Psychophysik Flashcards
Wahrnehmungsprozess
1) Umgebungsreiz:
Das vom Objekt reflektierte Licht auf das Auge.
2) Transformation:
Transformation von Reizen und dessen Reaktionen.
Reflexionslicht des Objekts -> beeinflusst durch ihre Eigenschaften und Lichtverhältnissen.
Transformation des Reflexionslicht, sobald es ins Auge gelangt, indem Akkomodation stattfindet. Erhalt von einem scharfen Bild nicht möglich, wenn optisches System nicht voll funktionstüchtig.
Repräsentationsprinzip: Wahrgenommenes entsteht nicht durch direkt Kontakt mit Stimuli, sondern Repräsentation in den Rezeptoren.
3) Transduktion:
Bild in den Rezeptoren wird in elektrische Signale umgewandelt, um die visuelle Repräsentation an das Gehirn weiterzuleiten.
Sehpigment Molekül “Retinal” ist für die Umwandlung des Lichts in Bildsignale verantwortlich, diese werden durch Nervenimpulse weitergeleitet.
4) Neuronale Verarbeitung:
neuronale Verarbeitung der elektrischen Signale.
5) Wahrnehmung:
Stimulus wird bewusst wahrgenommen
6) Erkennen:
Durch Top-Down-Prozesse Kategorisierung und Interpretation des Stimulis.
7) Handeln/Verhalten:
Motorische Reaktion auf das erkannte Objekt.
Akkommodation
Scharfstellung eines Objekts durch Erhöhung der Brechkraft.
Top-Down Prozesse
Wissensbasiert, Kognitiv
Informationsverarbeitung, das durch höhere mentale Prozesse gesteuert wird.
Bsp. Wenn wir Wahrnehmungen aufgrund unserer Erfahrungen und Erwartungen interpretieren.
Bottum-Up Prozesse
Daten-/Reizgesteuert
Beginnt bei den Sinnesrezeptoren und arbeitet sich bis auf die höheren Ebenen der Verarbeitung vor. In dem Prozess werden Reizmerkmale analysiert und interpretiert.
Wahrnehmung
Bewusste sensorische Erfahrung
Bewusstsein
Erleben mentaler Zustände und Prozesse
Aufmerksamkeit
auf die Beachtung eines Objekts gerichtete Bewusstseinshaltung
Gedächtnis
System, das der Speicherung und dem Abruf von Informatonen dient.
Denken
Interpretierende und Ordnungsstiftende Verarbeitung von Informationen.
Psychophysik
Untersucht Zusammenhänge zwischen Reizen und Verhaltensreaktionen/ Wahrnehmungen.
Psychophysiologie
Untersucht Zusammenhänge zwischen Reizen und physiologischen Antworten.
Absolute Schwelle
Kleinste Intensität, die nötig ist, um ein Reiz wahrzunehmen.
Konvergiert auf den 50%-Punkt der Funktion.
- Psychometrische Funktion wird zur Auswertung genutzt-
Unterschiedsschwelle
Kleinster Wahrnehmbarer Unterschied zwischen zwei Reizen.
Konvergiert auf den 75%-Punkt der Funktion.
- entspricht einem halben Unsicherheitsintervall!
Psyhometrische Funktion
Wahrschenlichkeit für eine bestimmte Antwort in Abhängigkeit vom Reizpegel.
50%-Punkt als Schwelle.
Zentrale Annahmen der Schwellentheorie
° VP weiß, wann Schwellen überschritten wird und kann darüber berichten.
° Keine Überschreitung der Schwelle, wenn Reiz nicht dargeboten wird oder gleich ist.
° Urteilsprozesse können ignoriert werden.
Fechners Gesetz
“Gleiche Zuwächse in der Empfindungsstärke S erfordern gleiche Verhältnisse in den Reizintensitäten I.”
Δ𝑆 = 𝑐 ∙ΔI /I
𝑆 = 𝑐 ∙ log(I)
Als Psychhophysische Funktion dargestellt (Logarithmisch)
Unsicherheitsintervall
Liegt zwischen 25% und 75%
𝑦 = 1 / (1 + 𝑒−𝑎(𝑥−𝑏))
75%- Schwelle = (x75 - (x25)) / 2
Webers Gesetz
° Unterscheidschwellen sind proportional zur Intensität des Standardreizes (I)
° Prinzip, das besagt, dass sich zwei Reize um einen konstanten minimalen Prozentsatz (und nicht um einen konstanten Absolutenbetrag) unterscheiden müssen, damit sie als unterschiedlich wahrgenommen werden.
