实验心理学-20101023-辅修.ppt

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1、实验心理学,2010-10-16,心理物理法,心理物理法,经典（传统）心理物理法 以费希纳（Fechner）1860年出版心理物理学纲要为创立标志 现代心理物理法 始于20世纪50年代对传统阈限概念的反驳,传统心理物理法的工作,感觉阈限的测定（绝对阈限） 阈上感觉的辨别（差别阈限） 构建心理物理量表 阈限测定实验特点 Why?： 选择刺激系列和反应系列 尽量简化被试对刺激的反应 测定次数一般较多,复习：操作定义,操作定义对一个心理现象按照其测定程序而下的定义，叫做操作定义 一个心理现象可能随不同测定方法而有不同的操作定义,阈限及其测定,传统心理物理学对阈限的理解 在刺激强度连续体上，存在某个固

2、定标准，划分出两个心理状态：“有感觉”和“无感觉” 测定阈限的三种基本方法 极限法（limit method） 平均差误法（method of average error） 恒定刺激法（method of constant stimulus）,极限法测定绝对阈限,刺激系列按照递增或递减方式，每次以微小间隔变化 被试反应“有”或“无” 每次试验都得到被试反应的瞬时转换点 绝对阈限操作定义： 所有试验中被试的反应转换点的算术平均数 例子，参考书p232表格,极限法测定差别阈限,刺激系列和变化方式同绝对阈限测定 被试反应为“+”、“=”、“-”或“?” 所有递减系列的反应转折点平均数为上限；所有递增

3、系列的反应转折点平均数为下限 差别阈限操作定义：上下限间距离的一半,极限法的误差,习惯误差和期望误差 练习误差和疲劳误差 解决方案 多层次抵消平衡（ABBA）法 p. 235,平均差误法测阈限,要求被试调整比较刺激使之与标准刺激相等 测定绝对阈限时，标准刺激为零 绝对阈限操作定义：所有试验结果的算术平均数 差别阈限操作定义： 1、试验结果与主观相等点的平均距离 2、试验结果与标准刺激的平均距离,平均差误法的误差,动作误差 空间误差/时间误差 多层次ABBA法控制： 标准刺激与比较刺激的相对位置 比较刺激调整方向 随机化比较刺激起点,恒定刺激法测绝对阈限,确定基本无法引起感觉到基本都能引起感觉的

4、刺激强度范围 在此范围内选择几个恒定的刺激（57个） 向被试随机呈现刺激，每种刺激都要求呈现较多次数 每次呈现要求被试报告“有”或“无” 根据反应频数分布推断50%“有”反应对应的刺激强度 操作定义：一半次数能引起感觉的刺激值,恒定刺激法测差别阈限,在标准刺激上下，基本能分辨到基本不能分辨的范围内，选择57个恒定的比较刺激 每个比较刺激随机呈现多次（至少100） 被试每次报告： 1、“+”、“-”或“=”（三类反应） 2、“+”或“-”（二类反应） 得到各类反应的频数分布,三类反应下的差别阈限,估计50%“+”反应对应刺激强度，为上限 估计50%“-”反应对应刺激强度，为下限 差别阈限操作定义

5、：上限和下限之间距离的一半,二类反应下的差别阈限,在二类反应中，50%“+”反应同时也是50%“-”反应，表示没有任何分辨能力的主观相等点 因此，分别定义上下限为“+”、“-”反应分布中75%对应的刺激强度 差别阈限：上下限距离的一半 75%阈限和“一半次数可辨别”的操作定义不符合，因此是另一种差别阈限定义法,三种心理物理法比较,阈限含义是否符合最初的操作定义（50%次数能感觉到/辨别出）？ 被试是否容易疲劳厌倦？ 误差来源和控制 测定程序的效率如何？,问题：如何确定某个被试对红色光的敏感性？,思路：可以通过测量被试对此色光的感觉阈限来加以回答,采用极限法,控制光强度以微小步子变化 暗亮被试反

