Двух Интервал принудительного выбора задачи для мультисенсорное сравнения

Резюме

Психофизика имеет важное значение для изучения восприятия явлений посредством сенсорной информации. Здесь мы представляем протокол для выполнения задачи принудительного выбора двух интервал как это реализовано в предыдущем докладе о человека психофизики где участники Ориентировочная продолжительность интервалов визуальные, слуховые или аудиовизуальных апериодическое поездов импульсов.

Аннотация

Мы предлагаем процедуры для психофизики эксперимент в организме человека, основанный на ранее описанных парадигма призвана характеризовать восприятия продолжительность интервалов в пределах миллисекунд зрительную, акустическую и аудиовизуальных апериодическое поездов шести импульсов. В этой задаче каждого из исследований состоит из двух последовательных конкурентную интервалов, где участники пресс стрелка вверх ключ чтобы сообщить, что второй стимул длился дольше, чем ссылка, или клавишу Стрелка вниз для обозначения иначе. Анализ результатов поведения в психометрических функций вероятности оценки сравнения стимул будет больше ссылка, как функция сравнения интервалов. В заключение, мы заранее способ реализации стандартных программирование программное обеспечение для создания зрительную, акустическую и аудиовизуальных раздражители и для создания двух Интервал принудительного выбор (2IFC) задачи, обеспечивая стимулы путем блокировки шума наушники и монитор компьютера.

Введение

Целью настоящего Протокола является передать процедуру для стандартных эксперимент на психофизика. Психофизика изучает восприятие явлений через меру поведенческих реакций, вызвал сенсорные входы^1,2,3. Как правило человека психофизики является недорогой и важным инструментом для реализации в изображений или нейрофизиологических экспериментов⁴. Однако это никогда не легко выбрать наиболее подходящий метод психофизической из многих, которые существуют, и выбор несколько зависит от опыта и предпочтения. Тем не менее мы призываем начинающих тщательно пересмотреть существующие методологии для того, чтобы узнать о выборе критериев^5,6,7. Здесь мы предлагаем процедуру для выполнения задачи 2IFC, который многие исследователи часто используют для изучения перцептивных процессов, таких как рабочей памяти⁸, решение, делая^9,10или время восприятие^{11 , 12 , 13}.

Направлять читателей вдоль метода, мы заново отчет о восприятия продолжительности визуальной (V), слуховой (A) и аудиовизуальных (AV) интервалы апериодическое последовательностей импульсов. Мы будем обращаться к этой задаче как задача апериодическое интервал в дискриминации (помощи)¹³. При попытке описать эту парадигму в жаргоне психофизика, он бы задачей класса A, тип-1, на основе производительности, критерий зависимых дискриминации, использующий-адаптивный метод констант и модель гиперболический тангенс (tanh) Вычислите дифференциальный порог. Даже тогда, когда такая характеристика звуки немного запутался, мы будем использовать его представить читателю некоторые общие аспекты психофизика, надеясь обеспечить решение критерии для новых экспериментов и возможно даже возможность пошива текущий протокол к другие потребности.

Любые психофизического эксперимента, таких как 2IFC задачи, требует осуществления раздражители, задачи, метод, анализ и измерения⁶. Цель заключается в том, чтобы получить функцию психометрических что лучше счетов для измерения производительности¹⁴. 2IFC задача состоит из представления участникам, которые наивно Цель эксперимента, испытания двух последовательных раздражителей. После сравнения раздражители, они сообщают результаты, выбрав один и только один, из двух возможных ответов, которые лучше подходит для их восприятия.

С раздражителей мы ссылаемся на технические соображения о сенсорные модальности под исследование. Класса A эксперимент состоит из сравнения раздражителей же механизма в рамках судебного разбирательства, в то время как эксперименты класса B включают кросс-модальные окна сравнения. Другие основные соображения о стимулы включают их осуществления, такие как технические способы модулирующих раздражителей в пределах требуемого диапазона. Например если мы хотим, чтобы найти только заметное различие (СНН) между двумя частотами флаттера, вибрирующие на кожу¹⁵, нам нужно точность стимулятором для создания частоты в пределах предсердий (то есть, 4-40 Гц). Другими словами динамический диапазон технических элементов зависит от динамического спектра каждой сенсорной модальности.

