En två-intervall Tvingad-val uppgift för multisensoriska jämförelser

Summary

Psykofysik är viktigt för att studera perception fenomen genom sensorisk information. Här presenterar vi ett protokoll för att utföra en två-intervall Tvingad-val uppgift som genomförts i en tidigare rapport om mänsklig psykofysiken där deltagarna uppskattar varaktigheten av visuell, auditiv eller audiovisuella intervall av aperiodiska tåg av pulser.

Abstract

Vi tillhandahåller ett förfarande för ett psykofysiken experiment på människor baserat på en tidigare beskrivna paradigmen som syftar till att karakterisera intervall inom spänna av millisekunder av visuellt, akustiskt och audiovisuella aperiodiska tåg sex perceptuella varaktighet pulser. I den här uppgiften består varje försök av två på varandra följande intramodal intervall där deltagarna tryck på uppåtpil att rapportera att den andra stimulansen varade längre än referens, eller nedåtriktad pil nyckeln till meddelar annat. Analys av beteendet resulterar i psykometriska funktioner av sannolikheten för att uppskatta den jämförelse stimulansen ska vara längre än referens, som en funktion av intervallerna som jämförelse. Sammanfattningsvis, vi avancera ett sätt att genomföra standard programmering programvara skapa visuellt, akustiskt och audiovisuella stimuli, och för att generera en två-intervall Tvingad-val (2IFC) uppgift genom att leverera stimuli genom buller-blockerande hörlurar och en datorns bildskärm.

Introduction

Syftet med detta protokoll är att förmedla ett förfarande för ett standard experiment på psykofysik. Psykofysik är studiet av perception fenomen genom åtgärden som beteendemässiga svaren, framkallas av sensoriska input^1,2,3. Vanligtvis, är mänskliga psykofysik en billig och nödvändiga verktyg för att genomföra i imaging eller neurofysiologiska experiment⁴. Men det är aldrig lätt att välja den lämpligaste psykofysisk metoden ur många som finns och valet beror något på erfarenhet och önskemål. Vi uppmuntrar dock nybörjare att revidera tillgängliga metoder noggrant för att lära sig om val av kriterier^5,6,7. Här, ger vi en procedur för att utföra en 2IFC uppgift, som många forskare ofta använder för att studera perceptuella processer såsom fungerande minne⁸, beslut att göra^9,10eller tid perception^{11 , 12 , 13}.

För att vägleda läsarna längs metoden, återskapa vi en rapport på perceptuella varaktighet av visuella (V), hörsel (A) och audiovisuella (AV) intervall av aperiodiska sekvenser av pulser. Vi kommer hänvisa till denna uppgift som en aperiodiska intervall diskriminering (stöd) uppgift¹³. När du försöker att beskriva detta paradigm i psykofysik jargong, skulle det vara en klass-A, typ 1, prestationsbaserad, kriterium-beroende diskriminering uppgift som använder en icke-adaptiva metod av konstanter och en hyperbolisk tangens (tanh) modell för att beräkna en differentiell tröskel. Även när sådana en karakterisering ljud något intrasslad, använder vi det för att introducera läsaren till några allmänna aspekter av psykofysiken, hoppande till få beslutskriterier för nya experiment och kanske även möjligheten att skräddarsy det nuvarande protokollet till andra behov.

Någon psykofysisk experiment, till exempel en 2IFC uppgift, kräver genomförandet av stimuli, en uppgift, en metod, en analys och en mätning⁶. Målet är att få funktionen psykometriska att bättre konton för uppmätta prestanda¹⁴. En 2IFC uppgift består av presentera för deltagare, som är naiva att syftet med experimentet, prövningar av två sekventiella stimuli. Efter jämförande stimuli, rapportera de resultatet genom att välja ett och endast ett, av två möjliga svar som bättre passar deras uppfattning.

