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要約

心理物理学は、感覚情報の知覚現象を研究するため不可欠です。ここで人間心理の以前のレポートに実装されている参加者がパルスの不定期列車の視覚、聴覚、または視聴覚間隔の期間を推定 2 区間強制選択課題を実行するためのプロトコルを提案する.

要約

六つの視覚的、音響、視聴覚の不定期列車のミリ秒の範囲内の間隔の知覚の期間を特徴付けることを目的と説明したパラダイムに基づく人間の心理物理実験の手順を提案します。パルス。このタスクでは、参加者が 2 番目の刺激が、参考までより長く続いたことを報告する上向き矢印キーまたはそれ以外の場合を示す下向きの矢印キーを押して 2 つの連続した intramodal 間隔の各試験で構成されます。も長く、参照比較間隔の関数として比較刺激の推定確率の心理機能の動作結果の分析。結論としては、視覚的、音響、および視聴覚刺激を作成し、ヘッドフォンのノイズ ブロックからの刺激を提供することにより 2 刺激間強制選択 (2IFC) タスクを生成する標準的なプログラミング ソフトウェアを実装する方法を進めるとコンピューターのモニター。

概要

このプロトコルの目的は心理物理学の標準的な実験の手順を伝えることです。心理行動誘発感覚入力1,2,3の措置を通じて知覚現象の研究であります。通常、人間の心理、イメージングや神経生理学的実験4で実装する安価な必要不可欠なツールです。存在する多くの中から最も適切な心理物理学的方法を選択するは容易ではないし、選択は、多少の経験や好みに依存します。それにもかかわらず、我々 は選択基準5,6,7について学ぶために利用可能な方法論を徹底的に修正する初心者をお勧めします。ここでは、多くの研究者がワーキング メモリ8、決定作る9,10、時間知覚11などの知覚・認識過程を研究するため頻繁に使用する 2IFC タスクを実行する手順を提案します。,12,13。

方法に沿って読者を導くため (A) 視覚 (V)、聴覚の知覚の期間、パルスの周期系列の視聴覚 (AV) 間隔にレポートを再作成します。このタスクを非周期間隔差別 (援助) タスク13と呼びます。定数とする双曲線正接 (tanh) モデルの非適応メソッドを使用してクラス A、タイプ 1、パフォーマンス ベース条件依存性の弁別課題であろう心理物理学用語で、このパラダイムを説明しようとすると、差分しきい値を計算します。さらにそのような特性の音は多少巻き込まれ、我々 が使用新しい実験のための意思決定の基準を提供し、現在のプロトコルの調整の可能性が多分期待して、心理物理学のいくつかの一般的な側面に読者を導入するにはその他の必要があります。

2IFC タスクなど、任意の心理物理実験では、刺激、タスク、方法、分析、および測定6を実装する必要があります。目標は、心理機能測定パフォーマンス14そのより良いアカウントを取得することです。2IFC タスクは、参加者に、素朴な実験の目的は、2 つの連続した刺激の試験を提示ので構成されます。刺激を比較した後、彼らは 1 つとの彼らの認識に適した 2 つの可能な応答を 1 つだけを選択することによって結果を報告します。

刺激、我々 は調査の下で感覚のモダリティについて技術的な考慮事項を指しています。クラス A 実験は、クラス B 実験クロス モーダル比較を含めるに対し、裁判内で同じモダリティの刺激の比較から構成されます。刺激についてその他の重要な考慮事項には、必要範囲内で変調刺激の技術的な方法など、自分の実装が含まれます。たとえば、我々 は皮膚15振動 2 つのフラッタ周波数間丁度可知差異 (JND) を検索する場合は、我々 はフラッタ (すなわち4-40 Hz) の範囲内の周波数を生成する精度刺激を必要があります。つまり、技術的な要素の動的動作範囲は、各感覚のモダリティのダイナミック スペクトルに依存します。