Выбор задачи — о восприятия явление изучается. Например поиск, являются ли два стимула что же или эквивалентный, могут рассчитывать на механизмы различных мозга чем те решения, если стимул длиннее или короче, чем ссылка¹⁶ (как парадигмы помощи). Сути стимулы выбора определяет тип полученных ответов. Тип-1 эксперименты, иногда тесно связана с так называемой производительности эксперименты, включают в себя правильные или неправильные ответы. В противоположность этому тип-2 эксперимент (или эксперимент, появление) производит главным образом качественные ответы, которые зависят от участника критериев и не любой явно введенных критерий; Иными словами критерий независимые эксперименты. Примечательно, что 2IFC задачи ответы являются критерий зависимых, потому что, в каждом испытании, Стандартный раздражитель (иногда называется base или стимул) представляет собой критерий, от которого зависит восприятие сравнения.

Этот метод может относиться к три вещи; Во-первых оно может относиться к механизму для выбора диапазона стимулы проверяемое или, другими словами, уже известных диапазон изменчивости стимул, в отличие от адаптивные методы, направленные учредить адекватный диапазон¹⁷. Эти вопросы адаптивной рекомендуются для быстрого поиска обнаружения и дискриминации порогов и минимальный испытательный повторений¹⁸. Кроме того адаптивные методы являются оптимальными для экспериментального экспериментов. Второе определение метода является масштаб раздражители модуляции (например., метод констант) или логарифмическую шкалу. Выбранный масштаб может или не может быть прямым следствием итогов адаптивного метода, но прежде всего, это касается динамики изученных сенсорные модальности. Наконец метод также относится к числу судебных разбирательств и порядок их представления.

Что касается анализа она относится к статистике экспериментальных измерений. Независимо от выбора соответствующих аналитических методов для сравнения между группами испытания и контроля, психофизика в основном о измерения абсолютной или дифференциальные пороги между двумя условиями (например, наличие или отсутствие стимул, или СНН между двух раздражителей), особенно в 2IFC¹⁹. Такие измерения являются производными от психометрических функций (т.е., непрерывной модели поведения как функцию вероятности обнаружения или взыскательных одним из условий на карту). Выбор модели функция зависит на шкале или, другими словами, на расстояние значения независимой переменной. Функций, таких как накопительное нормально, логистики, быстро и Вейбулла соотвествующие для значения, расположенными линейно, тогда как Гумбеля и журнал быстрый, лучше подходит для логарифмической интервалы. Также существуют альтернативные модели, например tanh занятых в задаче оказания помощи. Важно отметить, что выбор правильной модели зависит от параметров интерес, как в дизайне эксперимент²⁰. После фиттинга данных к модели, можно извлечь два параметра: параметры α и β . В случае логистической функции, обычно занятых в 2IFC парадигмы, α ссылается на значение абсциссы проектирования точки субъективных равенства (т.е., на половину логистики). Параметр β ссылается на склоне в α значение (то есть, крутизна перехода между условиями). Наконец параметр обычно получены из психометрических кривая является дифференциальный Лимен²¹ (DL). В эксперименте 2IFC DL относится к β, но строго говоря, соответствует минимальным воспринимается различие между двумя интервалами. Формула для определения DL является следующее уравнение (1).

(1)

Здесь x стенды для значения независимой переменной, проецируя на 0,75 и 0,25 производительность измеряется непосредственно на сигмоид кривой. До этого момента мы рассмотрели лишь некоторые общие положения о психологические функции. Мы рекомендуем продолжить изучение оценки и интерпретации, психометрических функций, эти и другие параметры²².

