Overview
מקור: המעבדה של ג'ונתן פלומבאום – אוניברסיטת ג'ונס הופקינס
פסיכופיזיקה היא ענף של פסיכולוגיה ומדעי המוח המנסה להסביר כיצד כמויות פיזיות מתורגמות לפיטור עצבי וייצוגים נפשיים בסדר גודל. קבוצה אחת של שאלות בתחום זה נוגעת להבדלים בולטים (JND): כמה משהו צריך להשתנות כדי שהשינוי ייתפס? כדי לשאוב אינטואיציות על זה, לשקול את העובדה כי ילדים קטנים לגדול בקצב עצום, באופן יחסי, אבל אחד לעתים רחוקות מבחין צמיחה המתרחשת על בסיס יומי. עם זאת, כאשר הילד חוזר ממחנה שינה או כאשר סבא וסבתא רואים את הילד לאחר היעדרות ממושכת, רק כמה שבועות של גידול הוא יותר מורגש. זה יכול להיראות עצום! שינויים בגובה מורגשים רק לאחר היעדרות מכיוון שהשינויים הקטנים המתרחשים על בסיס יומיומי הם קטנים מכדי שניתן יהיה לראותם. אבל לאחר היעדרות, שינויים קטנים רבים מסתכמים. אז כמה צמיחה צריכה להתקיים כדי להיות מורגש? הסכום המינימלי הוא JND.
פסיכולוגים ומדעני מוח מודדים את JND בתחומים רבים. כמה בהיר יותר צריך לשים לב לאור? כמה חזק יותר צריך להיות צליל? לעתים קרובות הם משיגים את המדידות על ידי שימוש בפרדיגמה של בחירה כפויה. וידאו זה יתמקד בגודל, וידגים גישה סטנדרטית למדידת JND כאשר אזור הצורה משתנה.
Procedure
1. ציוד
- לניסוי זה, השתמש בתוכנת יישום מחשב והתנסות כגון E-Prime, או בסביבת תכנות כגון MATLAB או PsychoPy.
2. גירויים ועיצוב ניסויים
- ניסוי זה יכלול ניסויים חוזרים ונשנים עם אותו עיצוב בסיסי. שני דיסקים יופיעו על המסך בו-זמנית, אחד בצד שמאל ואחד בצד ימין. אחד תמיד יהיה גדול יותר מאחר, והמשימה תהיה להשתמש בלחץ מפתח כדי לבחור את הגדול יותר. הפרטים הם כדלקמן:
- תכנת את הניסוי לצייר דיסק כחול ברדיוס של 10 px. הדיסק יופיע בכל ניסוי של הניסוי, מרוכז בתצוגה אנכית ומרוכז אופקית במחצית השמאלית או הימנית של הצג. שימוש בגירוי אחד המופיע ללא שינוי בכל ניסוי נקרא לעתים השיטה של גירוי מתמיד. זה רק מתייחס לעובדה שאחד משני הגירויים בכל משפט הוא תמיד זהה. הדיסק הכחול 10-px הוא אפוא הגירוי המתמיד.
- מול הגירוי הקבוע בכל ניסוי, הצג דיסק כחול אחר. דיסק זה נקרא גירוי ההשוואה. יהיה לו רדיוס בין 5 ל-9 ובין 11 ל-15 פיקס. זה 10 אפשרויות בסך הכל. בניסוי, כלול 10 ניסויים כל אחד עבור כל אחד מ -20 גירויי ההשוואה האפשריים. אז הניסוי יכלול 200 ניסויים.
- הצג את שני הגירויים על המסך עבור 200 אלפיות השנייה, ואחריו מסך שכתוב עליו רק 'איזה מהם היה גדול יותר L/R?' איור 1 סכמטי את רצף האירועים בכל ניסיון.
- תגובות מפתח 'L' יצביעו על כך שהאובייקט השמאלי היה גדול יותר, ותגובות מפתח 'R' יקבעו שהאובייקט הימני נתפס כגדול יותר.
- ודא כי התוכנית פלט את הנתונים החשובים הבאים לטבלה: מספר הניסיון, גודל גירוי ההשוואה, מיקום המסך של גירוי ההשוואה, התגובה הנכונה, ואת התגובה שניתנה על ידי המשתתף. איור 2 מציג דוגמה של טבלת נתונים כזו.
איור 1. תיאור סכמטי של ניסוי בחירה בכפייה יחיד בניסוי כדי למדוד את ההבדל המורגש (JND) לגודל המעגל. ראשית, מסך מוכן מנחה את המשתתפים כי ניסיון יתחיל. לאחר מכן, שני דיסקים כחולים מופיעים בתצוגה, זה לצד זה. הם נשארים נוכחים רק 200 ms, ובשלב זה התצוגה מבקשת את המשתתף לתגובה. מקש 'L' משמש לציון האובייקט משמאל, ואת מקש 'R' כדי לציין את האובייקט מימין.
