En to-interval tvunget valg opgave for multisensoriske sammenligninger

Summary

Psychophysics er afgørende for at studere opfattelsen fænomener gennem sensorisk information. Her præsenterer vi en protokol for at udføre en to-interval tvunget valg opgave som implementeret i en tidligere betænkning om menneskelige psychophysics hvor deltagerne anslået varighed af visuel, auditiv eller audiovisuelle intervaller af aperiodiske tog af impulser.

Abstract

Vi leverer en procedure for et psychophysics eksperiment i mennesker baseret på en tidligere beskrevet paradigme, der har til formål at karakterisere den perceptuelle varighed af intervaller inden for intervallet af millisekunder af visuelle, akustisk og audiovisuelle aperiodisk tog seks pulser. I denne opgave består hver af forsøgene af to på hinanden følgende intramodale intervaller hvor deltagerne Tryk på den opadgående pil for at rapportere, at den anden stimulus varede længere end referencen, eller den nedadgående pil for at angive ellers. Analyse af adfærd resultaterne i Psykometriske funktioner af sandsynligheden for estimering sammenligning stimulus skal være længere end referencen, som en funktion af sammenligning intervaller. Afslutningsvis vil vi fremme en måde at gennemføre standard programmeringssoftware til at skabe visuelle, akustisk og audiovisuelle stimuli og generere en to-interval tvunget-valg (2IFC) opgave ved at levere stimuli gennem støj-blokerende hovedtelefoner og en computerskærm.

Introduction

Formålet med denne protokol er at formidle en procedure for en standard eksperiment på psychophysics. Psychophysics er studiet af opfattelsen fænomener gennem foranstaltning af adfærdsmæssige reaktioner, fremkaldt af sensoriske input^1,2,3. Normalt, er menneskelige psychophysics en billig og afgørende redskab til at gennemføre i imaging eller neurofysiologiske eksperimenter⁴. Men det er aldrig nemt at vælge den mest hensigtsmæssige psykofysiske metode ud af mange, der findes, og udvælgelsen afhænger noget oplevelse og præference. Ikke desto mindre opfordrer vi begyndere at revidere tilgængelige metoder grundigt for at lære om udvælgelse kriterier^5,6,7. Her, leverer vi en procedure for at udføre en 2IFC opgave, som mange forskere ofte brug for at studere perceptuelle processer som arbejder hukommelse⁸, beslutning gør^9,10, eller tid perception^{11 , 12 , 13}.

Til at guide læserne langs metoden, genskabe vi en rapport på perceptuelle varighed af visuelle (V), auditive (A), og AV (AV) intervaller af aperiodiske sekvenser af impulser. Vi vil henvise til denne opgave som en aperiodisk interval forskelsbehandling (støtte) opgave¹³. Når du forsøger at beskrive dette paradigme i psychophysics jargon, ville det være en klasse-A, type 1, performance-baseret, kriterium-afhængige forskelsbehandling opgave, der bruger en ikke-adaptive metode af konstanterne og hyperbolske tangens (tanh) model til beregne en differentieret tærskel. Selvom sådan en karakterisering lyde har noget viklet ind, vil vi bruge det til at introducere læseren til nogle generelle aspekter af psychophysics, i håb om at give beslutning om kriterier for nye eksperimenter og måske endda mulighed for at skræddersy den nuværende protokol til andre behov.

Enhver psykofysiske eksperiment, såsom en 2IFC opgave, kræver gennemførelse af stimuli, en opgave, en metode, en analyse og en måling⁶. Målet er at opnå den Psykometriske funktion at bedre regnskaberne for de målte ydelse¹⁴. En 2IFC opgave består af præsentere til deltagere, der er naivt at formålet med forsøget, forsøg med to sekventielle stimuli. Efter sammenligner stimuli, rapporterer de resultatet ved at vælge én og kun én ud af to mulige svar, der passer bedre til deres opfattelse.

Med stimuli henviser vi til tekniske overvejelser om de sensoriske modalitet under undersøgelsen. En klasse-A eksperiment består af sammenligningen af stimuli af de samme modalitet inden for en retssag, der henviser til, at klasse-B-eksperimenter omfatter cross-modalitet sammenligninger. Andre vigtige overvejelser om stimuli omfatter deres gennemførelse, som den tekniske måder modulerende stimuli inden for et påkrævet. For eksempel, hvis vi ønsker at finde den bare mærkbar forskel (JND) mellem to flutter frekvenser vibrerende på huden¹⁵, vi har brug for en præcision stimulator til at generere frekvenser inden for rammerne af flutter (dvs., 4-40 Hz). Med andre ord, dynamisk rækkevidden af de tekniske elementer afhænger af den dynamiske spektrum af hver sensoriske modalitet.