Другие технические аспекты, которые необходимо учитывать при осуществлении психофизического эксперимента связаны с оборудованием и программным обеспечением. Память и скорость потенциала коммерческих компьютеров в настоящее время обычно оптимальна для переработки в высококачественный визуальных и слуховых задач. Кроме того, динамическое разрешение дополнительных материалов, таких как блокировки шума наушники, колонки и мониторов, должны выполнить дискретизации, на котором действуют сенсорные условия (например., частота, амплитуда, контраст и освежающий курс). Кроме того программное обеспечение программы, такие как PsychToolbox²³ и²⁴ PsychoPy легко осуществить и высоко эффективным при синхронизации задач события и оборудование.

Ранее описанных задач помощи собирает многие из вопросов, описанных выше для 2IFC парадигмы. Интересно, что он исследует восприятие V, A и AV интервалы в диапазоне миллисекунд, где большинство процессов мозга происходит^25,,2627. Парадоксально, но это также сложным временем для изучения видение, которое, по сравнению с прослушивание, порождает несколько ограничены выборки оценить²⁸. В этом смысле смешанные сравнения требуют дополнительные теоретические области^12,29,30. Иногда, они нуждаются в дальнейшей пошив охватывают общие модуляция спектра или достичь конгруэнтных толкований.

Этот протокол фокусируется на дискриминации задачи (т.е., 2IFC, где базовый стимул, также называется ссылку или стандарт, контрастирует с набором сравнения или тест стимулов найти СНН или, другими словами, порог дискриминации). Здесь, задача поставлена для изучения возможностей людей различать временные интервалы v, A, или AV апериодическое моделей импульсов¹³. Мы предоставляем информацию о создании и параметризации раздражители, а также на анализе точности и времени реакции. Важно отметить, что мы обсуждаем как интерпретировать воспринятие времени испытуемых из параметров статистических результатов психометрии и некоторые экспериментальные и аналитических альтернатив в рамках темы психофизических метода 2IFC.

протокол

Эксперименты были утверждены Комитетом биоэтики в Институт клеточной физиологии НАУ (No. CECB_08) и проводится под руководящих принципов кодекса этики Всемирной медицинской ассоциации.

