u de map Stimuli_GUI en druk op de knop Opslaan . Tot slot sluit het venster door te klikken op de knop sluiten .
- Open het bestand van de Stimuli_GUI.m met de Open optie onder het tabblad Main menu. Druk vervolgens op F5 op het toetsenbord om weer te geven van de GUI (Figuur 1).
- Klik op de voorwaarde pop -upmenu selecteren de gewenste verdeling van pulsen (d.w.z., periodieke voor het maken van een stimulans voor equidistante pulsen, of Aperiodic voor een willekeurige distributie). Selecteer vervolgens het gewenste aantal pulsen (dat wil zeggen, 2-6) in het nummer van de pulsen pop-up menu. Tot slot, voer de gewenste duur van de prikkel in het dialoogvenster duur.
Let op: Om te voorkomen dat V flikkeren fusion (dat wil zeggen, twee of meer peulvruchten worden gezien als slechts één), moet er absoluut interpulse om intervallen te maken (IPI) van minimaal 30 ms. daarom, gezien het feit dat elk van de pulsen vooraf is gedefinieerd naar laatste 50 ms, het maximum aantal peulvruchten in een stimulans wordt beperkt door de IPIs. Pulsen meer dan de minimale IPI produceren een fout.
Opmerking: Het programma produceert beelden in een formaat van Audio Video Interleave (AVI) bij een snelheid van 60 beelden per seconde. Echter, ze kunnen worden gemaakt online op elk afzonderlijk experiment met behulp van PsychToolbox of PsychoPy. Overweeg 50-ms pulsen te maken door het aaneenschakelen van ten minste drie frames van 4° grijze cirkels op een zwarte achtergrond. De methode genereert hier, AVI en WAV-bestanden voor het implementeren van LabVIEW, zo suggereren de mogelijkheid van het gebruik van meer complexe video of audio clips. - Klik op de knop Genereren IPI de IPIs waarden weergeven in het vak IPI-waarden, en om te zien een complot van de daaruit voortvloeiende verdeling van de pulsen.
Opmerking: De IPI-waarden automatisch bijgewerkt met elke klik op de knop Genereren IPI . Deze waarden kunnen worden gekopieerd en opgeslagen voor verdere analyse. - Genereren en op te slaan van een stimulans V door een beschrijvende bestandsnaam te typen (bv., PeriodicVisual500ms.avi) in het dialoogvenster Video-bestandsnaam invoeren. Klik op de knop Genereren Video en wachten op de popup-venster weergeven van grijze ~ 4 ° cirkels te sluiten. Klik op de knop afspelen om te zien de gemaakte V stimulus.
Let op: Terwijl het programma de beelden genereert, klik niet op andere figuren, omdat dit leiden het programma tot kan te verliezen van de figuur handvat en een defecte video produceren.
Opmerking: De hoekige amplitude van een V-object wordt verkregen door de volgende vergelijking (2).
(2)
Hier, een wordt de amplitude van V uitgedrukt in graden, S is van de visuele grootte in centimeters, gemeten op het scherm, en D is de afstand in centimeters van de waarnemer naar het scherm. - Genereren en op te slaan een stimulans van de A met behulp van dezelfde V IPI waarden door een beschrijvende bestandsnaam te typen (bv., AperiodicAcoustic500ms.wav) in het dialoogvenster Audio-bestandsnaam invoeren. Klik op de Audio genereren om te observeren van een complot van de gemaakte audio en klik op de knop afspelen om te luisteren naar de nieuwe audio.
Opmerking: De vooraf gedefinieerde een puls frequentie is 1 kHz; het is echter mogelijk om het te veranderen in het dialoogvenster geluid frequentie (Hz). - Herhaal stap 1.1.4.2 via 1.1.4.5 10 aperiodieke (AP) prikkels maken voor elk van de intervallen van de vergelijking van de taak van de steun (dat wil zeggen, V en een interval van 500 ms 1.100 MS in stappen van 100 ms). Maak slechts één periodieke (P)-stimulans voor elk van de intervallen van de controle-sets.
- Download het bestand Stimuli_GUI.zip van http://www.ifc.unam.mx/investigadores/Luis-lemus. Open vervolgens MATLAB (2016a of hoger voor deze GUI).
- Genereren van een uitgebreide ruis clip (bv., 30 min) te gebruiken als achtergrond tijdens het experiment, of het downloaden van een internetbibliotheek.