Er at vælge en opgave om den perceptuelt fænomen under undersøgelsen. For eksempel, at finde om to stimuli er den samme, eller tilsvarende, kan påberåbe sig forskellige hjernen mekanismer end dem løse hvis en stimulus er længere eller kortere end en reference¹⁶ (som i støtte paradigme). Uløseligt, definerer stimuli valg typen af opnåede svar. Type-1 eksperimenter, undertiden tæt knyttet til de såkaldte ydeevne eksperimenter, omfatter rigtige eller forkerte svar. I modsætning hertil er producerer en type-2 eksperiment (eller udseende eksperiment) for det meste kvalitativ svar, at afhænge af deltagerens kriterier og ikke nogen eksplicit pålagte kriterium; med andre ord kriterium-uafhængige forsøg. Det er bemærkelsesværdigt, at 2IFC opgave svar er kriterium afhængige, fordi i hvert forsøg, den standard stimulus (undertiden kaldet basis- eller referenceperioden stimulus) udgør det kriterium, som den sammenligning opfattelse afhænger af.

Metoden kan henvise til tre ting; først, kan den henvise til mekanismen for at markere rækken stimuli for at teste eller med andre ord til en allerede kendt vifte af stimulus variabilitet, i modsætning til adaptive metoder har til formål at etablere passende vifte¹⁷. Sagerne adaptive anbefales for hurtigt at finde afsløring og diskrimination tærskler og minimum retssag gentagelser¹⁸. Adaptive metoder er også optimal til pilotforsøg. Den anden definition af en metode er omfanget af stimuli modulationer (fx., metoden for konstanterne) eller en logaritmisk skala. Den valgte skala måske eller måske ikke være en direkte konsekvens af resultatet af en adaptiv metode, men først og fremmest, det angår dynamikken i den studerede sensoriske modalitet. Endelig, metoden, der også henviser til antallet af forsøg og deres præsentation orden.

Med hensyn til analyse vedrører det statistik af eksperimentelle målinger. Uanset valg af relevante analysemetoder til sammenligninger mellem test- og kontrolgrupper, psychophysics er for det meste om måle absolutte eller differentieret tærskler mellem to betingelser (fx, tilstedeværelse vs fravær af en stimulus, eller JND mellem to stimuli), især i 2IFC¹⁹. Sådanne målinger være afledt af Psykometriske funktioner (dvs., kontinuerlig modeller af adfærd som en funktion af sandsynligheden for at opdage eller klassificeret som en af betingelserne, der står på spil). Hvis du vælger funktionen model afhænger på skalaen eller med andre ord, på afstand af værdierne for den uafhængige variabel. Funktioner såsom kumulative normal, logistisk, hurtig, og Weibull er passende for værdier fordelt lineært, hvorimod Gumbel og log-hurtig er bedre egnet til logaritmisk afstand. Alternative modeller findes også, såsom tanh ansat i støtte opgave. Vigtigere, afhænger at vælge en korrekt model af parametre af interesse, som anses for i udformningen af eksperiment²⁰. Efter montering af data til en model, bør det være muligt at udlede to parametre: α - og β -parametre. For en logistisk funktion typisk ansat i et 2IFC paradigme, α henviser til værdien abscissas projektering til punktet af subjektive ligestilling (dvs.på halvdelen logistikken). Parameteren β henviser til hældningen på α værdi (dvs., stejlhed af overgangen mellem betingelser). Endelig, en parameter, almindeligvis fremstillet ud af en psykometrisk kurve er differentieret limen²¹ (DL). I en 2IFC eksperiment, DL vedrører β, men strengt, svarer til den mindste opfattede forskellen mellem to intervaller. Formel til at bestemme DL er den følgende ligning (1).

(1)

Her, x står for uafhængige variabel værdier fremspringende på en 0,75 og 0,25 ydeevne måles direkte på sigmoide kurve. Indtil dette tidspunkt, har vi dækket kun nogle almindeligheder om Psykometriske funktioner. Vi anbefaler yderligere undersøgelse af vurdering og tolkning Psykometriske funktioner, med disse og andre parametre²².

Andre tekniske aspekter til at overveje, når de gennemfører en psykofysiske eksperiment er relateret til udstyr og software. Hukommelse og hastighed kapaciteter af kommercielle computere er i dag normalt bedst til behandling i high-fidelity visuelle og auditive opgaver. Derudover dynamiske beslutningen om supplerende materiale, som blokerer for støj hovedtelefoner, højttalere og skærme, skal opfylde sampling-hastighed hvormed de sensoriske modaliteter fungere (fx., frekvens, amplitude, kontrast og forfriskende sats). Software-programmer såsom PsychToolbox²³ og PsychoPy²⁴ er også let at implementere og højeffektive på synkronisering opgaver begivenheder og udstyr.