ΔI /I = 𝑐
ΔI = c * I
Weber-Fechner Gesetz
Die Empfindungsstärke ist eine logarithmische Funktion der Reizintensität, dass heißt das konstant Zuwächse der Empfindungsstärken konstanten Verhältnissen der Reizintensitäten entsprechen.
Psychophysische Funktion
Empfindungsstärke als Funktion der Reizintensität (z.B. 𝑆 = log(𝐼) )
Grenzverfahren
- der Vp wird Stimuli in entweder auf- oder absteigender Reihenfolge dargeboten
- Bei Ja - Antwort Eintrag in der zugehörigen Spalte und Verminderung der Intensität des Stimulis im nächsten Durchgang
- Wechsel von Ja zu Nein als Übergangspunkt
- Nächster Durchgang beginnt dann unterhalb der vorherigen Schwelle
- Schwelle als Mittelwert aller Übergangspunkte
Nachteile des Grenzverfahrens
° Habituation: Festhalten an Antwort, selbst wenn man den Reiz schon nicht mehr wahrnimmt.
° Antizipation: Antwortwechsel zu früh
Herstellungsverfahren
- Vp reguliert den Reiz durch ein Regler
- Er soll es so einstellen, dass der Reiz gerade noch merklich ist (also Absolutschwelle)
- Schwelle entspricht dann dem Durchschnitt der eingestellten Reizintensität
Vorteil des Herstellungsverfahrens
+ Schnell und effizient
Nachteil des Herstellungsverfahrens
- Habituation
- Antizipation
- Vp könnte sich an Reglerposition orientieren
- stark abhängig von Sorgfalt der Vp
Konstanzverfahren
- konstante Anzahl an Intensitäten wird gleichverteilt um die vermutete Schwelle gewählt
- zufällige Darbietung aller Intensitäten
- Vp hat binäre Antwortmöglichkeit
Vorteile des Konstanzverfahrens
+ Reizsequenz ist nicht vorersagbar
+ Gesamte psychometrische Fuktion wird erfasst
Nachteile des Konstanzverfahren
- zeitaufwändig
- Bereich der Intensitäten evtl. nicht ideal (Bsp. zu kleiner Bereich)
- Schwelle bei vielen Trials oft nicht konstant (perzeptuelles Lernen )
Perzeptuelles Lernen
- Veränderung der Empfindungsschwelle bei wiederholter Ausführung einer perzeptuellen Aufgabe
- > Problem bei Verfahren mit vielen Durchgängen
- > Dadurch kann psychometrische Funktion steiler werden
- > Unterschiedsschwelle sinkt
Problem des Kriteriums : “Urteilsprozesse können ignoriert werden”
- Vp muss ein Kriterium festlegen, um zu entscheiden wann er mit Ja antworten soll
- Festlegung des Krietriums basiert auf persöliche Erfahrungen
- Der Unterscheid der dadurch zwischen zwei Vps Auftritt hat nichts mit der Wahrnehmung zu tun!
Rauschen im System
- derselbe Reiz kann zu unterschiedlichen Empfindungsstärken führen (Rauschen)
- Je schwächer die Reizstärke, desto mhr Überlappung (Perzeptuelle Unsicherheit)
- Vp muss entscheiden, wie stark ein Reiz sein muss, dami sie sich für eine “Ja”- Antwort entscheidet
- Vp kann dabei ein Striktes oder Laxes Kriterium festlegen
Forced-Choice-Verfahren
- Dabietung von zwei Reizen
- Absolutschwelle wird bestimmt
- 2-AFC: Reize werden gleichzeitig dargeboten oder
- 2-Interval Forced Choice: Reize werden in zwei Beobachungsintervallen dargeboten
Vorteile des Forced-Choice-Verfahrens
+ Kriterium fällt heruas, da es auf beide Intervalle angewandt wird
+ Jeder Durchgang bringt das Signal zurück
+ Subjektiv leichter für die Teilnehmer
Adaptive Force-Choice-Verfahren
- Reizintensität hängt im laufenden Durchgang von den Antworten der vorherigen Durchgänge ab
- Reiz konvergiert auf bestimmtes Niveau
- > schneller als Konstanzverfahren
- einfachster Fall: simple up/down Staircase-Verfahren
Simple up/down Staircase-Verfahren
- falsche Antwort: Intensität erhöhen (up)
- richtige Antwort: Intensität senken (down)
- Schrittweite wird nach einigen Umkehrpunkten reduziert
- Schwelle als Mittelwert der Umkehrpunkte
- konvergiert immer auf den 50%- Punkt der pschometrische Funktion!