- Maak een 3° witte kruis en sla het op in een JPEG-bestand te gebruiken als een richtsnoer voor de deelnemers om te starten van een proces.
Opmerking: AV prikkels voortvloeien uit boven elkaar plaatsen V en A congruent clips tijdens de uitvoering van de taak. Verschuiving van de stimuli A maximaal 90 ms na het begin van de V voor de productie van perceptuele gelijktijdigheid32.
- Taak ontwerp en uitvoering
- Maak sets van P en AP V, A, en AV proeven door een opsomming van de namen van de gemaakte stimuli in een Excel-werkblad. Verschillende kolommen kunt opnemen alle gegevens tijdens de taak, zoals de modaliteit van de referentie- en vergelijking stimuli, het aantal herhalingen per proef, de duur van de prikkels, en de verwachte reactie (zie een voorbeeldige CSV-bestand opgenomen vereiste in Stimuli_GUI.zip-bestand). Elk van de verzamelingen in een door lijstscheidingstekens gescheiden waarden (CSV)-indeling opslaan.
Opmerking: Het experiment wil verkrijgen psychometrische functies van de waarschijnlijkheid van het waarnemen van de test stimuli (dat wil zeggen, de vergelijking stimuli) langer dan de verwijzing als een functie van de variaties van de vergelijking stimuli. Daarom moeten proeven voor het genereren van psychometrische functies een stimulans van de verwijzing vastgesteld op de helft van het aantal intervallen (d.w.z., 800 ms) in dienst hebben. Echter, om te garanderen dat de deelnemers criteria afhankelijk zijn van de stimulans van de verwijzing, moeten zij altijd houden met zowel de verwijzing en de vergelijking. Daarom, proeven van verschillende verwijzingen moeten worden opgenomen als tegenwicht tegen het aantal verschillende vergelijkingen. Ten slotte overwegen blokken van V, A, presenteren en AV proeven attentional effecten te vermijden. Echter altijd aanwezig P en AP proeven willekeurig tussenliggende. - Maken van een programma voor het automatisch uitvoeren van de taak met behulp van PsychToolbox of PsychoPy, of downloaden en uitvoeren van de geautomatiseerde 2IFC_Task beschikbaar op http://www.ifc.unam.mx/investigadores/Luis-lemus (voor hardlopen in LabVIEW 2014 of hoger).
- De 2IFC_Task openen door te dubbelklikken op het bestand van de taak.
- Laad de gemaakte prikkels door het selecteren van de map van de stimulans vanuit het Configuratiescherm. Eerst, gebruik de omhoog en omlaag knoppen in het dialoogvenster om een 0 weer te geven. Vervolgens drukt u op het mappictogram om de stimulans map te selecteren.
- Herhaal stap 1.2.2.2 het bestandspad ingesteld op 1, 2, 3 of 4 laden van de CSV-reeks proeven bestand, een uitvoerbestand TXT, een WAV-audio achtergrond en een keu van een wit kruis in JPEG-indeling, respectievelijk.
Opmerking: Wanneer het programmering van een taak, slaat gegevens op in een handig formaat voor off line analyse (bv., in TXT of CSV-formaat). Bevatten informatie over het proces: de volgorde van verschijning en de gedragsmatige resultaten, zoals hits, fouten, reactietijden en responstijden. - Druk op de knop van de witte ruis gelegen op het bedieningspaneel te activeren de achtergrondgeluiden. Vervolgens plaatst u de decibel meter als in de buurt van mogelijk bij de hoofdtelefoon en zet de OS-volumeregelaar aan ~ 65 dB SPL. Ten slotte, past u de regelaar van de Achtergrond Volume gelegen op het Configuratiescherm ~ 55 dB SPL.
- Gebruik het dialoogvenster vakken Pre_S1 en Inter_Stim om op te geven van de tijd-vervalt van de eerste levering van de stimulus en de interstimulus scheiding, respectievelijk.
Opmerking: De verstekwaarden zijn 1000 ms. andere grafische indicatoren zijn voor de examinator te observeren resultaten in real time (bijvoorbeeld, een bar plot van de prestaties per voorwaarde en uitingen van het aantal hits, fouten, valse alarmen en een huidige aantal proeven). - De taak testen door te klikken op het pictogram van de pijl naar rechts lopen onder het tabblad hulpprogramma's en sommige test proeven uit te voeren.