Den tidligere beskrevne støtte opgave samler mange af de emner, der er beskrevet ovenfor for en 2IFC paradigme. Interessant, det udforsker opfattelsen af V, A, og AV intervaller i rækken af millisekunder, hvor de fleste af hjernens processer forekomme^25,26,27. Paradoksalt nok, er det også en udfordrende bortfalder for at studere vision, som i forhold til audition, avler en noget begrænset prøveudtagning Vurder²⁸. I denne forstand kræver multimodale sammenligninger yderligere teoretisk scopes^12,29,30. Nogle gange, de har brug for yderligere skræddersy til at omfatte en fælles graduering spektrum eller at opnå kongruent fortolkninger.

Denne protokol fokuserer på en forskelsbehandling opgave (dvs., en 2IFC, hvor en base stimulus, også kaldet reference eller standard, er kontrast mod en række sammenligning eller test stimuli for at finde en JND eller med andre ord en forskelsbehandling tærskel). Her, opgaven er indstillet til at studere mennesker evne til at diskriminere tidsintervaller af V, A, eller AV aperiodisk mønstre af pulser¹³. Vi informerer om oprettelse og parametisering stimuli og om analyser af nøjagtighed og reaktionstider. Vigtigere, diskuterer vi hvordan man skal fortolke emner tid opfattelsen fra psykometri statistiske resultat parametre, og nogle experimental og analytisk alternativer inden for emner af en 2IFC psykofysiske metode.

Protocol

Forsøgene blev godkendt af det bioetiske udvalg af Institut for cellulær fysiologi af UNAM (nr. CECB_08) og foretages ud under retningslinjer for The Code of Ethics af World Medical Association.