1. экспериментальные установки

1. Материал и стимулы настройки для выполнения задачи апериодическое интервал дискриминации (помощь)
   1. Выполните этот эксперимент на компьютере с как минимум 8 ГБ ОЗУ, 2,5 ГГц и монитор освежающий частоты 60 Гц для создания и запуска задачи.
   2. Получить набор шума Отмена наушники, чтобы избежать звуки окружающей среды, отвлекает участников во время выполнения задачи.
   3. Позволяет задать громкость наушников ~ 65 дБ SPL децибела метр.
   4. Создайте V, A, и AV стимулы для задачи, запустив графический интерфейс пользователя (GUI) включены в настоящем Протоколе (рис. 1), или с помощью программ, таких как PsychToolbox или PsychoPy.
      1. Скачайте файл Stimuli_GUI.zip из http://www.ifc.unam.mx/investigadores/Luis-lemus. Затем откройте MATLAB (2016a или выше для этого GUI).
         1. Нажмите на опцию SetPath в MATLAB меню вкладки для добавления в Stimuli_GUI папку в рабочую область. Во-первых выберите кнопку Добавить папку , выберите папку Stimuli_GUI и нажмите кнопку сохранить . Наконец закройте окно, нажав на кнопку Закрыть .
         2. Откройте файл Stimuli_GUI.m с помощью параметра Открыть на вкладке главное меню. Затем нажмите клавишу F5 на клавиатуре для отображения графического интерфейса (рис. 1).
      2. Нажмите на состояние всплывающего меню, чтобы выбрать предпочтительное распределение импульсов (т.е., периодические для создания стимула равноотстоящих импульсов, или Aperiodic для случайного распределения). Затем выберите нужное количество импульсов (то есть, 2-6) в число импульсов всплывающее меню. Наконец введите нужную длительность стимул в диалоговом окне «Длительность».
         Предупреждение: Чтобы избежать V мерцание Фьюжн (то есть, два или более импульсов воспринимаются как только один), крайне важно для создания interpulse интервалы (IPI) менее 30 г-жа таким образом, учитывая, что каждый из импульсов является предопределенным для последних 50 мс, максимальное количество импульсы в стимул ограничивается ИПИС. Импульсы, превышающий минимальный IPI генерирует ошибку.
         Примечание: Программа генерирует изображения в чередование аудио видео (AVI) формате со скоростью 60 кадров в секунду. Однако они могут создаваться в оперативном режиме в каждом испытании с использованием PsychToolbox или PsychoPy. Рассмотрите возможность создания импульсов 50-ms путем объединения по крайней мере три кадра 4° серые круги на черном фоне. Здесь метод генерирует AVI и WAV файлы для реализации в LabVIEW, таким образом предлагая возможность использования более сложных аудио или видео клипы.
      3. Нажмите на кнопку Генерировать IPI для отображения ИПИС значения в поле значения IPI и увидеть график результирующей распространение импульсов.
         Примечание: Значения IPI автоматическое обновление на каждый клик на кнопку Генерировать IPI . Эти значения можно скопировать и сохранить для дальнейшего анализа.
      4. Создавать и сохранять стимул V, введя описательное имя файла (например., PeriodicVisual500ms.avi) в диалоговом окне введите имя файла видео. Нажмите на кнопку Генерировать видео и дождитесь отображения кругов серый ~ 4 °, чтобы закрыть всплывающее окно. Затем нажмите на кнопку играть , чтобы увидеть созданный V стимул.
         Предупреждение: в то время как программа генерирует изображения, не нажмите на другие фигуры, как это может вызвать программу терять рисунок ручки и производить неисправный видео.
         Примечание: Угловой амплитуде V объекта получается следующее уравнение (2).
         (2)
         Здесь амплитуда V выражается в градусах, S визуального элемента размер в сантиметрах, измеренная на экране, и D — это расстояние в сантиметрах от наблюдателя на экран.
      5. Создавать и сохранять стимул A, используя те же значения V IPI, введя описательное имя файла (например., AperiodicAcoustic500ms.wav) в диалоговом окне введите имя аудио файла. Нажмите на кнопку Генерировать аудио наблюдать участок созданного аудио и нажмите на кнопку играть слушать новый аудио.
         Примечание: Стандартные частоты пульса – 1 кГц; Однако это можно изменить в диалоговом окне Звук Частота (Гц).
      6. Повторите шаги 1.1.4.2 через 1.1.4.5 для создания 10 апериодическое раздражителей (AP) для каждого сравнения интервалов помощи задачи (т.е., V и интервалов из 500 мс до 1100 МС в шагах 100 мс). Создайте только один периодический (P) стимул для каждого из интервалов наборов данных элемента управления.