Opmerking: We raden het gebruik van twee monitoren, één voor het leveren van de taak en de andere voor de controle van de taak online.- Elk afzonderlijk experiment starten door de spatiebalk ingedrukt na het verschijnen van de visuele cue in het midden van het scherm. Laat de spatiebalk los na de levering van een paar van stimuli en druk op de opwaartse of neerwaartse pijl om het proces af te ronden.
- Herhaal stap 1.2.2.6.1 tot de set is voltooid. De taak stopt automatisch. U kunt ook breken de taak door te klikken op de knop stoppen in het menu van Het Configuratiescherm .
- Maak sets van P en AP V, A, en AV proeven door een opsomming van de namen van de gemaakte stimuli in een Excel-werkblad. Verschillende kolommen kunt opnemen alle gegevens tijdens de taak, zoals de modaliteit van de referentie- en vergelijking stimuli, het aantal herhalingen per proef, de duur van de prikkels, en de verwachte reactie (zie een voorbeeldige CSV-bestand opgenomen vereiste in Stimuli_GUI.zip-bestand). Elk van de verzamelingen in een door lijstscheidingstekens gescheiden waarden (CSV)-indeling opslaan.
(2)2. deelnemers
- Werven van 10 tot 30 mannelijke en vrouwelijke rechtshandige deelnemers, met niet meer dan tien jaar verschil in leeftijd tussen hen, met normale of gecorrigeerd naar-normale visie, en geen auditieve tekorten.
- Vragen van de deelnemers aan het invullen van een vragenlijst met betrekking tot hun leeftijd, geslacht, fysieke of psychische omstandigheden en rechts-of linkshandigheid (bv., met visuele of auditieve tekorten, muzikale opleiding en drug inname).
- Vertel de deelnemers over het doel, de procedures en de duur van het experiment. Wees voorzichtig geen bias wordt geïnduceerd (bv., vertellend hen over het vóórkomen van P of AP voorwaarden). Vervolgens vraagt de deelnemers aan het geven van toestemming deel te nemen aan de experimenten.
3. experimentele Procedure
- De experimenten uit te voeren in een rustige kamer met constante verlichting.
- De taak wordt uitgevoerd.
- Kalibreer de decibel meter en herhaal de procedure zoals beschreven in stap 1.2.2.4.
Let op: Gedurende het gehele experiment, akoestische stimuli moeten op worden gewezen binaurally ~ 65 dB SPL. Het is essentieel voor het gebruik van een decibel meter voor het testen van de akoestische amplitudes voordat het experiment te voorkomen van blessures. - Vraag de deelnemer aan het comfortabel zitten vooraan op de monitor, gelegen op een afstand van 60 cm. Vervolgens plaatst u het toetsenbord op een bereikbare afstand en aanpassen van de hoofdtelefoon op de deelnemer hoofd (figuur 2C).
- Instrueer de deelnemer om te beginnen met een proces na de verschijning van de visuele aanwijzing door te drukken en ingedrukt te houden de spatiebalk voor het gehele proces. Geven aan de deelnemer laat de spatiebalk los na de presentatie van twee opeenvolgende stimuli en de opwaartse pijltoets te drukken als de tweede prikkel langer dan de eerste duurde, of druk op de toets pijl-omlaag als het duurde voor een kortere periode ( Figuur 2B).
- Tot slot het instrueren van de deelnemer te gebruiken alleen de rechter wijsvinger om de taak te voltooien, en commentaar op de mogelijkheid van het nemen van een pauze van 5-min, voor het geval dat de deelnemer voelt zich moe of afgeleid tijdens het experiment.
- Inschakelen lawaai-blokkeren van de hoofdtelefoons en laat de deelnemer praktijk 10-15 proeven.
Opmerking: Tijdens deze fase, een visuele input te voorzien van juiste antwoorden wordt aanbevolen. Ook is het mogelijk om feedback te geven tijdens het experiment; echter, zich bewust zijn van mogelijke fouten. - De taak wordt uitgevoerd.
4. de gegevensanalyse
- Berekenen van het gemiddelde en de standaardafwijking van het gemiddelde van de prestaties van elk van de blokken van P en AP, V, A, en AV proeven.
- Genereren scatter percelen van de waarschijnlijkheid van het waarnemen van de vergelijking stimulus langer dan de verwijzing als een functie van de vergelijking van intervallen. Dan past een logistieke functie in de gegevens.