タスクを選択して調査の下で知覚現象についてです。たとえば、2 つの刺激が同じ、または同等、刺激は (ように援助パラダイム) 参照16より長いか短いかどうかを解決するよりも別の脳メカニズムに依存かどうかを見つけること。本質的に、刺激の選択は、得られた回答の種類を定義します。いわゆる性能実験と時々 密接に関連タイプ 1 実験には、正しいか正しくない応答が含まれます。対照的に、タイプ 2 実験 (または外観実験) は、参加者の条件に依存し、明示的に課された条件にないほとんど質的分析の結果を生成します。つまり、条件に依存しない実験。2IFC タスク応答が条件依存であるため、すべての試験で標準刺激 (ベースまたは参照の刺激とも呼ばれます) 構成比較の知覚に依存する条件ある注目すべきです。

メソッドは、可能性があります 3 つのものを参照してください。まず、テストする刺激の範囲を選択するためのメカニズムをまたは他の言葉では、アダプティブ法17の適切な範囲を確立することを目的ではなく、刺激の変動性の既に知られている範囲にそれ可能性がありますを参照してください。これらの適応の問題は、検出と差別のしきい値をすばやく見つけるため、最小トライアル繰り返し18に適しています。また、アダプティブ法、パイロット実験に最適です。2 番目のメソッドの定義は刺激変調のスケール (e.g。、定数法) または対数スケール。選択した尺度、または適応法の結果の直接結果であるかもしれないない、主に、それは勉強の感覚モダリティのダイナミクスをよろしきます。最後に、メソッドは、また試験とそのプレゼンテーション順序の番号を指します。

についての検討、実験測定の統計量に関連します。テスト、コントロール グループ間の比較を適切な分析方法を選択するに関係なく心理物理学は、主に 2 つの条件間の絶対または差分しきい値を測定については (例えば存在と不在の刺激、または 2 つの刺激の間 JND) 2IFC19で、特に。そのような測定は、計量心理学的機能 (すなわち、検出や目の肥えた絡んで条件の 1 つの確率の関数としての行動の連続モデル) から派生します。スケールまたは他の言葉では、独立変数の値の間隔の依存モデル関数を選択します。関数などの累積的な通常、ロジスティック、ワイブルを迅速、かつ、適切な対数間隔 Gumbel とログ クイック優れているに対し、線形間隔値が適しているため。代替モデルも存在、 tanh援助タスクの採用など。実験20の設計で考慮すると重要なは、関心のパラメーターに依存正しいモデルを選択します。モデルにデータをフィット後、それは 2 つのパラメーターを取得することが可能する必要があります: αとβのパラメーター。主観的等価点を投影する横軸の値を参照してα 2IFC パラダイムで通常採用されているロジスティック関数の場合 (すなわち、半分でロジスティック)。Βパラメーター α値 (すなわち状態間の遷移の傾斜) で斜面を指します。最後に、一般的心理曲線から得られるパラメーターは弁別閾21 (DL) です。2IFC の実験では、DL がβに関連付けられますが、厳密には、2 つの間隔の間最小感知された相違に対応します。DL を決定する式は、次式 (1) です。

figure-introduction-3597(1)

ここでは、s 字型のカーブで直接x独立変数の値が 0.75 と 0.25 のパフォーマンスで投影する略を測定しました。この時点まで、サイコ メトリック関数についてのみいくつかの概論を説明しました。推定し、これらと他のパラメーターの22の心理機能の解釈のさらなる研究をお勧めします。

心理物理学的実験を実装する際に考慮する他の技術的な側面は、機器やソフトウェアに関連付けられます。最近の民生用コンピューターのメモリと速度の能力が忠実度の高い視覚と聴覚のタスクの処理のため通常最適です。さらに、ノイズ ブロック ヘッドフォン、スピーカー、モニターなどの補足材料の動的解像度は感覚モダリティが動作するサンプリング レートを満たす必要があります (e.g、周波数、振幅、コントラスト、および更新。レート)。また、PsychToolbox23 PsychoPy24などのソフトウェア プログラムは簡単に実装と同期タスクのイベントおよび装置で非常に効率的。

