Psychophysik und Signalentdeckungstheorie

= menschliche Wahrnehmungsfähigkeit messbar machen

• eines der ältesten psychologischen Forschungsgebiet

• bezieht sich auf gesetzmäßige Wechselbeziehung zwischen subjektivem psychischem und quantitativ messbarem Erleben

• 1860 als Teilgebiet der experimentellen Psychologie von Gustav Theodor Fechner begründet

  • beruht auf Vorarbeiten von Weber

• Fechner

  • Untersuchung absolute Schwelle

  • Fechnersches Gesetz

• Weber

  • Untersuchung Unterschiedsschwelle

  • Webersches Verhältnis/ Konstante

1. Absolute Wahrnehmungsschwelle - Fechner

2. Unterschiedsschwelle - Weber

= Grenze der Wahrnehmung

• Mindesstärke eines physikalischen Reizes

• Punkt am Reizkontinuum, der erreicht werden muss, um merkliche Empfindung auszulösen

1. Grenzmethode

2. Konstanzmethode

3. Herstellungsmethode

“method of limits”

• Reiz/ physikalische Intensität wird durch Versuchsleiter variiert

• Proband gibt an, wann er Reiz oder Reizunterschied

  • wahrnimmt (aufsteigendes Verfahren) oder

  • nicht mehr wahrnimmt (absteigendes Verfahren)

  • “ja erkenne ich”, “nein, erkenne ich nicht)

“method of constant stimuli”

• Reize, die sich jeweils um eine konstane Einheit unterscheiden werden wiederholt in Zufallsfolge dargeboten

• Schwellenwert = wenn Reiz in 50% erkannt wurde

  • auf Grundlage kumulierter Häufigkeiten der Urteile berechnet

• “ja” oder “nein”

• häufigste Methode - weil genauer als die anderen zwei

“method of adjustment”

• Proband muss wiederholt einen variablen Reiz so einstellen, dass er gerado noch wahrgenommen wird (absolute Schwelle)

  • oder mit einem Standardreiz übereinstimmt (Unterschiedsschwelle)

• etwas ungenau

= eben merklicher Unterschied eines Reizes, damit er gegenüber einem Ausgangsreiz als anders empfunden wird

• minimaler unterschied zwischen zwei Reizen, der erforderlich ist, damit er in 50 % der Fälle noch als Unterschied erkannt wird

• Je größer Standardreiz desto größer muss Unterschiedsschwelle sein

je größer oder intensiver der Standardreiz, umso größer oder intensiver muss die Reizzunahme sein, damit der Proband einen ebenmerklichen Unterschied wahrnimmt

• k = US/S

k = Weberscher Quotient

S = Standardreiz

US = Unterschiedsschwelle

= logarithmische Funktion

• beschreibt Zusammenhang von Reizintensität x und Empfindungsstärke g(x)

• Empfindungsstärke als Rationalskala

  • Nullpunkt = Absolutschwelle (AS)

  • Intervalle = Unterschiedsschwelle (US)

• g(x) = c * log(x) + B

  • c und B Konstanten

Stevens stellte fest, dass Fechnersches Gesetz nicht immer gilt

• es gibt auch Reizintensitäten mit größerem Sprung

• g(x) = a * x^b

  • a = Konstante

  • b = Konstante - abhängig von Sinnesgebiert

    • empirisch bestimmt mit Methode der direkten Größeneinschätzung

• Versuchsleiter bietet Standardreiz dar und weist diesem einen Wert zu

• Der Versuchsperson werden anschlißend weitere Reizer verschiedener Intensität dargeboten

• jedem dieser Reize soll die VP basierend auf dem Standardreiz ebenso eine Zahl zuweisen (soll Proportional zum Lichtreiz sein)

• die Einschätzung kann verschiedene Formen annehmen

  • Unterproportional = response compression

    • Empfindungsstärke steigt langsamer als Reizintensität

  • Überproportional = response expansion

    • Empfindungsstärke steigt schneller als Reizintensität

  • Annähernd Proportional - also annähernd passend

• erster Versuch psychische Vorgänge mit objektiven und quantitiven Methoden zu messen

• beeinflusst die gesamte Wahrnehmungpsychologie

• Methoden heute noch eingesetzt

= vergleichen von kognitiven Funktionen über Messung von Reaktionszeiten und Fehlerraten