1. eksperimentel Set-up

1. Materiale og stimuli set-up for at udføre en aperiodisk interval forskelsbehandling (støtte) opgave
   1. Udføre dette eksperiment på en computer med et minimum af 8 GB RAM, 2,5 GHz processor og en 60 Hz forfriskende rate monitor til at oprette og køre opgaven.
   2. Få et sæt støjreducerende hovedtelefoner til at undgå miljømæssige lyde distraherende deltagerne mens de udfører opgaven.
   3. Brug en decibel måler til at indstille lydstyrken i hovedtelefonerne til ~ 65 dB SPL.
   4. Oprette V, A, og AV stimuli til opgave ved at køre en grafisk brugergrænseflade (GUI) omfattet af denne protokol (figur 1), eller ved hjælp af programmer som PsychToolbox eller PsychoPy.
      1. Hent filen Stimuli_GUI.zip fra http://www.ifc.unam.mx/investigadores/Luis-lemus. Åbn derefter MATLAB (2016a eller højere for denne GUI).
         1. Klik på indstillingen SetPath på den MATLAB menu-fane til at tilføje mappen Stimuli_GUI til arbejdsområdet. Først, Vælg knappen Tilføj mappe , Vælg mappen Stimuli_GUI , og tryk på knappen Gem . Endelig lukke vinduet ved at klikke på knappen Luk .
         2. Åbn filen Stimuli_GUI.m ved hjælp af den åbne indstilling under fanen Main menu. Tryk derefter på F5 på tastaturet for at vise GUI (figur 1).
      2. Klik på den betingelse lokalmenu til at vælge den foretrukne distribution af bælgfrugter (dvs., periodisk for at oprette en stimulus af ækvidistante pulser, eller Aperiodic for en tilfældig fordeling). Vælg derefter det ønskede antal pulser (dvs., 2-6) i antallet af pulser popup- menuen. Sidst, indtaste den ønskede varighed af stimulus varighed dialogboksen.
         Forsigtig: Undgå V flimre fusion (dvs.to eller flere bælgfrugter opfattes som kun én), det er vigtigt at skabe interpulse intervaller (IPI) af et minimum af 30 ms. derfor, at hver af impulser er foruddefinerede til sidste 50 ms, den maksimale antal pulser i et incitament er begrænset af IPIs. Pulser overstiger det minimum IPI producerer en fejl.
         Bemærk: Programmet genererer billeder i en Audio Video Interleave (AVI) format med en sats på 60 rammens per other. Dog kan de oprettes online på hvert forsøg ved hjælp af PsychToolbox eller PsychoPy. Overvej at oprette 50-ms impulser ved at sammenkæde mindst tre rammer på 4° grå cirkler på sort baggrund. Her, genererer metoden, der AVI og WAV filer for at gennemføre i LabVIEW, hvilket tyder på muligheden af at anvende mere komplekse video eller lyd klip.
      3. Klik på knappen Generer IPI at vise IPIs' værdier i boksen IPI værdier og se et plot af den deraf følgende fordeling af impulser.
         Bemærk: IPI værdierne opdateres automatisk ved hvert klik på knappen Generer IPI . Disse værdier kan kopieres og gemmes til videre analyse.
      4. Generere og gemme en V stimulus ved at skrive et beskrivende filnavn (fx., PeriodicVisual500ms.avi) i dialogboksen Angiv Video filnavn. Klik på knappen Generer Video og vente på den popup rude viser grå ~ 4 ° kredse til at lukke. Klik på knappen Afspil for at se den oprettede V stimulus.
         Forsigtig: Mens programmet genererer billederne, klik ikke på andre tal, da dette kan forårsage program til at tabe den figur håndtaget og producere en defekt video.
         Bemærk: Den kantede amplitude af en V-objekt er opnået ved følgende ligning (2).
         (2)
         Her, en er amplituden af V udtrykt i grader, S er det visuelle størrelse i centimeter, målt på skærmen, og D er afstanden i centimeter fra observatør til skærmen.
      5. Generere og gemme en A stimulus ved hjælp af de samme V IPI værdier ved at skrive et beskrivende filnavn (fx., AperiodicAcoustic500ms.wav) i dialogboksen Angiv Audio filnavn. Klik på knappen Generer lyd til at observere et plot af de oprettede audio og klik på knappen Afspil for at lytte til den nye lyd.
         Bemærk: De foruddefinerede en puls frekvens er 1 kHz; Det er dog muligt at ændre det i dialogboksen lyd frekvens (Hz).
      6. Gentag trin 1.1.4.2 gennem 1.1.4.5 til at oprette 10 aperiodisk (AP) stimuli for hver sammenligning intervaller af støtten opgave (dvs., V og et mellemrum fra 500 ms til 1.100 ms i trin af 100 ms). Opret kun én periodiske (P) stimulus for hver af intervallerne af kontrol sæt.
   5. Generere en udvidet hvid-støj klip (fx., 30 min) til at bruge som baggrund under eksperimentet, eller Hent det fra en internet-biblioteket.
   6. Oprette en 3° hvid cross og gemme den i en JPEG fil til brug som en køindikator for deltagerne for at indlede en retssag.
      Bemærk: AV stimuli skyldes sammenføje V og A kongruent klip under udførelsen af opgaven. Skift A stimuli op til 90 ms efter V debut for at producere perceptuelle samtidighed³².
2. Opgave design og implementering
   1. Oprette sæt af P og AP V, A, og AV forsøg ved at anføre navnene på de oprettede stimuli i et Excel-ark. Bruge forskellige kolonner til at omfatte alle oplysninger, der kræves under opgaven, som reference og sammenligning stimuli, modalitet antallet af gentagelser pr. retssag, stimuli varigheder og den forventede reaktion (se en eksemplarisk CSV-fil inkluderet i Stimuli_GUI.zip fil). Gem hver af sæt i en fil med semikolonseparerede værdier (CSV) format.
      Bemærk: Eksperimentet tilstræber at få Psykometriske funktioner af sandsynligheden for, at opfatte de test stimuli (dvs., sammenligning stimuli) længere end referencen som en funktion af varianterne af sammenligning stimuli. Derfor, forsøg at generere Psykometriske funktioner skal ansætte en reference stimulus fastsættes til halvdelen af vifte af mellemrum (dvs.800 ms). Men for at sikre, at deltagernes kriterier afhængige reference stimulus, skal de altid deltage til både reference og sammenligning. Forsøg med varierende referencer bør derfor medtaget for at opveje antallet af varierende sammenligninger. Endelig overveje at præsentere blokke af V, A, og AV forsøg at undgå attentional virkninger. Dog altid til stede P og AP forsøg tilfældigt imidlerid.
   2. Oprette et program til automatisk kører opgaven ved hjælp af PsychToolbox eller PsychoPy, eller downloade og køre den automatiseret 2IFC_Task tilgængelig på http://www.ifc.unam.mx/investigadores/Luis-lemus (for der kører i LabVIEW 2014 eller højere).
      1. Åbne 2IFC_Task ved at dobbeltklikke på den opgave fil.
      2. Indlæse de oprettede stimuli ved at vælge mappen stimulus fra kontrolpanelet. Først, brug op- og ned-knapperne i dialogboksen for at få vist et 0. Tryk derefter på mappeikonet for at vælge mappen stimulus.
      3. Gentag trin 1.2.2.2 angive filstien til 1, 2, 3 eller 4 for at indlæse CSV-sæt af forsøg fil, en TXT outputfilen, en WAV baggrundslyd og en cue et hvidt kors i JPEG-format, henholdsvis.
         Bemærk: Når du programmerer en opgave, gemme data i et praktisk format for offline analyse (fx., i TXT eller CSV-format). Omfatter oplysninger om retssagen: rækkefølgen af udseende og de adfærdsmæssige resultater, såsom hits, fejl, reaktionstider og svartider.
      4. Tryk på knappen hvid støj på kontrolpanelet for at aktivere baggrundsstøjen. Derefter placere decibel måleren som nær som muligt til hovedtelefoner og sat OS volumenkontrol til ~ 65 dB SPL. Endelig, justere Baggrund volumenkontrol beliggende på Kontrolpanelet til ~ 55 dB SPL.
      5. Brug dialogboksen kasser Pre_S1 og Inter_Stim til at angive tid-bortfalder den første stimulus levering og interstimulus adskillelse, henholdsvis.
         Bemærk: Standard times er 1.000 ms. andre grafiske indikatorer er for censor at observere resultater i realtid (fx, en bar plot af ydeevne pr. betingelse og viser antallet af hits, fejl, falske alarmer og en nuværende antal forsøg).
      6. Afprøv opgaven ved at klikke på højre pil-ikonet køre under fanen værktøjer og udføre nogle test forsøg.
         Bemærk: Vi anbefaler for at bruge to skærme, en for at levere opgaven og den anden for at overvåge opgaven online.
         1. Indlede hvert forsøg ved at holde mellemrumstasten nede efter fremkomsten af den visuelle stikord på midten af skærmen. Slip mellemrumstasten efter levering af et par af stimuli og tryk den opadgående eller nedadgående pil for at afslutte retssagen.
         2. Gentag trin 1.2.2.6.1 indtil sæt er afsluttet. Opgaven stopper automatisk. Alternativt, afbryde opgaven ved at klikke på knappen Stop i panelmenuen Kontrol .

