Psychophysics Ψυχοφυσική: χρησιμοποιείται για την μελέτη των ιδιοτήτων/χαρακτηριστικών της αντίληψης και άρα του ίδιου του αντιληπτικού συστήματος (perceptual system). Επικεντρώνεται κυρίως στη σχέση που υπάρχει ανάμεσα στα φυσικά ερεθίσματα (physical stimulation) και τα αντιληπτικά φαινόμενα (perceptual events). Ο πιο παλιός τομέας της Ψυχολογίας, μία προσπάθεια από τον 19ο αιώνα για να μετρηθούν και να ποσοτικοποιηθούν οι αισθήσεις. Συναρτήσεις που συνδέουν το φυσικό κόσμο (ερέθισμα με κάποια χαρακτηριστικά) με τον ψυχολογικό κόσμο (αντίλημα – μετρήσιμου δια μέσου της συμπεριφοράς και άρα response bias). G.T. Fechner, Γερμανός μαθηματικός, φυσικός και φιλόσοφος. φυσικό ερέθισμα (stimulus - π.χ. ήχος) που μεταβάλλεται σε κάποιες διαστάσεις (dimensions - π.χ. συχνότητα, ένταση, διάρκεια) υποκείμενο (subject - άνθρωπος/ζωο) που δίνει αναφορά (report) για την αντίληψή του εκτελώντας κάποια εργασία (task). κατώφλι (threshold): η ελάχιστη ποσότητα (ένταση) του ερεθίσματος που μπορεί να ανιχνευτεί (γίνει αντιληπτή) από το υποκείμενο. Ένα «κατώφλι», που από τη μια του μεριά αντιλαμβάνεσαι και από την άλλη όχι. Probabilistic nature: 50%. θόρυβος (noise): intrinsic (εσωτερικό) light, dark light – ποτέ δεν υπάρχει «απόλυτη σιωπή» στο σύστημα (Gaussian)

Gustav-Theodor Fechner (1801-1887) “The amount of sensation in the mind depends upon the amount of stimulation of the body” Sensory content can be measured – our guest for numbers

detection threshold: πώς υπολογίζουμε το κατώφλι method of limits (ascending & descending) και method of adjustment πρόβλημα: ξέρεις τι να περιμένεις, από πού άρχισες, επηρεάζεσαι από το που βρίσκεσαι μέσα στη λίστα - διαφορετικά ξεκινήματα για μια πιθανή βελτίωση παραλλαγή: staircase/double staircase method of constant stimuli (yes/no task) αβεβαιότητα γύρω από το κατώφλι, υποκειμενικότητα, κριτήριο-προτιμήσεις-ασυνέπεια είναι υποκειμενική (subjective) μέθοδος γιατί δεν υπάρχει σωστή απάντηση method of forced choice (e.g. 2AFC/2IFC) στο χώρο ή το χρόνο: ρωτάμε ‘σε ποιό’ (which…) αντί για ‘εάν υπήρχε’ (was there…) το κατώφλι που μετριέται είναι συνήθως πιο χαμηλό από ότι με τις άλλες μεθόδους είναι αντικειμενική (objective) μέθοδος: υπάρχει σωστή απάντηση Μπορούμε να τα κάνουμε όλα αυτά και στα ζώα: Blough (1955): περιστέρια πατούσανε ένα κουμπί για «φως» και ένα άλλο για «όχι φως». Ανάλογα το κουμπί, η ένταση του φωτός αυξανόταν ή μειωνόταν (method of adjustment) Otis et al.(1957): ψάρια δέχονταν ηλεκτροσόκ μαζί με φως, χάνανε μια αναπνοή, classical conditioning (Pavlov), και μετά test με method of constant stimuli Πίθηκοι σε forced choice (DeValois et. al. 1974, 4AFC flicker-detection).