איור 2. טבלת פלט לדוגמה מניסוי JND בבחירה כפויה. העמודות מדווחות על הנתונים הרלוונטיים מתוכנית הניסוי.
3. הפעלת הניסוי
- לגייס משתתף, וכשהיא מגיעה למעבדה תגיד לה שהיא תעשה ניסוי פשוט על תפיסת הצורה. אז יש לה הסכמה מדעת מלאה.
- הושיבו את המשתתף מול מחשב הבדיקה והסבירו את המשימה כדלקמן:
- כל ניסוי של הניסוי הזה יכלול את אותו רצף אירועים בסיסי. ראשית, תראה את המילה "מוכן?" על המסך. הקש על מקש הרווח כאשר תהיה מוכן להתחיל את גירסת הניסיון. בשלב זה, שני דיסקים כחולים יופיעו משני צדי המסך בקצרה רבה. כשהם ייעלמו, התצוגה תקרא "מה היה גדול יותר, אל.אר?" התפקיד שלך הוא לדווח איזה משני הדיסקים נראה לך גדול יותר, אחד בצד ימין או אחד בצד שמאל של המסך. יש 200 ניסויים בניסוי, אבל הם קצרים. כל הניסוי אמור לקחת פחות מחמש דקות. יש לך שאלות?
- לאחר שענית על שאלות, הפעל את תוכנית הניסוי, ותן למשתתף להתחיל. תשאיר אותה בחדר הבדיקות השקט עד שהניסוי יושלם.
4. ניתוח התוצאות
- כדי לנתח את התוצאות, הדבר הראשון שיש לעשות הוא לקבוע אילו תגובות היו נכונות ומי לא היו נכונות. הוסף עמודה לטבלת פלט הנתונים למטרות אלה. השווה את התגובה שניתנה ואת התגובה הנכונה, סימון העמודה הסופית עם 1 כאשר התגובה שניתנה הייתה נכונה ו- 0 כאשר היא לא הייתה.
- במהירות לחפש כדי לוודא כי הביצועים היו הגיוניים - כי המשתתף היה בדיוק מושלם או קרוב כאשר ההשוואה הייתה 5 ו 15 px, הבדלים גדולים מספיק לעומת 10 כי לא היו צריכים להתבצע שגיאות.
- כעת הוסף עמודה נוספת לטבלת הנתונים, הנקראת 'שיעור התגובות C'. בעמודה , שים לב אם ההשוואה או הקבוע נבחרו על-ידי המשתתף. אם נבחר אובייקט ההשוואה, סמן 1 בעמודה. אם הקבוע נבחר, סמן 0.
- כעת, עבור כל גודל השוואה, חשב את שבריר הזמן בו ההשוואה נבחרה כגדולה יותר על-ידי המשתתף. עבור גירויי השוואה של 5, המספר צריך להיות קרוב ל -0, ולגירוי השוואה של 15 זה צריך להיות קרוב ל -1.
- כדי להמחיש את התוצאות, גרף אותן באופן הבא: הפוך את התוויית הפיזור, עם גודל ההשוואה בציר ה- x ושיעור הפעמים שהוא נבחר בציר ה- y. זה ייראה משהו כמו זה באיור 3.
איור 3. תוצאות של ניסוי בחירה בכפייה כדי למצוא את JND לרדיוס מעגל. התווה הוא חלקו היחסי של הזמן כי גירוי ההשוואה נבחר כמו גדול יותר (על ידי המשתתף) כפונקציה של גודל גירוי ההשוואה. לגירוי הקבוע תמיד היה רדיוס של 10 px.
כמה בדיוק משהו צריך להשתנות כדי שההבדל ייתפס?
חשוב, למשל, על ילדים צעירים הגדלים במהירות – להיות גבוהים יותר על בסיס יומי. עם זאת, לעתים קרובות קשה להבחין בשינויים עדינים, במיוחד אם הם עדיין נאבקים להגיע לכדורסל.
במשך תקופה ארוכה בהרבה, פרץ הצמיחה שלהם הופך להיות יותר מורגש; למעשה, הסכום יכול להיראות עצום! שינויים אלה בגובה מורגשים רק לאחר מעידה מכיוון שההבדלים היומיומיים הקטנים קטנים מכדי שניתן יהיה לראותם.
הסכום המינימלי אך הנתפס הוא ההבדל הבולט, אשר, למשל, הוא הכמות הקטנה ביותר של צמיחה הבחין.