Opmerking: Zoals opgemerkt in de Inleiding, het selecteren van een handig model hangt af van het experiment en de gegevens. Een voorbeeld van een model is de tanh zoals gerapporteerd voor de taak van de steun. Een dergelijk model levert vier parameters (inzet in figuur 3A) gedefinieerd door:
De parameter een komt overeen met de prestaties van omvang, gemeten vanaf het omslagpunt naar het plateau. De β -parameter komt overeen met de eerste afgeleide op het omslagpunt. Hoe hoger de waarde, hoe makkelijker te zien van een overgang tussen langere en kortere, in vergelijking met de referentie-categorieën. De parameter θ of X0 is de waarde van de abscis van de projectie van het omslagpunt (dat wil zeggen, het punt van subjectieve gelijkheid). Over het geheel genomen het verschuiven van een dergelijke parameter vertegenwoordigt temporele vooroordelen. Ten slotte, c of Y0 vertegenwoordigt het omslagpunt bij het coördineren en onthult vooroordelen naar een bepaald antwoord. Alternatieve routines voor montage en analyseren van psychometrische functies zijn de Palamedes werkset6 en quickpsy33. - Herhaal de procedure vanaf stap 4.1 voor het analyseren van de reactietijden en responstijden.
- Het uitvoeren van statistische analyses om te vergelijken de P en AP nauwkeurigheid distributies binnen elk van de sensorische modaliteiten.
- Aanvullende analyses, zoals Pearson correlaties, vinden de relatie tussen periodiciteit indices en nauwkeurigheid en periodiciteit indices en reactietijden uitvoeren.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Dit protocol gepresenteerd een methode voor het uitvoeren van een experiment van de Psychofysica bij de mens. De techniek gerepliceerd eerder onderzoek inzake de discriminatie van intervallen van AP treinen van V, A, en AV pulsen, die werd uitgevoerd met behulp van een 2IFC-methode. De prikkels vloeide voort uit de P en AP distributies van treinen van zes 50-ms pulsen in verschillende intervallen binnen het bereik van milliseconden (d.w.z., uit 500 ms 1.100 MS in stappen van 100 ms). Figuur 2A toont enkele intervallen en hun berekende periodiciteit index.
De taak was geprogrammeerd in LabVIEW en bestond uit het leveren van intramodal proeven van twee opeenvolgende stimuli (figuur 2B). Nadat 31 deelnemers (15 mannen en 16 vrouwen een leeftijd van 23.6 ± 4,3 jaar [gemiddelde ± standaardafwijking]) heeft de taak verricht, kregen we de psychometrische functies van elk van de P en AP V, A, en de algehele nauwkeurigheden AV met behulp van een functie tanh (figuur 3A - 3 C; goedheid van fit: χ2, Q > 0.05).
De juiste panelen in Figuur 3 weergeven vergelijkingen van de parameters van de regressie van de tanh aan de P en AP omstandigheden Niet-overlappende varianties van dergelijke parameters aangegeven statistische verschillen, bijvoorbeeld in een βen c waarden van de V's (p < 0,05). Dit resultaat is zichtbaar, zowel op de V AP sigmoid verschuiving naar beneden, wat suggereert dat de deelnemers de intervallen langer dan de verwijzing als kortere (figuur 3A ervaren). Intervallen die korter dan de verwijzing waren waren ook nauwkeurig beschouwd als korter omdat de c -parameter een AP verschuiving met een goedkeuringskans toonde van de oproep van de vergelijking die korter is dan de verwijzing. Bovendien, vergelijkingen van AP en P intervallen tijdens A en AV discriminaties toonde verschillen in β en θ parameters (p < 0,05) omdat de totale AP nauwkeurigheden daalde, wat suggereert dat de AP stimuli over het algemeen waren moeilijker te discrimineren. Interessant, de A en AV voorstellingen waren vergelijkbaar tijdens P en AP voorwaarden (figuur 3B en 3 C), met vermelding van een A-dominantie over V in AV discriminatie.
In de voorwaarde V bleek β dat de overgang van kortere naar langere sneller is opgetreden in de AP-voorwaarde. Dit resultaat wijst erop dat de deelnemers overtuigd van hun beslissingen, waren zoals blijkt uit de reactietijden (figuur 4A). Daarentegen reactietijden van P en AP AV lijken op die van de A-voorwaarden, ook suggereren een dominantie van de A (figuur 4B en 4 C). De algemene interpretatie van deze resultaten is dat V AP patronen geproduceerd een perceptuele compressie van de tijdsintervallen V AP.