2. deltagere

1. Rekruttere 10 til 30 mandlige og kvindelige højrehåndet deltagere, med mere end ti års forskel i alder mellem dem med normal eller korrigeret til normal vision, og ingen auditive underskud.
2. Spørge deltagerne til at udfylde et spørgeskema om deres alder, køn, håndethed og fysiske eller psykiske forhold (fx., at have visuelle eller auditive underskud, musikalsk uddannelse og stof indtagelse).
3. Fortæl deltagerne om formål, procedurer og varigheden af forsøget. Vær forsigtig, ingen bias er induceret (fx., fortæller dem om forekomsten af P eller AP betingelser). Derefter spørge deltagerne til at give skriftligt samtykke til at deltage i eksperimenter.

3. forsøgsmetoden

1. Udføre eksperimenter i et stille rum med konstant belysning.
2. Køre opgaven.
3. Kalibrere måleren decibel og Gentag proceduren som beskrevet i trin 1.2.2.4.
   Advarsel: Hele eksperimentet, akustiske stimuli skal leveres binaurally på ~ 65 dB SPL. Det er vigtigt at bruge en decibel måler hen til overhøre de akustiske amplituder før forsøget at undgå skader.
4. Spørge deltageren til at sidde komfortabelt foran skærmen, beliggende i en afstand af 60 cm. Derefter placerer tastaturet i en tilgængelig afstand, og justere hovedtelefoner til deltagerens hoved (figur 2 c).
5. Pålægge deltageren til at starte en retssag efter udseendet af den visuelle stikord ved at trykke og holde mellemrumstasten for hele retssagen. Angiv, at deltageren til frigivelse mellemrumstasten efter præsentationen af to sekventielle stimuli og trykke på tasten pil opad, hvis den anden stimulus varede længere end først eller tryk på den nedadgående pil, hvis det varede i en kortere periode ( Figur 2B).
6. Endelig, instruere deltager at bruge kun den højre pegefinger til at fuldføre opgaven, og kommentere muligheden for at tage en 5 min. pause i tilfælde af deltageren føles trætte eller distraheret under eksperimentet.
7. Slå funktionen blokering af støj i hovedtelefonerne, og lad de deltagende praksis 10-15 forsøg.
   Bemærk: I denne fase giver en visuel indgang til korrekte svar anbefales. Det er også muligt at give feedback under eksperimentet; dog være opmærksom på eventuelle afvigelser.
8. Køre opgaven.