1-up/2-down Verfahren
- 2 richtige Antworten hintereinenander: down
- 1 falsche Antwort: up
- konvergiert auf 71%-Punkt der psychometrischen Funktion
3-down/1-up Verfahren
- 3 richtige Antworten: down
- 1 falsche Antwort: up
- konvergert auf 79%- Punkt der psychometrischen Funktion
Signalentdeckungstheorie
Annahmen:
1) Immer Rauschen im System(Wahrnehmung): physiologisch, Umgebung, psychologisch
2) Empfindungsstärken können durch Verteilungen beschrieben werden
3) Analyse der Fehler genauso wichtig wie die Auswertung der korrekten Antworten
Verteilung der Empfindungsstärken bei Rauschen und Signal + Rauschen
- Signal + “JA” : Falscher Alarm
- Signal + “NEIN” : Richtige Zurückweisung
- Signal + Rauschen , “JA” : Hit
- Signal + Rauschen , “NEIN” : Miss
° hohe Trefferrate + viele Fehlalarme: deutet auf ein Laxes Antwortkriterium hin
Isosensitivitätskurve (ROC-Kurve)
- Hitrate als Funktion der Fehlalarmrate
- jeder Punkt auf der Kurve entspricht derselben Sensitivität
- Punkte auf einer Kurve:
° links unten: striktes Antwortkriterium (viele Verpasser)
° rechts oben: laxes Antwortkriterium (viele Fehlalarme) - Krümmung ROC-Kurve ist ein Maß für die Sensitivität
- d’ = Abstand zwischen den Verteilungen der Sensitivität
Sensitivität d’
- Abstand zwischen den Verteilungen für Rauschen und Signal + Rauschen
- bei Vergrößerung des Abstands steigt das Verhältnis von Trefferrate (Hitrate) zu Fehlalarmrate an, d.h. die ROC-Kurve wird stärler gekrümmt (unabhängig davon, wo das Kriterium liegt)
- Berechnung:
𝑑′ = (𝜇𝑆𝑁 − 𝜇𝑁) / 𝜎 = 𝑧(𝐻𝑖𝑡𝑟𝑎𝑡𝑒) − 𝑧(𝐹𝑒ℎ𝑙𝑎𝑙𝑎𝑟𝑚𝑟𝑎𝑡𝑒) = 𝑧((𝐻𝑖𝑡)/ (𝐻𝑖𝑡𝑠 + 𝑀𝑖𝑠𝑠)) − 𝑧((𝐹𝐴)/(𝐹𝐴 + 𝐶𝑅)) - z-Werte ind der Tabelle der Standardnormalverteilung zu entnehmen
- p = Fläche unter der Kurve links von z
- O = Höhe der Kurve bei z
- Berechnung des Antwortkriterium (Urteilsneigung / Bias): Verhältnis
der beiden Wahrscheinlichkeitsdichten beim Kriterium xcrit - 𝛽 = (𝑓(𝑥𝑐𝑟𝑖𝑡|𝑆𝑁))/(𝑓(𝑥𝑐𝑟𝑖𝑡|𝑁))
Überschwellige Skalierung
Ziel ist es eine psychophysische Funktion zu finden. Es wird zwischen Indirekten und Direkten Methoden unterschieden.