סרטון וידאו זה מדגים גישה סטנדרטית למדידת הבדל בולט בלבד בגודל הצורה. לא רק שאנו דנים בצעדים הנדרשים כדי לתכנן ולבצע ניסוי, אלא גם מסבירים כיצד לנתח את הנתונים ולפרש את התוצאות המתארות עד כמה קטן של שינוי באזור יש צורך להיתפס.
בניסוי זה, המשתתפים מוצגים בקצרה שני מעגלים שונים המשתנים בגודלם ונאלצים לבחור איזה מהם גדול יותר.
במהלך כל משפט, אחד תמיד מוצג עם אותו היקף, ואילו השני הוא מגוון. גישה זו מכונה שיטה של גירוי מתמיד.
במקרה זה, הגירוי הקבוע נועד להיות רדיוס של 10 px וממוקם באופן אקראי בצד שמאל או בצד ימין של המסך. לעומת זאת, המעגל השני, הנקרא גירוי ההשוואה, יהיה רדיוס המשתנה בין 5 ל 9 ובין 11 ל 15 px.
בהתחשב ב -10 אפשרויות אלה, גירוי ההשוואה מוצג 10 פעמים בכל צד, בסך הכל 200 ניסויים. המשתנה התלוי נרשם כאשר הגירוי נבחר להיות הגדול יותר.
המשתתפים צפויים לבחור נכון אם הם ראו הבדל בגודל בין שני הגירויים. עם זאת, כאשר הצורות קרובות יותר בהיקף ומתחת להבדל המורגש בלבד, הביצועים צפויים לרדת.
כדי להתחיל את הניסוי, לברך את המשתתף במעבדה. כשהם יושבים בנוחות מול המחשב, הסבירו את הוראות המשימה: על המסך תהיה המילה "מוכן?" עד שילחצו על מקש הרווח.
צפו בעוד שני גירויים כחולים מופיעים והורו למשתתף לציין איזה גירוי לדעתם היה גדול יותר על ידי לחיצה על מקש 'L' עבור שמאל - ו- 'R' לתגובות בצד ימין. הזכר להם שהם צריכים לנחש אם הם לא בטוחים איזה מהם גדול יותר.
לאחר שעניתם על כל שאלה שעשויה להיות למשתתף, עזבו את החדר. אפשר להם להשלים את כל 200 הניסויים על פני תקופה של 5 דקות. כשהם יסיימו, חזרו לחדר ותודו להם על שהשתתפו בניסוי.
כדי לנתח את הנתונים, אחזר תחילה את קובץ הפלט המתוכנת שלכד את התגובות של כל משתתף. התבונן במהירות בנתונים כדי לוודא שהביצועים היו הגיוניים – כלומר, שכאשר גדלי גירויי ההשוואה היו 5 ו- 15 px, הדיוק היה כמעט מושלם.
לאחר מכן, הוסף עמודה לטבלת הפלט הנקראת 'דיוק' כדי לקבוע אם התשובות המוקלטות נכונות או לא. השווה את אלה שניתנו לתגובות הנכונות עבור כל הניסויים. השתמש בהצהרת IF הבאה כדי לרשום 1 כאשר התגובה שניתנה הייתה נכונה ו- 0 כאשר היא שגויה.
כעת, הוסף עמודה נוספת לטבלה, שכותרתה 'שיעור התגובות להשוואה'. השווה את העמודה 'מיקום השוואה' עם 'תגובה' והשתמש משפט IF חדש כדי לסמן '1' כאשר נבחר גירוי ההשוואה או '0' אם נבחר המעגל הקבוע.
כדי לדמיין את התוצאות, הפוך חלקת פיזור עם גודל ההשוואה בציר ה- x ושיעור הפעמים שהוא נבחר כגדול יותר על ציר ה- y. זכור כי הגירוי הקבוע תמיד היה רדיוס 10-px, ולכן גירויים עם 5 או 6 px radii כמעט אף פעם לא נבחרו ואלה עם 14 או 15 תמיד נבחרו.
עם רדיוס של 9 או 11 px, ההשוואה הייתה קשה יותר והמשתתפים לעתים קרובות עשו טעויות. למעשה, הביצועים היו ברמת המזל, מה שמרמז על כך שההבדלים לא נתפסו.
כדי לחשב את ההפרש המורגש בלבד, קח את גודל ההשוואה שנבחר 75% מהזמן, במקרה זה רדיוס של 12, פחות גודל ההשוואה שנבחר 25% מהזמן - רדיוס של 8 - וחלק את התוצאה ב- 2 עבור תשובה של 2 px.
במילים אחרות, radii של העיגולים צריך להיות שונה על ידי לפחות 2 px עבור הגדלים שלהם כדי להיתפס במדויק.
כעת, כאשר אתם מכירים הבדלים בולטים בתפיסה של גדלי אובייקטים חזותיים, בואו נסתכל על האופן שבו פרדיגמה זו משמשת במחקרים נוירופיזיולוגיים כדי לחקור כיצד המוח מגיב ובמצבים התנהגותיים אחרים, כגון הבחנה בין רמות השומן במזון.