前述の支援タスクの 2IFC のパラダイムのための上記のトピックの多くを組み立てます。興味深いことに、それは V、A の認識を探ると AV 間隔 (ミリ秒単位) の範囲で脳のプロセスのほとんどが25,26,27を発生します。逆説的に、挑戦的な経過やや制約があるサンプリングを生むオーディションに比べると、ビジョンを勉強のためレート28もです。この意味で、マルチ モーダル比較理論の追加スコープ12,29,30が必要です。さらに必要な時に、合同の解釈を得るためにまたは一般的な変調スペクトルを包含する仕立て。

このプロトコルは (すなわち2IFC の場所の参照または「標準」とも呼ばれる、基本刺激、JND つまり弁別閾値見つけるに比較またはテスト刺激のセットに対して対照的である) の弁別に焦点を当ててください。V、A の時間間隔を差別する人間の能力を研究するタスクを設定するここでは、または AV パルス13の周期パターン。作成および刺激のパラメーター化の解析精度と反応時間に関する情報を提供いたします。重要なは、心理測定統計結果パラメーターと 2IFC の心理物理学的方法のトピック内でいくつかの実験的・解析的選択肢から被験者の時間知覚を解釈する方法をについて説明します。

プロトコル

実験は研究所の細胞生理学の UNAM 号の倫理委員会で承認されました。CECB_08)、世界医師会の倫理コードのガイドラインの下に運ばれました。

1. 実験の設定

  1. 周期間隔差別 (援助) タスクを実行するための素材と刺激のセットアップ
    1. 8 GB の RAM、2.5 GHz プロセッサ、および 60 Hz のリフレッシュ レート モニターを作成し、タスクを実行するための最小のコンピューターでこの実験を実行します。
    2. ノイズキャンセ リングのセットを取得タスクを実行しながら、参加者を邪魔する環境音を避けるためにヘッドフォン。
    3. デシベル メーターを使用して、~ 65 dB SPL にヘッドフォンのボリュームを設定します。
    4. V、A を作成し、このプロトコル (図 1)、または PsychToolbox または PsychoPy などのプログラムを使用して、グラフィカル ユーザー インターフェイス (GUI) を実行することによりタスクの AV 刺激が含まれます。
      1. Http://www.ifc.unam.mx/investigadores/Luis-lemus から Stimuli_GUI.zip ファイルをダウンロードします。次に、MATLAB を開きます (2016a またはこの GUI のより高い)。
        1. Stimuli_GUI フォルダーをワークスペースに追加する MATLAB のメニュー タブにSetPathオプションをクリックします。まず、フォルダーの追加ボタンを選択して、 Stimuli_GUIフォルダーを選択し、[保存] ボタンを押します。最後に、[閉じる] ボタンをクリックしてウィンドウを閉じます。
        2. メインメニューのタブで開く] オプションを使用して Stimuli_GUI.m ファイルを開きます。その後、GUI (図 1) を表示するキーボードのf5 キーを押します。
      2. パルス (すなわち、等距離のパルス、または Aperiodic のランダムな分布のための刺激を作成するため周期) の優先配布を選択する条件ポップアップメニューをクリックします。その後、パルス数ポップアップメニューで目的 (すなわち2-6) のパルス数を選択します。最後に、[期間] ダイアログ ボックス刺激の希望の期間を入力します。
        注意: V ちらつきを避けるために融合 (すなわち、2 つ以上のパルス感知される 1 つだけ)、各パルスは最後の 50 ms の最大数を定義済みことを考える 30 さんだから、最低の interpulse 間隔 (IPI) を作成するが肝要です。刺激のパルスは、サイズによって制限されます。最小の IPI を超えるパルスは、エラーを生成します。