Med stimuli hänvisar vi till tekniska överväganden om sensorisk modalitet under studien. En klass-A experiment består av jämförelsen av stimuli av samma modalitet inom en rättegång, medan klass B experiment innehålla cross-modal jämförelser. Andra viktiga överväganden om stimuli inkluderar deras genomförande, såsom de tekniska sätt modulerande stimuli inom krävs. Till exempel, om vi vill hitta den bara märkbar skillnaden (JND) mellan två fladdra frekvenser vibrerande på huden¹⁵, behöver vi en precision stimulator att generera frekvenser inom ramarna för fladder (dvs, 4-40 Hz). Med andra ord, det dynamiska driftsområdet tekniska element beror på dynamiska spektrumet av varje sensorisk modalitet.

Väljer du en uppgift handlar om fenomenet perceptuella under studien. Att exempelvis hitta om två stimuli är samma, eller motsvarande, kan åberopa olika hjärnan mekanismer än de lösa om ett stimulus är längre eller kortare än en referens¹⁶ (liksom stöd paradigm). Intimt, definierar stimuli val vilken typ av erhållna svaren. Typ 1 experiment, ibland nära besläktade med de så kallade prestanda experiment, innehålla korrekta eller felaktiga svar. Däremot producerar en typ 2 experiment (eller utseende experiment) mestadels kvalitativa svar som beror på deltagarens kriterier och inte något uttryckligen införts kriterium; med andra ord, kriterium-oberoende experiment. Det är anmärkningsvärt att 2IFC uppgift svaren är kriterium beroende, eftersom i varje prövning, standard stimulans (kallas ibland bas- eller referensperioden stimulans) utgör kriteriet som jämförelsens uppfattning beroende.

Metoden kan syfta på tre saker; först, kan den hänskjuta till mekanismen för att välja sortiment av stimuli att testa eller, med andra ord, till ett redan kända utbud av stimulans variabilitet, i motsats till adaptiva metoder syftar till att upprätta den tillfredsställande urval¹⁷. Dessa adaptiva frågor rekommenderas för att snabbt hitta upptäckt och diskriminering tröskelvärden och minsta rättegång repetitioner¹⁸. Adaptiva metoder är också optimal för pilotförsök. Den andra definitionen för en metod är omfattningen av stimuli modulationer (t.ex., metoden för konstanter) eller en logaritmisk skala. Valda skalan kan eller inte kan vara en direkt följd av resultatet av en adaptiv metod, men främst det hälsningar dynamiken i den studera sensorisk modalitet. Metoden avser slutligen också antalet prövningar och deras presentation ordning.

När det gäller analys avser statistik från experimentella mätningar. Oavsett val av lämpliga analytiska metoder för jämförelser mellan test-och kontrollgrupper, psykofysiken handlar mestadels om att mäta absolut eller differentiell trösklar mellan två villkor (t.ex., närvaro kontra frånvaron av en stimulans, eller JND mellan två stimuli), särskilt i 2IFC¹⁹. Sådana mätningar är framgår av psykometriska funktioner (dvs, kontinuerlig modeller av beteende som en funktion av sannolikheten för att upptäcka eller kräsna ett av villkoren på spel). Välja modell funktion beror på skalan eller, med andra ord, om avståndet mellan värdena för den oberoende variabeln. Funktioner som kumulativa normal, logistiska, snabb, och Weibull är lämpliga för värden fördelade linjärt, medan Gumbel och log-Quick är bättre lämpad för logaritmisk mellanrum. Alternativa modeller finns också, såsom den tanh sysselsatt i stöd uppgift. Ännu viktigare, beror att välja rätt modell på parametrar av intresse, som beaktas i utformningen av experimentet²⁰. Efter montering av data till en modell, bör det vara möjligt att härleda två parametrar: parametrarna α och β . När det gäller en logistisk funktion vanligtvis anställda i ett 2IFC paradigm, α refererar till värdet abscissas som projicerar till peka av subjektiva jämställdhet (dvs.vid halv den logistiska). Parametern β refererar till lutningen på α -värde (dvs, lutning av övergången mellan villkor). Slutligen är en parameter som vanligen erhålls ur en psykometriska kurva den differentiella limen²¹ (DL). I ett experiment med 2IFC DL avser β, men strikt, motsvarar den minsta upplevd skillnaden mellan två intervall. Formeln för att bestämma DL är följande ekvation (1).