חוקרים חקרו כיצד נוירונים בודדים בקליפת המוח החזותית מקודדים את התכונות הפיזיות של העולם, כמו גדלי אובייקטים.
באמצעות טכניקות הקלטה אלקטרופיזיולוגיות המודדות דפוסי ירי בשילוב עם הצגת גירויים, החוקרים מצאו כי נוירונים הרגישים לגודל יגיבו לעתים באותו אופן לאובייקטים שהם למעשה בגדלים שונים.
זו הסיבה JND הם רק בקושי מורגש: לפעמים, במוח, הגירויים הרלוונטיים באמת לייצר אפקטים שלא ניתן להבחין.
בנוסף, החוקרים השתמשו במשימה רק מורגש-הבדלים כדי לאפיין סף בודדים לאיתור ריכוזי שומן במזון.
הם מצאו כי אנשים עם מדד מסת גוף גבוה יותר נדרש הבדל מורגש גבוה יותר, או סף גבוה יותר, לפני טעימת חומצות שומן בדגימות. תוצאות אלה עלולות להוביל לגישות חדשות להגבלת צריכת השומן העודפת.
הרגע צפית בהקדמה של ג'וב להבדלים מורגשים. עכשיו אתה צריך הבנה טובה של איך לעצב ולהפעיל את הניסוי, כמו גם איך לנתח ולהעריך את התוצאות.
תודה שצפיתם!
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Results
הגרף באיור 3 מציג את שיעור הזמן שבו נבחר גירוי ההשוואה כפונקציה בגודל הרדיוס שלו. זכור כי הגירוי הקבוע תמיד יש רדיוס 10 px בניסוי זה. זו הסיבה שעם רדיוס של 5 או 6 px ההשוואה כמעט אף פעם לא נבחרה, והיא כמעט תמיד נבחרה עם רדיוס אם 14 או 15 px. עם זאת, עם רדיוס של 9 או 11 px, ההשוואה קשה. המשתתפים לעתים קרובות לעשות טעויות. ה- JND מוגדר כדלקמן: גודל ההשוואה כאשר הוא נבחר כ -75% מהזמן פחות גודלו כאשר הוא נבחר 25% מהזמן, כולם מחולקים על ידי 2. כאן, המספרים האלה הם 12 ו-8, בהתאמה. אז JND עבור רדיוס מעגל הוא 2 px.
ישנן סיבות מתמטיות מפורטות מדוע זהו החישוב המדויק של JND, הקשור לסטטיסטיקה ואופי ההתפלגות הרגילה (עקומות פעמון). אבל להסתכל על הגרף צריך להפוך את החישוב לאינטואיטיבי יותר. כאשר הרדיוס היה רק 1 px קטן או גדול יותר מ 10, המשתתף עשה טעויות רבות, ביצוע קרוב מאוד 0.5, וזה מה שהיא הייתה מייצרת אם היא רק מנחשת. אבל הביצועים הפכו במהירות למדויקים הרבה יותר עם הפרש פיקסלים של 2, וזה היה כמעט מושלם עם הפרש פיקסלים של 3 או יותר. איור 4 הוא גרסה מובאת של איור 3, שנועדה להמחיש את החישוב של JND.
איור 4. גרסה מובאת של איור 3.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Applications and Summary
אחד היישומים העיקריים של גישת הגירוי הקבועה למדידת JND הגיע במדעי המוח, במיוחד במחקרים נוירופיזיולוגיים שהומצאו כדי לחקור כיצד ירי של נוירונים בודדים מקודד תכונות פיזיות על העולם. מחקרים אלה בדרך כלל מערבים קוף עם אלקטרודות מושתלות בקליפת המוח החזותית שלהם. האלקטרודות חודרות לתאים בודדים המגיבים לגירוי חזותי על ידי ירי או ספייק, כלומר, על ידי ביצוע אות חשמלי מהיר. במחקרים על שימוש בשיטות JND, חוקרים גילו כי נוירונים בודדים הם רועשים - הם מגיבים לגודל או בהירות או צבע של גירוי פחות או יותר באותו אופן בכל פעם, אבל עם שונות מסוימת. התוצאה היא ששני גירויים דומים מאוד יעוררו את אותה תגובה חלק מהזמן. עיגול עם רדיוס של 10 px יקבל לפעמים את אותה תגובה עצבית כמו מעגל עם רדיוס של 9 px או מעגל עם רדיוס של 11 px. זו הסיבה JND הם רק בקושי מורגש: לפעמים, במוח, הגירויים הרלוונטיים באמת לייצר אפקטים שלא ניתן להבחין.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