De psychofysische resultaten weerspiegelen verschillen in over de modaliteiten van de sensorische informatieverwerking. Toen we de onderwerpen vroegen te discrimineren tussen de duur van AP patronen, vonden we dat de modaliteit de perceptie van tijd differentieel verandert. De system V comprimeert de schatting van de tijd, terwijl A en AV nauwkeurigheden werden slechts in geringe mate beïnvloed door AP structuren. Over het geheel genomen is deze resultaten tonen verschillende voorbeelden van het interpreteren van de resultaten van een psychofysische taak via hun psychometrische parameters.
Figuur 1: een grafische gebruikersinterface (GUI) maken steun van taak stimuli. De GUI kunt maken van een visuele of een auditieve stimulus door de invoering van parameters en naamgeving van de stimulus. Een grafische weergave van de resulterende interpulse intervallen (IPI) en een plot van de auditieve prikkel wordt weergegeven in de Vensters aan de rechterkant. Een uitgebreide omschrijving van het implementeren van deze GUI is beschreven in de tekst. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.
Figuur 2: structuur en set-up. (A) dit paneel toont een grafische voorstelling van de intervallen van verschillende duur van aperiodieke treinen van pulsen vertegenwoordigd door grijze vierkanten. De intervallen en hun periodiciteit indices verkregen door atop formule worden getoond in verschillende lijnen en als een functie van de duur. PI = periodiciteit index; P = periodieke; AP = aperiodieke. (B) dit paneel toont de opeenvolging van gebeurtenissen tijdens de unimodale proeven. Elk van de proeven begon toen een deelnemer de spatiebalk (SBD vrijgegeven). Na een verwijzing prikkel gevolgd door een 1-s interstimulus, een stimulans van de vergelijking werd geleverd, de deelnemer vrijgegeven de spatiebalk (SBR), en om verslag of de vergelijking was langer of korter zijn dan de verwijzing, de opwaartse als het naar beneden ingedrukt pijl key, respectievelijk (naar keuze). De referentie- en vergelijking van grijze vierkanten vertegenwoordigen pulsen van werkelijke visuele, akoestische en audiovisuele pulsen afgebeeld door de iconen hierboven. (C) dit paneel toont de voorstelling van de experimentele opstelling. Het materiaal bestaat uit een computer, een set van lawaai-annulerende hoofdtelefoon, een monitor en een toetsenbord. Figuur 1A en 1B zijn aangepast van Duarte en Lemus13, onder de leiding met de verklaringen van grenzen van Copyright in integratieve Neuroscience. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.
Figuur 3: psychometrische functies vervuld door de hyperbolische tangens regressiemodel. (A) dit paneel toont de totale waarschijnlijkheden van vergelijkingen langer dan de verwijzing te verklaren als functie van de vergelijking van tijdsintervallen van de visuele periodieke (ononderbroken lijnen) en visuele aperiodieke (stippellijnen) experimenten. (B) dit paneel toont dezelfde informatie als paneel A, maar dan voor akoestische voorwaarden. (C) dit paneel toont dezelfde informatie als paneel A, maar dan voor audiovisuele voorwaarden. De juiste panelen tonen de verdeling van de tanh parameters zoals omschreven in de inzet in deelvenster A. Foutbalken in panelen A - C duiden de standaardfout van het gemiddelde en de betrouwbaarheidsintervallen in de juiste panelen. De sterretjes express intramodal verschillen. P = periodieke; AP = aperiodieke; V = visuele; A = akoestische; AV = audiovisuele. Dit cijfer wordt gewijzigd van Duarte en Lemus13, in begeleiding met de verklaringen van grenzen van Copyright in integratieve Neuroscience. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.