Method of limits for measuring absolute thresholds Light intensity Trials On each trial, the observer reports if she/he could see the light or not. Start with presenting a light intensity well above the expected threshold (the observer can certainly see it) Decrease the intensity until the observer cannot see it Threshold estimate: the intensity at which the response changes + + + + + - + - threshold estimate M of constant stim: calculate how many observations are needed to measure a threshold M of limits: measurement with less observations As with all abs thr measurements, stimuli is presented one-by-one, observer decides if he/she can hear it or not Descending series: start from above the expected threshold and decrease intensity Ascending series: start from below the expected threshold and increase intensity

Method of limits for measuring absolute thresholds Light intensity Trials Ascending and descending series may yield different results  use both Even in the same direction, there is variability in the threshold (inner noise, etc)  average many measurements Measured threshold corresponds to 50% point in a psychometric function (method of constant stimuli) + - - + + -

Method of adjustment for measuring absolute thresholds Observer can vary the stimulus intensity Instructed to adjust it so that it is just visible or just invisible Initial intensity is set to be far from the expected threshold value adjustment device stimulus with adjusted intensity hangerő-csavargatással bemutatni (500 Hz szinusz, 10mp hosszú) observer

Method of adjustment for measuring absolute thresholds Threshold estimate: final intensity value Descending: initial intensity is well above expected threshold; adjusted to just visible Ascending: initially well below threshold; adjusted to just invisible Ascending and descending task repeated several times and results averaged Similar to method of limits but observers find it easier threshold estimate descending ascending Adjustment: by a real or a software device (e.g. knob, slider)

staircase double staircase

method of constant stimulis: η ψυχομετρική συνάρτηση (psychometric function) και η μη-σταθερή (probabilistic) φύση του κατωφλιού (λόγω θορύβου)

η ψυχομετρική συνάρτηση και η μη-σταθερή (probabilistic) φύση του κατωφλιού (λόγω θορύβου)

Thresholds & psychometric functions (method of constant stimuli) Ideal psychometric function: Step function (fixed threshold) Psychometric function: plot of proportion of stimuli detected or discriminated vs stimulus intensity Ideal psychometric function: always 100% above threshold, always 0% below threshold - a step function Why is the real psychometric function not a step function? Because of NOISE 100 Real psychometric function: S-shaped (sigmoid function) Proportion stimuli detected (%) 50 50% threshold Stimulus intensity

lets talk about bias & slope… and curve fitting!

PDF & CDF (SD & slope)

curve fitting & goodness of fit

why curve fitting? curve fitting, use a sigmoid function (logistic, Weibull) use optimisation to get the best parameters check goodness of fit (is there something wrong here?)

Method of constant stimuli For each level of stimulus intensity, calculate and plot proportion of stimuli detected/discriminated Fit psychometric (sigmoid) function to data Threshold is stimulus intensity at inflection point (middle of curve) Corresponds to halfway between 100% performance and chance level performance (guessing) 100 Proportion stimuli detected (%) 50 50% threshold Stimulus intensity

Two-alternative forced –choice (2AFC)

2AFC

detection threshold: πώς υπολογίζουμε το κατώφλι method of limits (ascending & descending) και method of adjustment πρόβλημα: ξέρεις τι να περιμένεις, από πού άρχισες, επηρεάζεσαι από το που βρίσκεσαι μέσα στη λίστα - διαφορετικά ξεκινήματα για μια πιθανή βελτίωση παραλλαγή: staircase/double staircase method of constant stimuli (yes/no task) αβεβαιότητα γύρω από το κατώφλι, υποκειμενικότητα, κριτήριο-προτιμήσεις-ασυνέπεια είναι υποκειμενική (subjective) μέθοδος γιατί δεν υπάρχει σωστή απάντηση method of forced choice (e.g. 2AFC/2IFC) στο χώρο ή το χρόνο: ρωτάμε ‘σε ποιό’ (which…) αντί για ‘εάν υπήρχε’ (was there…) το κατώφλι που μετριέται είναι συνήθως πιο χαμηλό από ότι με τις άλλες μεθόδους είναι αντικειμενική (objective) μέθοδος: υπάρχει σωστή απάντηση Μπορούμε να τα κάνουμε όλα αυτά και στα ζώα: Blough (1955): περιστέρια πατούσανε ένα κουμπί για «φως» και ένα άλλο για «όχι φως». Ανάλογα το κουμπί, η ένταση του φωτός αυξανόταν ή μειωνόταν (method of adjustment) Otis et al.(1957): ψάρια δέχονταν ηλεκτροσόκ μαζί με φως, χάνανε μια αναπνοή, classical conditioning (Pavlov), και μετά test με method of constant stimuli Πίθηκοι σε forced choice (DeValois et. al. 1974, 4AFC flicker-detection).