Fechner-Skalierung (Indirekt)
Annahmen:
° Um eine Empfindungsskala zu konstruieren, wird … benötigt
a) .. ein Nullpunkt(z.B. Absolutschwelle)
b) .. eine Einheit (ebenmerkliche Empfindungsunterschiede)
° Ebenmerkliche Unterschiede sind subjektiv gleich (überall auf dem Empfindungskontinuum)
° Weber Gesetz beschreibt Zusammenhang zwischen Unterscheiedsschwelle und Ausgangsniveau (Intensität des Standardreizes)
- Δ𝑆 = 𝑐 ∙ ((ΔI) /I) (Fundamentalformel)
- 𝑆 = 𝑐 ∙ log(I) (nach Integration)
° Daten werden durch klassische Schwellenmethoden gewonnen
° Heute: selten Skalierung nach Fechner, doch die Idee dass die Diskriminierbarkeit von Reizen als Basis für die Messung subjektiver Empfindungsstärken dient, ist in indirekten Skalierungsmethoden zu finden
Nachteil der Fechner - Skalierung
Sehr Aufwendig, da jede Unterschiedsschwelle mittels Konstanzverfahren ermittelt werden muss
Bradley-Terry-Luce Modell (Indirekt)
Annahme:
° Skalenwerte v(a) und v(b) für die Empfindungsstärken der Reize a und b, werden durch den Präferenzwahrscheinlichkeiten pab bestimmt. (Durch Paarverlgeich)
° pab hängt von wahrgenommener Distanz zwischen a und b ab:
- Bei pab = 0.5 sollten annähernd gleche Skalnwerte vorliegen
- Wenn pab > pcd dann sollte der Abstand zwischen Reiz a und b größer sein als der Abstand zwischen Reiz c und d
° Wahlaxiom für Paarvergleiche:
𝑝𝑎𝑏 = (𝑣(𝑎))/ (𝑣(𝑎) + 𝑣(𝑏))
° v-Skala ist eine Verhältnisskala (d.h. eindeutig bis auf Multiplikation mit einer positiven Konstante):
𝑝𝑎𝑏 = 1/( 1 + ((𝑘 ∙ 𝑣(𝑏))/ (𝑘 ∙ 𝑣(𝑎)))
Vorgehen:
1) Vollständiger Paarvergleich
- Bei n Reizen: n(n-1)/2 Vergleiche
2) Überprüfung der Antworten auf Verletzung der Transitivität: 𝐴 > 𝐵 ∧ 𝐵 > 𝐶 ⇒ A>C
3) Aggregierung der Daten über mehrere Vps, statistischer Test der Modellgültigkeit und Schätzung der v-Werte
Magnitude Estimation (Direkt)
Vorgehen:
° In jedem Durchgang wird ein Standardreiz präsentiert, dem ein vereinbarter Wert zugeordnet wird und ein Vergleichsreiz
° Vp soll dem Vergleichsreiz eine Zahl zuordnen, die der Empfindungsstärke entspricht
° für jede Pegelstufe/ Vp: Berechnung des mittleren Urteils mit dem geometrischen Mittelwert
-> In log-log-Koordinatensystem wird daraus ein annähernd linearer Zusammenhang
-> Steigung b kann durch linearer Regression geschätzt werden: log (𝑦) = log (𝑎) + 𝑏 log(𝑥); y = Lautheitsurteil, x = Schalldruck -> log(x) = Pegel
-> b entspricht dem Exponenten in der Potenzfunktion: 𝑦 = 𝑎 ∙ 𝑥^𝑏
Stevens’ Power Law
Annahme: Empfindungsstärke als Potenzfunktion der physikalischen Reizintensität: S= a ∙ I^b
-> S= Empfindungsstärke
-> I = Reizintensität
-> a= Konstante (bestimmt die Einheit)
-> b= Exponent (abhängig vom perzeptuellen Kontinuum)
° Verallgemeinerung des Fechner-Weber-Gesetzes
-> Positiv und negativ beschleunigte psychophysische Funktionen möglich
° 𝑆 = 𝑎 ∙ I^𝑏
log (𝑆) = 𝑏 ∙ log(I) + log(𝑎)
-> Exponent hängt vom perzeptuellen Kontinuum (Sinnesmodalität) ab
Axiomatische Messtheorie
° Empfindungssärken von Vps können direkt auf Verhältnisskalenniveau eingeschätzt und wiedergegeben werden
° Ratio Production: Reizintensität auf ein Verhältnis zum Standard einstellen (vgl. Herstellungsverfahren)
° Axiom 1: Monotonie (immer erfüllt)
° Axiom 2: Kommutativität (meistens erfüllt)
° Axiom 3: Multiplikativität (häufig verletzt)