Figuur 4: reactietijden. (A) dit paneel toont de gemiddelde reactietijden voor visuele experimenten. (B) dit paneel toont de gemiddelde reactietijden voor akoestische experimenten. (C) dit paneel toont de gemiddelde reactietijden voor audiovisuele experimenten. Ononderbroken lijnen = gezette tijden. Onderbroken lijnen = aperiodieke intervallen. Foutbalken geven de standaardfout van het gemiddelde. Dit cijfer wordt gewijzigd van Duarte en Lemus13, in begeleiding met de verklaringen van grenzen van Copyright in integratieve Neuroscience. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
In Psychofysica, is de selectie van een taak afhankelijk van specifieke belangen in perceptuele verschijnselen5,6. Bijvoorbeeld, bestond dit protocol uit het herscheppen van een eerder gemelde paradigma op de tijdsinterval perceptie van visuele, auditieve en audiovisuele stimuli van aperiodically gekleed pulsen, die de 2IFC methode13ten uitvoer gelegd. Hier, zoals in de meeste van de taken van de Psychofysica zijn voldoende hardware en software essentieel om te maken, te reproduceren, en opnemen van de taak elementen nauwkeurig, met name bij het verkennen van de fenomenen die zich in het bereik van milliseconden25,26 voordoen ,27. Een voordeel van de huidige methode is het vermogen te produceren verschillende prikkels door middel van een GUI aangezien het verkennen van hun statistieken en prestaties. Het loont in dit verband, rekening houdend met het belang van de parameterizing variabelen ongeacht de complexiteit van de stimuli, zoals in dit protocol, die een eenvoudige maar nieuwe methode voor de kwantificering van de aperiodicity13 (figuur 2A) uitgevoerd. Wij hebben ook voorgesteld de prikkels in audio- en video formaten zoals WAV en AVI opslaan, omdat die de invoeringsmogelijkheden presenteert van grote videoclips in experimenten. Echter, deze formaten vereisen beheer van hardware en software verwerking efficiënt; bijvoorbeeld door prebuffering prikkels in variabelen van het milieu in de geleidende programma. Ondanks zijn sommige programma's zoals PsychToolbox of PsychoPy handig voor, als alternatief, maken van online prikkels.
Hoewel we niet de resultaten van de proefprojecten bevatte, is het raadzaam voor het uitvoeren van hen om zich te vergewissen van de juiste werking van de apparatuur te vinden het bevredigende bereik en de schaal van de onafhankelijke variabelen uit voorbeeld18,34. In deze zin, het implementeren van adaptieve psychofysische methoden wordt aanbevolen6,17. Bovendien bepalen de proefprojecten de voldoende pool van deelnemers en het aantal proef herhalingen, dus opbrengst robuuste resultaten en statistische analyses14.
Ten aanzien van de deelnemers is het altijd belangrijk om duidelijk instrueren hen over wat ze moeten wonen en hoe ze moeten presteren. Anders, de goedkeuring van alternatieve strategieën kan de resultaten21,35misleiden. Bijvoorbeeld, in deze taak vroegen we de deelnemers om te discrimineren de duur van de stimuli; echter bevatten typisch gedrag discrimineren snelheid, versnelling29, het aantal gebeurtenissen11of rapportage overeenkomsten. Met andere woorden, hoewel het mogelijk is te observeren van soortgelijke prestaties onder deelnemers, kunnen resultaten nog worden ontsierd door verschillende hersenen processen16. Daarom, samen met voldoende instrueren de deelnemers, is het verplicht om hen te vragen over hun aangenomen strategie voor het oplossen van de taak.
Een inherent probleem van Psychofysica komt uit de aard van de sensorische modaliteiten omdat ze limieten op methodologieën12,29,30,32 opleggen. Bijvoorbeeld, gezien het feit dat visuele beelden geleverd boven 15 Hz dreigen te maken flikkering fusion28, vereist bestuderen van de visuele perceptie van pulsen traag modulaties om te voorkomen dat ongewenste resultaten. Vergelijkingen tussen zintuiglijke modaliteiten escaleren bovendien het probleem. In dit verband was een interessant fenomeen waargenomen in het hulp-experiment dat aperiodieke visuele stimuli gemaakt een perceptuele compressie van temporele schattingen maar de periodieke degenen niet. Daar de functie tanh gemonteerd op de gegevens optimaal omdat het waargenomen aperiodieke visuele plateau niet heeft bereikt een maximale kans van 1, zoals andere logistieke modellen voorspellen (figuur 3A). Echter, ongeacht het selecteren van het beste logistieke model, er kan worden betoogd dat het aperiodieke visuele niet een maximale kans bereikte omdat het bereik van de prikkels onvoldoende was. De duur van de intervallen frequentierespons het aantal pulsen zou een ander resultaat17daarom waarschijnlijk produceren. Er is echter een veel diepgaander probleem hier dat eigenlijk betrekking op een dilemma in Psychofysica heeft. Eerst, het experiment steun gericht op het testen van de perceptie van het interval in het bereik van honderden milliseconden, die goed is voor een bijzonder geval van temporele verwerking26,27. Daarom verhogen van de duur van het interval zou leiden tot een verschillende hersenen mechanisme16testen. Ten tweede, de visuele periodieke controle bleek te opereren binnen een adequaat aanbod; Vandaar, verspreiding van visuele intervallen niet gerechtvaardigd was. Ten slotte aanpassen een van van de conditie-intervallen alleen wordt uitgeschakeld vergelijkingen tussen de groepen of, belangrijker hier, tussen zintuiglijke modaliteiten30. Nogmaals, aanpassing auditieve en audiovisuele intervallen waren niet gerechtvaardigd (figuur 3B en 3 C). Dus, het dilemma is dat gericht op het verkrijgen perfecte psychofysische distributies neuronale processen mengen kunt, overwegende dat niet te doen tot suboptimaal resultaten leiden kan.