(1)

X står för oberoende variabel värden projicera på en 0,75 och 0,25 prestanda mäts här, direkt på den sigmoidal kurvan. Fram till denna punkt, har vi täckt endast några generaliseringar om psykometriska funktioner. Vi rekommenderar ytterligare undersökning av uppskattning och tolka psykometriska funktioner, med dessa och andra parametrar²².

Andra tekniska aspekter att beakta vid genomförandet av en psykofysisk experiment är relaterade till utrustning och programvara. Minne och hastighet kapacitet kommersiella datorer är numera oftast optimal för bearbetning i HiFi-visuella och auditiva uppgifter. Dessutom kompletterande material, såsom buller-blockerande hörlurar, högtalare och monitorer, dynamisk upplösning måste uppfylla samplingsfrekvens som de sensoriska modaliteterna fungera (t.ex., frekvens, amplitud, kontrast och uppfriskande Rate). Även är program såsom PsychToolbox²³ och PsychoPy²⁴ lätt att genomföra och högeffektiv på synkronisera uppgifter händelser och utrustning.

Tidigare beskrivna stöd uppgiften monterar många av de ämnen som beskrivs ovan för ett 2IFC paradigm. Intressant, den utforskar synen på V, A, och AV intervaller i spänna av millisekunder, där de flesta av hjärnans processer förekommer^25,26,27. Paradoxalt nog, är det också en utmanande förflutit för att studera vision som, jämfört med audition, föder en något begränsad provtagning som²⁸. I denna mening kräver multimodala jämförelser ytterligare teoretisk scope^12,29,30. Ibland, de behöver ytterligare skräddarsy att omfatta en gemensam modulering spektrum eller uppnå kongruenta tolkningar.

Detta protokoll fokuserar på en diskriminering uppgift (dvs, en 2IFC där en bas stimulus, även kallad referens eller standard, kontrasterar mot en uppsättning jämförelse eller test stimuli för att hitta en JND eller, med andra ord, en diskriminering tröskel). Här, aktiviteten är inställd att studera människor förmåga att diskriminera tidsintervall av V, A, eller AV aperiodiska mönster av pulser¹³. Vi tillhandahåller information om att skapa och parametrisering av stimuli, samt analyser av noggrannhet och reaktionstider. Ännu viktigare, diskutera vi hur man ska tolka försökspersonernas tidsuppfattning från psykometrisk statistiska utfallet parametrarna, och några experimentella och analytiska alternativ inom ämnen av en 2IFC psykofysisk metod.

Protocol

Experimenten var godkända av bioetiska kommittén institutet av cellulär fysiologi av UNAM (nr. CECB_08) och buret ut enligt riktlinjerna i The Code of Ethics av World Medical Association. 1. experimentella Set-up Material och stimuli set-up för en aperiodiska intervall diskriminering (stöd) uppgift Utför detta experiment på en dator med minst 8 GB RAM, 2,5 GHz processor, och en 60 Hz uppfriskande pulsmätaren för att skapa och köra aktiviteten.</li…

Representative Results

Detta protokoll presenteras en metod för att utföra ett psykofysiken experiment på människor. Tekniken replikeras tidigare forskning om diskriminering av intervall av AP drev av V, A, och AV pulserar, som utfördes med en 2IFC metod. Stimuli resulterade från P och AP distributioner av drev av sex 50-ms pulser i olika intervall inom spänna av millisekunder (dvs.från 500 ms till 1 100 ms i steg 100 MS). Figur 2A visar några intervaller och dera…

Discussion

I psykofysik beror valet av en uppgift på speciella intressen i perceptuella fenomen^5,6. Till exempel bestod detta protokoll av att återskapa en tidigare rapporterade paradigm på tidsintervall uppfattningen av visuella, auditiva och audiovisuella stimuli av aperiodically klädd pulser, som genomfört den 2IFC metod¹³. Här, liksom i de flesta psykofysiken uppgifter är lämplig maskinvara och programvara avgörande för att skapa och re…

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