        メモ: プログラムは、60 フレーム/秒のレートでオーディオ ビデオ インターリーブ (AVI) 形式の画像を生成します。ただし、PsychToolbox または PsychoPy を使用して各裁判でオンライン作成することができます。50 ms のパルスを 4 ° 灰色円黒の背景上の少なくとも 3 つのフレームを連結することによって作成することを検討してください。ここでは、メソッドはより複雑なビデオやオーディオのクリップを使用しての可能性を示唆、LabVIEW で実装する avi ファイルや WAV ファイルを生成します。
      3. IPI 値ボックスでサイズの値を表示し、得られたパルス分布のプロットを参照してくださいIPI の生成] ボタンをクリックします。
        注: IPI 値はIPI の生成ボタンのすべてのクリックで自動的に更新します。これらの値をコピー、詳細な分析のために保存することができます。
      4. 生成し、わかりやすいファイル名を入力すると、V 刺激 (例えば.、PeriodicVisual500ms.avi) ビデオ ファイル名の入力] ダイアログ ボックスで。ビデオの生成ボタンをクリックし、閉じます灰色 〜 4 ° 円を表示するポップアップ ウィンドウを待ちます。作成された V 刺激して [再生] ボタンをクリックします。
        注意: プログラムは、画像を生成し、クリックしてしないでください、他の数字これは図のハンドルを失うし、障害のあるビデオを生成するプログラムを引き起こす可能性があります。
        注: V オブジェクトの角度の振幅は次式 (2) によって得られます。
        figure-protocol-2385(2)
        ここで、V の振幅は度で表されます、S 画面で測定、センチメートル単位でビジュアルのサイズ、D はオブザーバーから画面にセンチメートル単位の距離。
      5. 生成し、わかりやすいファイル名を入力すると、同じ V IPI 値を使用して、刺激 (例えば.、AperiodicAcoustic500ms.wav) オーディオ ファイル名の入力] ダイアログ ボックスで。作成したオーディオのプロットを観察し、新しいオーディオを聴く [再生] ボタンをクリックしてオーディオを生成] ボタンをクリックします。
        注: 定義済みパルス周波数は 1 kHz です。ただし、音の周波数 (Hz)] ダイアログ ボックスで変更することが可能です。
      6. 1.1.4.2 10 周期 (AP) 刺激を作成し、(すなわちV、500 ms から 100 ms の手順で 1,100 ms の間隔) の支援タスクの比較間隔ごとに 1.1.4.5 を介しての手順を繰り返します。コントロール セットの間隔ごとに 1 つだけの周期 (P) 刺激を作成します。
    5. 拡張のホワイト ノイズ クリップを生成 (e.g。、30 分)、実験中に背景として使用したり、インター ネット ライブラリからダウンロードします。
    6. 作成 3 ° を白いクロスし、の試みを開始する参加者のためのキューとして使用する JPEG ファイルに保存します。
      メモ: AV 刺激発生タスクの実行中に V と合同のクリップにスーパーイン ポーズから。シフト A 刺激知覚同時32を生産するため V 発症後 90 ms まで。
  2. タスクの設計と実装