• einfache Reaktion (zB Drücken eines Knopfs)

• Reaktion mit zusätzlicher mentaler Aufgabe (drücken von Knopf falls nur eine Lampe angeht)

• Reaktion mit zusätzlicher mentalr Aufgabe mit Auswahl (drücken von einem Knopf, wenn bestimmtes Licht angeht, es gibt für jedes Licht eigenen Knopf)

=> Reaktionen am kürzesten ohne mentale Aufgabe. Verlängern der Reaktionszeit durch mentale Aufgabe und noch mal länger mit Auswahl

• Annahme = durch hinzufügen von noch einer Aufgabe ändert sich nichts an den anderen Aufgabene, die Prozesse kann man sich anhand der Reaktionszeiten errechnen

heute nicht mehr gebräuchlich

• um den Vergleich zwischen einfachen und schwierigereren Aufgaben

• die Reaktionszeiten dürfen nur interpretiert werden, wenn es bei schwierigen Aufgaben mehr Fehler gibt

  • wenn nicht, dann hat man wahrscheinlich eine andere Strategie um die schwerere Aufgabe zu lösen

= Achtgeben bei Interpretation der Reaktionszeiten

• schnelles Arbeiten = mehr Fehler

• längeres Arbeiten = weniger Fehler

• wenn RZ größer und mehr Fehler - dann treten echte Schwierigkeiten auf

• Objekt wird unter vielen anderen Objekten gesucht

• Messung von Reaktionszeit und Fehlerraten

• Zeit gemessen: Von Beginn der Präsentation eines Reizes bis zur Antwort (in ms)

• Vorsicht vor Speed-Accuracy-Tradeoff#

= analysiert die Detektion von schwer zu entdeckenden Signalen und liefert einen Maßstab für die Qualität des mit dieser Detektions beauftragten Menschen oder Systems

• Antwortverhalten wird zerlegt in die Komponenten:

  • Sensitivität = Maß für Unterscheidungsfähigkeit zwischen Zuständen “Signal vorhanden” und “Signal nicht vorhanden”

  • Antworttendenz = beschreibt Ausmaß der Neigung bei Unsicherheit ein Signal zu vermuten (Riskieren von falschen Alarmen)

• Theorie teilt Entscheidungen in vier Kategorien:

  • Treffer = Hit

    • Reiz da, Reaktion da

  • Falscher Alarm = False Alarm

    • kein Reiz da, Reaktion da

  • Korrekte Zurückweisung = Correct Rejection

    • kein Reiz da, keine Reaktion da

  • Verpasser = Miss

    • Reiz da, keine Reaktion da

• Psychophysik

• Messung Sinnesleistung

• Bestimmung der Behaltensleistung in Wiedererkennungsexperimenten

• Medizinische Diagnose beispielsweise auf der Grundlage von Röntgenaufnahmen oder anderen bildgebenden Verfahren

• Kontrolle eines komplexen technischen Systems

• Qualitätsprüfung in der industriellen Fertigung

N = Noise

S = Signal

x = subjektive Empfindungsstärke

d´ = Entfernung der beiden Maxima voneinander

• je größer d´, umso einfacher sind Signale wahrzunehmen

= Entscheidungskriterium

= Schwellenwert den eine Person bewusst oder unbewusst anlegt = Grenze zwischen “Signal vorhanden” und “Signal nicht vorhanden”

• Neutrales Kriterium

  • keine ausgeprägte Tendenz

• Konservatives Kriterium

  • Tendenz eher mit Nein zu antworten

• Liberales Kriterium

  • Tendez eher mit Ja zu antworten

Das Entscheidungskriterium legt bei gegebener Sensitivtät die Wahrscheinlichkeiten für die 4 Antwortkategorien der SDT

• P(Correct Rejection) + P(False Alarm) = 1

• P(Hit) + P(Miss) = 1

=> Konservativ = weniger Hits und False Alarms - mehr Correct Rejections und Misses

=> Liberal = mehr Hits und Flase Alarms - weniger Correct Rejections und Misses

ROC = Receiver Operating Characteristics

• Wahrscheinlichkeit eines Treffers vs. die Wahrscheinlichkeit eines falschen Alarms

• zeigt das Antwortverhalten für verschiedene Kriterien x(c) eines Probanden