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 Materiale og stimuli set-up for at udføre en aperiodisk interval forskelsbehandling (støtte) opgave 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 opret…

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…

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 …

Materials

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