    1. P と AP V、A のセットを作成、Excel シートで作成した刺激の名前をリストすることによって AV 試験。別の列を使用して、トライアル、刺激期間および予想される応答 (模範的な CSV ファイルに含まれる参照ごとの繰り返し数参照と比較刺激の様相など、作業中に必要な情報すべてが含まれてStimuli_GUI.zip ファイル)。各セットをコンマ区切り値 (CSV) 形式で保存します。
      注: 実験比較刺激の変化の関数として参照より長くテスト刺激 (すなわち、比較刺激) を知覚確率の心理機能を取得することを目的と。したがって、サイコ メトリック関数を生成するための試験は間隔 (すなわち、800 ms) の範囲の半分で固定参照刺激を施す必要があります。ただし、参加者の条件は参照刺激に頼ることを保証するため出席しなければならない常に参照して比較。したがって、さまざまな参照の試験は、相殺するためにさまざまな比較の数含まれているはずです。最後に、V、A のブロックの提示を検討と注意の効果を避けるために AV 試験。ただし、ランダムに挟む P と AP の試験は常に存在します。
    2. PsychoPy、または PsychToolbox を使用してタスクを自動的に実行するプログラムを作成またはダウンロードして (実行 LabVIEW 2014 年またはそれ以上) の http://www.ifc.unam.mx/investigadores/Luis-lemus で利用可能な自動化の 2IFC_Task を実行します。
      1. タスクのファイルをダブルクリックして、2IFC_Task を開きます。
      2. コントロール パネルから刺激フォルダーを選択することによって作成された刺激をロードします。まず、使用上、下ボタン 0 を表示するダイアログ ボックス。刺激フォルダーを選択するには、フォルダー アイコンを押します。
      3. 1.2.2.2 1、2、3、または 4 それぞれ試験ファイル、TXT 出力ファイル、wav ファイルのバック グラウンド オーディオおよび JPEG 形式で白十字のキューの CSV セットを読み込むためにファイルのパスを設定する手順を繰り返します。
        注: タスクをプログラミングするには、オフラインで分析できる便利な形式でデータを保存 (e.g。、TXT、CSV 形式で)。試験についての情報が含まれます: 外観や行動の結果、ヒット、エラー、反応時間や応答時間などの順序。
      4. バック グラウンド ノイズをアクティブ化するコントロール パネルにあるホワイト ノイズボタンを押します。ヘッドフォンにできるだけ近くとしてデシベル メーターを配置し、〜 65 dB SPL に OS のボリューム コントロールを設定します。最後に、~ 55 dB SPL をコントロール パネルにある背景のボリュームコントロールを調整します。
      5. それぞれ最初の配信が刺激と刺激の分離時間が経過を指定するのにダイアログ ボックスの Pre_S1 と Inter_Stim を使用します。
        注: 既定時間は、1,000 さん他のマークは、審査官がリアルタイムで結果を確認する (例えば、バー条件、ヒット、エラー、誤報、および試行回数が現在の数表示あたりのパフォーマンスのプロット)。
      6. [ツール] タブを実行右矢印アイコンをクリックしてタスクをテストし、いくつかの実験を実行します。
        注: タスクと監視タスクをオンラインのための他を提供するための 1 つ、2 つのモニターを使用する勧めします。
        1. 各試行を開始するには、画面の中央で視覚的な手掛かりの出現の後、space キーを押しします。スペースバーを放して、刺激のペアの出産後、上向きまたは裁判の確定する下向きの矢印キーを押します。
        2. 設定が完了するまで、手順 1.2.2.6.1.タスクを自動的に停止します。また、[コントロール パネル] メニューの [停止] ボタンをクリックしてタスクを中止します。