   5. Создать расширенный клип белый шум (например., 30 мин) для использования в качестве фона во время эксперимента, или загрузить его из Интернет-библиотеки.
   6. Создайте 3° белый крест и сохранить его в файле JPEG, использовать как подсказку для участников начать судебное разбирательство.
      Примечание: AV стимул в результате наложения V и A конгруэнтных клипы во время выполнения задачи. Сдвиг A стимулы до 90 мс после наступления V для производства одновременности восприятия³².
2. Задача разработки и осуществления
   1. Создание наборов P и AP V, A и AV испытания путем перечислять имена созданных стимулов в листе Excel. Использовать различные столбцы, чтобы включить все информация, требуемая во время задачи, например модальности и сопоставления стимулов, количество повторений каждого судебного разбирательства, длительности стимулы и ожидаемый ответ (см. образцовое CSV-файл включен в Stimuli_GUI.zip-файл). Сохраните каждый из этих наборов в формате с разделителями-запятыми (CSV).
      Примечание: Эксперимент стремится получить психометрических функций вероятности восприятия тест раздражители (т.е., сравнение раздражителей) больше, чем ссылка как функция вариантов сравнения раздражителей. Таким образом испытания для создания психометрических функции должны использовать ссылку стимул, фиксированной в половине диапазона интервалов (т.е., 800 мс). Однако чтобы гарантировать, что критерии участников полагаться на ссылку стимулом, они всегда должны присутствовать как ссылка, так и сравнение. Таким образом испытания различной ссылки должны быть включены в противовес количество различных сравнений. И наконец, рассмотреть вопрос о представлении блоки V, A и AV испытания, чтобы избежать внимания эффектов. Однако всегда присутствует P и AP испытания, случайно интеркалированного.
   2. Создайте программу для автоматического запуска задачи с помощью PsychToolbox или PsychoPy, или загрузите и запустите автоматизированного 2IFC_Task доступна на http://www.ifc.unam.mx/investigadores/Luis-lemus (для запуска в LabVIEW 2014 или выше).
      1. Откройте 2IFC_Task, дважды щелкнув на файле задачи.
      2. Загрузите созданный раздражители, выбрав папку стимула из панели управления. Во-первых используйте вверх и вниз кнопки в диалоговом окне Отображение 0. Затем нажмите на значок папки, чтобы выбрать папку, стимул.
      3. Повторите шаг 1.2.2.2 чтобы задать путь к файлу для 1, 2, 3 или 4, чтобы загрузить набор CSV файл испытаний, выходной файл TXT, WAV аудио фон и биток белого Креста в формате JPEG, соответственно.
         Примечание: При программировании задачи, хранить данные в удобном формате для анализа в автономном режиме (например., в формате TXT или CSV). Включить информацию о суде: порядок внешнего вида и поведения исходы, такие как хиты, ошибки, время реакции и время отклика.
      4. Нажмите кнопку белый шум , расположенную на панели управления, чтобы активировать фоновый шум. Затем место децибела метр как вблизи максимально для наушников и регулятор громкости ОС ~ 65 дБ SPL. Наконец настройте регулятор Громкости фоновой , расположенный на Панели управления ~ 55 дБ SPL.
      5. Используйте диалоговое окно коробки Pre_S1 и Inter_Stim для указания времени провалы первой доставки стимула и interstimulus разделения, соответственно.
         Примечание: По умолчанию раз в 1000 г-жа другие графические индикаторы предназначены для экспертизы наблюдать результаты в режиме реального времени (например, Бар сюжет спектакля в условие и отображает количество хитов, ошибки, ложных срабатываний и текущее количество судебных процессов).
      6. Протестировать задание, нажав на значок со стрелкой вправо запуска на вкладке инструменты и выполнить некоторые тестовые испытания.
         Примечание: Мы рекомендуем для использования двух мониторов, один для доставки задачи и другой для мониторинга онлайн задачи.
         1. Начало каждого судебного разбирательства, удерживая пробел после появления визуальной подсказки в центре экрана. Отпустите клавишу пробел после доставки пару раздражителей и нажмите вверх или вниз стрелки для завершения судебного разбирательства.
         2. Повторите шаг 1.2.2.6.1 до завершения набора. Задачи автоматически останавливается. Кроме того прервать задачу, нажав кнопку остановить в Панели управления меню.