Kortom, bestaat Psychofysica uit het bestuderen van de gedragsmatige uitkomst van neuronale mechanismen van zintuiglijke verwerking. Deze uitdagende doelstelling vraagt om de optimale selectie en implementatie van de prikkels, de taak, de methode, de analyse en de meting6. Bij het beheersen van Psychofysica, biedt het waardevolle inzichten in perceptie. Bovendien zijn er absoluut in modellen die goed getrainde dieren voor studeren, bijvoorbeeld de neurofysiologische correlatie van gedrag10,30,36,,37vereisen.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
De auteurs hebben niets te onthullen.
Acknowledgments
Dit werk werd gesteund door de Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACyT), CB-256767. De auteurs bedanken Isaac Morán voor zijn technische hulp en Ana Escalante van de eenheid van de Computer van het Instituto de Fisiología Celular (IFC) voor haar waardevolle hulp.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Lapt top Dell Precision | Dell | M6800 CTO | Procesador Intel Core i7-4710MQ, 2.5GHz RAM 16 GB, 64-bit OS; 17.3" screen 1920 x 1080; 60 Hz refreshing rate |
| Noise-blocking headphones | Bose | QC25 | Headphones QuietComfort 25, noise-blocking |
| Decibel meter | Extech Instruments | SL 130G | Sound Level meter (dB), range 30 to 130 dB, this meter meets ANSI and IEC Type 2 sound level meter standards |
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Software | |||
| Labview | National Instruments | Labview 2014 | Labview SP1 130, 64-bits, version 14 |
| Matlab | Mathworks Inc | Matlab 2016a | The Mathworks Inc., Natick, MA, USA |
| GUI To create Visual and Acoustic stimuli. Created by Fabiola Duarte | Mathworks Inc | Matlab 2016a | The Mathworks Inc., Natick, MA, USA |
References
- Fechner, G. T.
- Dehaene, S. The neural basis of the Weber-Fechner law: A logarithmic mental number line. Trends in Cognitive Sciences. 7 (4), 145-147 (2003).
- Romo, R., et al.
- Johnson, K. O., Hsiao, S. S., Yoshioka, T. Neural coding and the basic law of psychophysics. Neuroscientist. 8 (2), 111-121 (2002).
- Gescheider, G. A. Psychophysics: The Fundamentals. , Available from: https://books.google.com/books?id=fLYWFcuamPwC&printsec=frontcover#v=onepage&q&f=false (1997).
- Kingdom, F. A. A., Prins, N. Psychophysics: A Pratical Introduction. , Academic Press. London, San Diego, Waltham, Oxford. (2016).
- García-Pérez, M. A. Does time ever fly or slow down? The difficult interpretation of psychophysical data on time perception. Frontiers in Human Neuroscience. 8, 415 (2014).
- Romo, R., Brody, C. D., Hernández, A., Lemus, L. Neuronal correlates of parametric working memory in the prefrontal cortex. Nature. 399 (6735), 470-473 (1999).
- Britten, K. H., Shadlen, M. N., Newsome, W. T., Movshon, J. A. The analysis of visual motion: a comparison of neuronal and psychophysical performance. The Journal of Neuroscience. 12 (12), 4745-4765 (1992).
- Lemus, L., et al. Neural correlates of a postponed decision report. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 104 (43), 17174-17179 (2007).
- Getty, D. J. Counting processes in human timing. Perception & Psychophysics. 20 (3), 191-197 (1976).
- Grondin, S., McAuley, J. D.
- Duarte, F., Lemus, L. The Time Is Up: Compression of Visual Time Interval Estimations of Bimodal Aperiodic Patterns. Frontiers in Integrative Neuroscience. 11, 17 (2017).