4. dataanalyse

1. Beregne middelværdien og standardafvigelsen på middelværdien af ydeevnen for hver af blokkene af P og AP, V, A, og AV forsøg.
2. Generere scatter parceller af sandsynligheden for, at opfatte sammenligning stimulus længere end referencen som en funktion af den sammenligning intervaller. Så, passe en logistisk funktion til data.
   Bemærk: Som nævnt i indledningen, at vælge en bekvem model afhænger af eksperimentet og data. Et eksempel på en model er tanh som rapporteret for støtte opgave. Sådan en model leverer fire parametre (indsatser i figur 3A) defineret ved:
   
   En parameter, en svarer til forestillingens størrelsesorden målt fra punktet, bøjning til plateauet. Parameteren β svarer til den første afledede på vendepunkt. Jo højere værdi, jo nemmere at opfatte en overgang mellem længere og kortere, når sammenlignet med reference kategorier. Parameter θ eller X0 er abscissen værdien af projektionen af vendepunkt (dvs, punktet af subjektive ligestilling). Flytning af sådan en parameter repræsenterer samlede tidsmæssige afvigelser. Endelig c eller Y0 repræsenterer vendepunkt på ordinat og afslører fordomme mod en bestemt svar. Alternative rutiner til montering og analysere Psykometriske funktioner er Palamedes værktøjskasse⁶ og quickpsy³³.
3. Gentag proceduren fra trin 4.1 til at analysere reaktionstider og svartider.
4. Udføre statistiske analyser for at sammenligne P og AP nøjagtighed distributioner inden for hver af de sensoriske modaliteter.
5. Gennemføre yderligere analyser, som Pearson sammenhænge, at finde forholdet mellem hyppighed indekser og nøjagtighed og mellem hyppighed indekser og reaktionstider.

Representative Results

Denne protokol fremlagde en metode for at udføre en psychophysics eksperiment hos mennesker. Teknikken replikeret tidligere forskning om forskelsbehandling af intervaller af AP tog v, A, og AV pulser, som blev udført ved hjælp af en 2IFC metode. Stimuli resulterede fra P og AP fordelinger af tog af seks 50-ms pulser i forskellige intervaller inden for intervallet af millisekunder (dvs.fra 500 ms til 1.100 ms i trin af 100 ms). Figur 2A viser nogle intervaller og deres beregnede periodicitet indeks.

Opgaven var programmeret i LabVIEW og bestod af levere intramodale forsøg af to sekventielle stimuli (figur 2B). Efter 31 deltagere (15 kvinder og 16 mænd i en alder af 23,6 ± 4,3 år [gennemsnit ± standardafvigelse]) udført opgaven, vi fremstillet af Psykometriske funktioner af hver P og AP V, A, og AV samlede nøjagtigheder ved hjælp af en tanh funktion (figur 3A - 3 C; godhed af fit: χ2, Q > 0,05).

De rigtige paneler i figur 3 viser sammenligninger af parametrene regression af tanh P og AP betingelserne. Ikke-overlappende afvigelser af sådanne parametre angivet statistiske forskelle, for eksempel i vs en βog c værdier (p < 0,05). Dette resultat fremgår på V AP sigmoid flytte nedad, hvilket tyder på, at deltagerne opfatter de intervaller, der er længere end referencen som kortere (figur 3A). Ligeledes var intervaller, der var kortere end referencen præcist betragtes som kortere da parameteren c viste en AP ved at flytte til en sandsynlighed for at kalde sammenligning kortere end referencen. Derudover sammenligninger af AP og P mellemrum under A og AV diskrimineringer viste forskelle i β og θ parametre (p < 0,05) fordi de samlede AP nøjagtigheder faldt, hvilket tyder på, at AP stimuli blev generelt sværere at diskriminere. Interessant, A og AV forestillingerne var ens under P og AP betingelser (figur 3B og 3 C), der angiver en A dominans over V i AV forskelsbehandling.

I betingelsen V bevist β , at overgangen fra kortere til længere forekom hurtigere i AP tilstand. Dette resultat tyder på, at deltagerne var overbevist om deres beslutninger, som det fremgår af reaktionstider (figur 4A). Derimod ligner reaktionstider P og AP AV dem af A betingelser, også foreslår en A dominans (figur 4B og 4 C). Den samlede fortolkning af disse resultater er, at V AP mønstre produceret en perceptuel komprimering af V AP tidsintervaller.