2. Участники

1. Привлечение 10 до 30 мужчин и женщин правша участников, с не более чем десяти лет разницы в возрасте между ними, с нормальной или исправить нормальное зрение и не слуховой дефицита.
2. Попросите участников заполнить вопросник относительно их возраста, пола, преобладающая рука и физические или психологические условия (например., визуальной или звуковой дефицита, музыкального обучения и потребление наркотиков).
3. Расскажите участникам о цели, процедуры и продолжительность эксперимента. Будьте осторожны, не предвзятость индуцируется (например., рассказывая им о наступлении P или AP условий). Затем попросите участников, чтобы дать письменное согласие на участие в экспериментах.

3. Экспериментальная процедура

1. Выполните эксперименты в тихой комнате с постоянным освещением.
2. Запустите задачу.
3. Калибровка децибела метр и повторите процедуру, как описано в шаге 1.2.2.4.
   Предупреждение: На протяжении всего эксперимента, акустическая стимулы должны быть доставлены binaurally в ~ 65 дБ SPL. Важно использовать децибела метр для тестирования акустики амплитуд до эксперимента, чтобы избежать травм.
4. Попросите участников, чтобы комфортно сидеть перед монитором, расположенный на расстоянии 60 см. Затем поместите клавиатуру в досягаемости и отрегулировать наушники на голове участника (рис. 2 c).
5. Проинструктируйте участников начать пробу после появления визуальный сигнал, нажав и удерживая клавишу пробела для всего судебного разбирательства. Указывает участника выпустить пробел после представления двух последовательных раздражителей и нажать клавишу Стрелка вверх, если второй стимул длился дольше, чем первый или клавишу Стрелка вниз, если она длилась более короткий период времени ( Рисунок 2B).
6. Наконец попросите участников использовать только правый указательный палец для завершения задачи и комментировать возможность принятия перерыв 5-мин, в случае, если участник чувствует себя усталым или отвлекаться во время эксперимента.
7. Включите функцию блокировки шума наушники и пусть участник практика испытаний 10-15.
   Примечание: Во время этой фазы, обеспечивая визуальный ввод для правильных ответов рекомендуется. Кроме того это позволяет обеспечивать обратную связь в ходе эксперимента; Однако быть в курсе возможных погрешностей.
8. Запустите задачу.

4. анализ данных

1. Вычислить среднее и Среднеквадратичная ошибка среднего значения производительности каждого из блоков P и АП, V, A и AV испытания.
2. Генерировать точечные участки вероятность восприятия сравнение стимул больше чем ссылку как функция сравнения интервалов. Затем установите логистической функции к данным.
   Примечание: Как отмечалось во введении, выбрав удобную модель зависит эксперимент и данных. Пример модели является tanh как агентство для помощи задачи. Такая модель обеспечивает четыре параметра (врезные в рисунке 3A) определяется:
   
   Параметр соответствует производительности величина, измеренная от точки перегиба на плато. Β -параметр соответствует первой производной в точке перегиба. Чем выше значение, тем легче воспринимают переход между длиннее и короче, по сравнению с ссылка категории. Параметра θ или X0 значение абсциссе проекции точки перегиба (то есть, точка субъективных равенства). Сдвиг такого параметра представляет общий временной предубеждения. Наконец c или Y0 представляет точку перегиба на ординате и раскрывает предубеждения к конкретного ответа. Альтернативные процедуры для установки и анализа психометрических функции являются Palamedes элементов⁶ и quickpsy³³.
3. Повторите процедуру с шагом 4.1 для анализа времени реакции и время отклика.
4. Проводить статистический анализ, чтобы сравнить P и AP точность распределения в рамках каждой из сенсорных механизмов.
5. Выполнение дополнительных анализов, например корреляции Пирсона, чтобы найти связь между периодичности индексов и точность и индексы периодичность и время реакции.

Результаты

Этот протокол представил метод, чтобы выполнить психофизики эксперимент в организме человека. Метод репликации предыдущих исследований о дискриминации интервалы ап поездов v, A и AV импульсы, которые была выполнена с помощью метода 2IFC. Раздражители результатом P и AP дис...

Обсуждение

В психофизика выбор задачи зависит от конкретных интересов в перцептивных явлений^5,6. Например этот протокол состояла из воссоздания сообщалось ранее парадигмы на восприятие интервал времени визуальные, слуховые и аудиовизуальных раздражители неперио?...

Материалы

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