- Bausenhart, K. M., Dyjas, O., Vorberg, D., Ulrich, R. Estimating discrimination performance in two-alternative forced choice tasks: Routines for MATLAB and R. Behavior Research Methods. 44 (4), 1157-1174 (2012).
- LaMotte, R. H., Mountcastle, V. B. Capacities of humans and monkeys to discriminate vibratory stimuli of different frequency and amplitude: a correlation between neural events and psychological measurements. Journal of Neurophysiology. 38 (3), 539-559 (1975).
- Grondin, S. Violation of the scalar property for time perception between 1 and 2 seconds: Evidence from interval discrimination, reproduction, and categorization. Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance. 38 (4), 880-890 (2012).
- García-Pérez, M. A. Adaptive psychophysical methods for nonmonotonic psychometric functions. Attention, Perception, and Psychophysics. 76 (2), 621-641 (2014).
- García-Pérez, M. A., Alcalá-Quintana, R. Sampling plans for fitting the psychometric function. Spanish Journal of Psychology. 8 (2), 256-289 (2005).
- Ulrich, R., Miller, J. Threshold estimation in two-alternative forced-choice (2AFC) tasks: The Spearman-Kärber method. Perception and Psychophysics. 66 (3), 517-533 (2004).
- García-Pérez, M. A., Alcalá-Quintana, R. Improving the estimation of psychometric functions in 2AFC discrimination tasks. Frontiers in Psychology. 2, 96 (2011).
- Ulrich, R., Vorberg, D. Estimating the difference limen in 2AFC tasks: Pitfalls and improved estimators. Attention, Perception, and Psychophysics. 71 (6), 1219-1227 (2009).
- Green, D. M., Swets, J. A. Signal detection theory and psychophysics. , Wiley. (1966).
- Brainard, D. H.
- Peirce, J. W. PsychoPy-Psychophysics software in Python. Journal of Neuroscience Methods. 162 (1-2), 8-13 (2007).
- Ivry, R. B., Hazeltine, R. E. Perception and production of temporal intervals across a range of durations: Evidence for a common timing mechanism. Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance. 21 (1), 3-18 (1995).
- Karmarkar, U. R., Buonomano, D. V. Timing in the Absence of Clocks: Encoding Time in Neural Network States. Neuron. 53 (3), 427-438 (2007).
- Merchant, H., Harrington, D. L., Meck, W. H. Neural Basis of the Perception and Estimation of Time. Annual Review of Neuroscience. 36 (1), 313-336 (2013).
- Levinson, J. Z. Flicker fusion phenomena. 160 (3823), Science. New York, NY. 21-28 (1968).
- Grahn, J. A., Henry, M. J., McAuley, J. D. FMRI investigation of cross-modal interactions in beat perception: Audition primes vision, but not vice versa. NeuroImage. 54 (2), 1231-1243 (2011).
- Lemus, L., Hernández, A., Luna, R., Zainos, A., Romo, R. Do sensory cortices process more than one sensory modality during perceptual judgments? Neuron. 67 (2), 335-348 (2010).
- Fabiola Duarte GUI Fabiola Duarte. , Available from: https://www.ifc.unam.mx (2018).
- Chandrasekaran, C., Trubanova, A., Stillittano, S., Caplier, A., Ghazanfar, A. A. The Natural Statistics of Audiovisual Speech. PLoS Computational Biology. 5 (7), e1000436 (2009).
- Linares, D., López-Moliner, J. quickpsy: An R Package to Fit Psychometric Functions for Multiple Groups. The R Journal. 8 (1), 122-131 (2016).
- García-Pérez, M. A., Núñez-Antón, V. Nonparametric tests for equality of psychometric functions. Behavior Research Methods. , (2017).
- García-Pérez, M. A., Alcalá-Quintana, R. The indecision model of psychophysical performance in dual-presentation tasks: Parameter estimation and comparative analysis of response formats. Frontiers in Psychology. 8, 1142 (2017).
- Merchant, H., Harrington, D. L., Meck, W. H. Neural Basis of the Perception and Estimation of Time. Annual Review of Neuroscience. 36 (1), 313-336 (2013).
- Chandrasekaran, C., Lemus, L., Ghazanfar, A. A. Dynamic faces speed up the onset of auditory cortical spiking responses during vocal detection. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 110 (48), E4668-E4677 (2013).