2. 参加者

  1. 参加者を募集する 10 に 30 男女右利き、正常または正常に修正のビジョンを持って、それらとない聴覚障害の年齢の違いの 10 年以上。
  2. 参加者の年齢、性別、利き手、物理的または心理的な条件に関するアンケートを記入 (e.g。、薬物摂取、音楽訓練は、視覚や聴覚の障害を持つ)。
  3. 目的、手順、および実験の期間について参加者に伝えます。バイアスは誘発されません注意してください (e.g。、P または AP の条件の発生について)。その後、実験に参加するための書面による同意を与えるため参加者に依頼します。

3 実験手順

  1. 一定の照明で静かな部屋で実験を実行します。
  2. タスクを実行します。
  3. デシベル メーターを調整し、1.2.2.4 の手順で説明するように、手順を繰り返します。
    注意: 実験を通して音響刺激はバイノーラル 〜 65 dB SPL で配信されるはず。デシベル メーターを使用して損傷を避けるために実験の前に音響の振幅をテストすることが欠かせません。
  4. 60 cm の距離に位置し、モニターの前に座る参加者を求めます。到達距離にキーボードを配置し、参加者の頭 (図 2) にヘッドフォンを調整します。
  5. 全体の試験のためのスペースバーを押し続け、視覚手がかりの出現の後で試験への参加を指示します。2 つの連続した刺激の提示の後、スペースバーをリリース、2 番目の刺激が最初のものより長く続いた場合、上向き矢印キーを押して、それは短い期間 (続いた場合下向きの矢印キーを押しますの参加者に示す図 2B)。
  6. 最後に、右手の人差し指だけを使用してタスクを完了し、参加者が実験中に疲れや気を感じている場合に 5 分休憩の可能性に関するコメントを参加者に指示します。
  7. ヘッドフォンのノイズ ブロック機能をオンにし、10-15 試験参加者の練習をしましょう。
    注: このフェーズでは、正しい答えの視覚入力を提供することを推奨します。また、実験; 中にフィードバックを提供することはしかし、可能なバイアスの注意します。
  8. タスクを実行します。

4. データ解析

  1. 平均と P と AP、V、A のブロックのそれぞれのパフォーマンスの平均値の標準誤差を計算して AV 試験。
  2. 比較の間隔の関数として参照を超える比較刺激を知覚確率のスキャター プロットを生成します。その後、データをロジスティック関数をフィットします。
    注: 前述の導入で、実験とデータを依存便利なモデルを選択します。モデルの例、 tanh援助タスクにレポートされます。このようなモデルで定義されている 4 つのパラメーター (図 3 aのはめ込み式) を提供します。
    figure-protocol-6829
    パラメーターを変曲点から高原まで測定した性能の大きさに対応します。Βパラメーターは、最初の誘導体で変曲点に対応します。高い値、参照カテゴリと比較して長く、短いの間の遷移を感知する簡単に。パラメーター θまたは X0 は、変曲点 (すなわち、主観的等価点) の射影の横座標の値です。全体を表すようなパラメーターのシフト時間バイアス。最後に、 cまたは Y0 座標で変曲点を表し、特定の応答への先入観を明らかにします。フィットさせ解析する心理機能の代替ルーチンは、パラメデス ツールボックス6と quickpsy33です。
  3. 反応時間と応答時間を分析するため手順 4.1 以降の手順を繰り返します。
  4. それぞれ感覚モダリティの P と AP 精度分布を比較する統計解析を実行します。
  5. 周期性指標と精度と周期性指標と反応時間との関係を見つけるためのピアソン相関など、追加の分析を行います。

結果

このプロトコルは、人間の心理物理実験を行う方法を発表しました。テクニック レプリケートの V、A、AP 列車の間隔の差別に関する先行研究と AV のパルスは、2IFC メソッドを使用して実行されました。刺激に起因 6 50 ms パルスの列車の P と AP の分布 (すなわち、100 ms の手順で 1,100 ms 500 ms から) ミリ秒の範囲内でさまざまな間隔で。図 2 a...

ディスカッション

心理物理学のタスクの選択は、視知覚現象5,6の特定の興味に依存します。例えば、このプロトコル実装 2IFC 法13周期配列したパルスの視覚、聴覚、および視聴覚刺激の時間間隔の知覚に以前に報告されたパラダイムを再作成から成っていた。ここでは、心理のタスクのほとんどは、のように適切なハードウェアおよびソフトウェア...

開示事項

著者が明らかに何もありません。

謝辞

この作品は、Consejo ナシオナル デ サイエンス y テクノロジー (CONACyT) CB 256767 によって支えられました。著者は、技術的な援助のアイザック ・ Morán との彼女の貴重な援助セルバンテス ・ デ ・ Fisiología Celular (IFC) のコンピューター ユニットからアナ エスカランテありがとうございます。

資料

NameCompanyCatalog NumberComments
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NameCompanyCatalog NumberComments
Software
LabviewNational InstrumentsLabview 2014Labview SP1 130, 64-bits, version 14
MatlabMathworks IncMatlab 2016aThe Mathworks Inc., Natick, MA, USA
GUI To create Visual and Acoustic stimuli. Created by Fabiola DuarteMathworks IncMatlab 2016aThe Mathworks Inc., Natick, MA, USA

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