De psykofysiske resultaterne afspejler forskelle i informationsbehandling på tværs af sensoriske modaliteter. Når vi spurgte fag til at skelne mellem varigheden af AP mønstre, fandt vi, at modalitet ændrer opfattelsen af tid varierende. V system komprimerer skøn over tid, mens A og AV nøjagtigheder blev kun lidt påvirket af AP strukturer. Helt, disse resultater viser forskellige eksempler af fortolke resultaterne af en psykofysiske opgave gennem deres Psykometriske parametre.

Figur 1: en grafisk brugergrænseflade (GUI) til at oprette aids opgave stimuli. GUI gør det muligt at skabe en visuel eller en auditiv stimulering ved at indføre parametre og navngive stimulien. En grafisk repræsentation af de resulterende interpulse intervaller (IPI) og et plot af auditive stimulus er vist i vinduerne til højre. En grundig beskrivelse af hvordan man gennemfører denne GUI er beskrevet i teksten. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figur 2: opgave struktur og set-up. (A) dette panel viser en grafisk afbildning af mellemrum af forskellig varighed af aperiodiske tog af pulser repræsenteret af grå firkanter. Intervallerne og deres hyppighed indeks fremkommer ved toppen af formel er vist i forskellige linjer og som en funktion af deres varigheder. PI = periodicitet indeks; P = periodiske; AP = aperiodisk. (B) dette panel viser rækkefølgen af begivenheder under unimodale forsøg. Hver af de forsøg, der er startet når en deltager udgivet mellemrumstasten (SBD). Efter en reference stimulus efterfulgt af en 1-s interstimulus, en sammenligning stimulus blev leveret, deltageren udgivet mellemrumstasten (SBR) og, for at betænkningen om sammenligningen var længere eller kortere end den reference, presses opad eller den nedadgående piletast, henholdsvis (valg). Referencen og sammenligning grå firkanter repræsenterer pulser af faktiske visuelle, akustisk og audiovisuelle pulser skildret af ikoner ovenfor. (C) dette panel viser skildringen af den eksperimentelle set-up. Materialet omfatter en computer, et sæt støjreducerende hovedtelefoner, en skærm og et tastatur. Figur 1A og 1B er tilpasset fra Duarte og Lemus¹³, under vejledning med Copyright udtalelser af grænser i Integrativ Neurovidenskab. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figur 3: Psykometriske funktioner fremstillet af den hyperbolske tangens regressionsmodel. (A) dette panel viser de samlede sandsynligheder for at erklære sammenligninger længere end referencen som en funktion af den sammenligning tidsintervaller af visuelle periodiske (ubrudte linjer) og visuelle aperiodisk (stiplede linjer) eksperimenter. (B) dette panel viser de samme oplysninger som panel A, men derefter for akustiske forhold. (C) dette panel viser de samme oplysninger som panel A, men derefter for audiovisuelle betingelser. De rigtige paneler viser fordelingen af tanh parametre som defineret i indsatser i panelet A. Fejllinjer i paneler A - C betegne standardafvigelsen på middelværdien og konfidensintervaller i de rigtige paneler. Stjernerne express intramodale forskelle. P = periodiske; AP = aperiodisk; V = visuel; A = akustisk; AV = av. Dette tal er ændret fra Duarte og Lemus¹³, i vejledning med Copyright udtalelser af grænser i Integrativ Neurovidenskab. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figur 4: reaktionstider. (A) dette panel viser de gennemsnitlige reaktionstider for visuelle eksperimenter. (B) dette panel viser de gennemsnitlige reaktionstider for akustisk eksperimenter. (C) dette panel viser de gennemsnitlige reaktionstider for audiovisuelle eksperimenter. Streger = periodiske intervaller. Stiplede linjer = aperiodisk intervaller. Fejllinjer betegne standard fejlen af middelværdien. Dette tal er ændret fra Duarte og Lemus¹³, i vejledning med Copyright udtalelser af grænser i Integrativ Neurovidenskab. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Discussion

I psychophysics afhænger udvælgelse af en opgave af særinteresser i perceptuelle fænomener^5,6. For eksempel, bestod denne protokol af genskabe en tidligere rapporteret paradigme på tidsinterval opfattelsen af visuel, auditiv og audiovisuelle stimuli af aperiodically klædt impulser, som implementeret 2IFC metode¹³. Her, som i de fleste af opgaverne, psychophysics er passende hardware og software afgørende for at skabe og reproducere optage opgavens elementer nøjagtigt, især når udforske fænomener, der forekommer i rækken af millisekunder^{25,26 ,27}. En fordel ved den nuværende metode er evnen til at producere forskellige stimuli gennem en GUI, da det giver mulighed for at udforske deres målinger og ydeevne. I denne forbindelse er det værd at betydningen af de parameterizing variabler uanset kompleksitet af stimuli, som i denne protokol, som gennemførte en enkel, men romanen metode til kvantificering af aperiodicity¹³ (figur 2A). Vi foreslog også lagring af stimuli i audio og video formater såsom WAV og AVI, fordi der giver mulighed for at gennemføre store videoklip i eksperimenter. Disse formater kræver imidlertid administrerer hardware og software behandling effektivt; for eksempel, af prebuffering stimuli i variabler i miljøet af den ledende program. Trods er nogle programmer såsom PsychToolbox eller PsychoPy nyttige for, alternativt, at skabe online stimuli.

Selv om vi ikke omfatte resultaterne af de pilotforsøg, er det tilrådeligt at foretage dem for at kontrollere den korrekte funktion af udstyret og til at finde den tilfredsstillende udvalg og skalering af uafhængige variabler^18,34. I denne forstand anbefales gennemføre adaptive psykofysiske metoder^6,17. Desuden bestemme pilotforsøg den passende pulje af deltagerne og antallet af retssag gentagelser, således giver robust resultater og statistiske analyser¹⁴.

Med hensyn til deltagerne er det altid vigtigt at klart instruere dem, hvad de skal deltage i, og hvordan de skal udføre. Ellers kunne vedtage alternative strategier vildlede resultater^21,35. For eksempel, i denne opgave bad vi deltagerne til at diskriminere varigheden af stimuli; Men, typiske adfærd omfatter diskriminerende hastighed, acceleration²⁹, antallet af begivenheder¹¹, eller rapportering ligheder. Mens det er muligt at observere lignende forestillinger blandt deltagerne, kan resultaterne med andre ord endnu være fejlbehæftet ved at inkludere forskellige hjerne processer¹⁶. Derfor sammen med tilstrækkeligt instruere deltagerne, er det obligatorisk at spørge dem om deres vedtagne strategi for at løse opgaven.

En iboende problem i psychophysics kommer fra arten af sensoriske modaliteter da de pålægge begrænsninger metoder^12,29,30,32. For eksempel, da de visuelle rammer leveres over 15 Hz er tilbøjelige til at oprette flimmer fusion²⁸, kræver studerer den visuelle opfattelse af pulser langsom modulationer at undgå uønskede resultater. Derudover eskalere sammenligninger af sensoriske modaliteter problemet. I den henseende var et interessant fænomen observeret i støtte eksperiment at aperiodisk visuelle stimuli lavet en perceptuel komprimering af tidsmæssige skøn men den periodiske dem ikke. Der, funktionen tanh monteret data optimalt fordi den observerede aperiodisk visuelle plateau ikke nå en maksimal sandsynligheden for 1, såsom andre logistiske modeller forudsige (figur 3A). Dog uanset at vælge den bedste logistiske model, kunne det hævdes, at den aperiodiske visuelle ikke nå højst sandsynlighed fordi rækken stimuli var utilstrækkelig. Derfor vil øge varigheden af intervaller eller mindske antallet af impulser sandsynligvis producere et andet resultat¹⁷. Der er imidlertid en langt mere dybtgående spørgsmål her, der faktisk vedrører et dilemma i psychophysics. Først, støtte eksperiment har til formål at teste interval opfattelsen i rækken af hundredvis af millisekunder, som tegner sig for en bestemt sag af tidsmæssige forarbejdning^26,27. Derfor ville øge intervallet varigheder resultere i test en anden hjernen mekanisme¹⁶. For det andet den visuelle periodiske kontrol viste sig for at operere inden for et passende interval; dermed var sprede visuelle mellemrum ikke berettiget. Endelig, justere en af den betingelse intervaller alene deaktiverer sammenligninger på tværs af grupper eller vigtigere her, mellem sensoriske modaliteter³⁰. Igen, tilpasning auditive og audiovisuelle intervaller ikke var berettiget (figur 3B og 3 C). Således, dilemmaet er, at med henblik på at opnå perfekt psykofysiske distributioner kan blande neuronal processer, gør ikke kan fremstille suboptimale resultater.

Afslutningsvis består psychophysics af at studere adfærdsmæssige resultatet af neuronal mekanismer af sensorisk forarbejdning. Sådan en udfordrende mål kræver optimal udvælgelse og gennemførelsen af stimuli, opgaven, metoden, analyse og måling⁶. Når mastering psychophysics, giver det værdifuld indsigt i opfattelsen. Derudover er det afgørende i modeller, der kræver veluddannet dyr for at studere f.eks neurofysiologiske korrelationen mellem adfærd^10,30,36,37.

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