6、应：无有 亮暗被试反应：有无 每次试验刺激系列起点随机变化 每次试验变化方向 ABBA控制 随机变化 每次记录被试反应变化的光强度X 求所有X的平均数,采用平均差误法,被试调整红光刺激的强度： 暗亮看到光刺激停止 亮暗看不到光刺激停止 每次试验刺激起点随机变化 每次试验变化方向 ABBA控制 随机变化 每次记录被试停止时的光强度X 求所有X的平均数,采用恒定刺激法,选定固定的光刺激强度： X1、X2、X3、X4、X5 以上刺激每次随机出现一个 被试判断看见/看不见 大量试验后，得到对应每个刺激的看见比率 估计50%比率对应的光强度，例： X3 46% X4 53.5% 阈限= X3 +(50-

7、46)(X4 - X3)/(53.5-46),恒定刺激法改变设定,若实验包含空白试验（光强度=0） 设定1：告知被试，如果在空白试验中报告看见，将受到惩罚 设定2：告知被试，在空白试验中报告看见，也不会受任何惩罚 设定3：告知被试，空白试验出现的概率为10% 设定4：告知被试空白试验出现的概率为80%,不同设定下的阈限值,设定1：回避惩罚倾向保守阈限较高 设定2：没有惩罚阈限较低 设定3：空白试验概率小倾向于“看见”阈限较低 设定4：空白试验概率大倾向于“看不见” 阈限较高 传统心理物理法测定阈限仍然不稳定，受反应倾向的干扰,传统阈限概念的批评,感觉反应确实是“全或无”的吗？ 非感觉变量对被试

8、反应倾向的干扰： 刺激出现的先定概率 正确和错误反应的代价,心理量表,复习：量表等级 称名量表（nominal scale） 顺序量表（ordinal scale） 等距量表（interval scale） 比例量表（ratio scale） 心理量表法的目标是从顺序量表开始的三种量表,建立顺序量表,目标：将事物按照心理量值排列名次 等级排列法 被试直接给出几个刺激的名次 计算平均等级，以此建立最终顺序量表 对偶比较法 将刺激成对比较，如果总共有n个刺激，则要比较n (n-1)次 按照获胜次数建立顺序量表,建立等距量表,目标：获得心理量值的相等单位 感觉等距法 要求被试找到几个刺激强度，能将两

9、个给定刺激间的心理距离均分 差别阈限法 假设：所有差别阈限在心理上是相等的 以最小可觉差为单位 费希纳定律S=KlgR,建立比例量表,分段法 要求被试找到和标准刺激在心理量上成一定比例的刺激值 数量估计法 给定某个标准刺激的心理量值，要求被试直接估计出一系列刺激的主观心理量值，通常使用几何平均数,直接数量估计法的应用,生活事件量表（Holmes & Rahe,1967） 43种生活事件的心理影响强度 如：轻微违纪11分，退休45分，度假13分，配偶死亡100分 相加得到总分值可以预测高危人群的心脏病概率 有关刑法惩罚力度的研究，see p.274,生活事件量表,在过去两年内，你经历过以上列表中

10、的哪些？ 将所有经历过的事件所对应的分数累计，其总和是？ 150分以内 150分300分 300分以上,心理物理函数,心理物理函数的本质？ Y=f(x) 描述心理量和物理量之间的共变关系 必须的前提条件？ 心理量必须达到怎样的量表等级？ 不同的心理量赋值方法不同的心理物理函数,韦伯分数的发现,Webb, 1834 产生差别感觉所需增加的刺激强度，是基准刺激强度的函数 / =C 不同感觉通道的“敏感度”，第一次可以相互比较了 韦伯定律给出了一个无关刺激物理单位的分数,对数函数费希纳定律,S=KlgR 心理量的起点是感觉阈限 心理量的单位是jnd差别阈限 韦伯定律普遍有效 S=log(1+c)(/

11、A),对数定律的问题,韦伯定律的失效 韦伯定律不适用于很低的刺激强度 修正公式：/ (+a)=C a是神经系统的背景噪音吗？ 感觉阈限并不是感觉零点 50%的机会还是有感觉的！,jnd真的在心理上相等吗？,实验设计： 任意取一个强度的刺激X 生成该刺激以上n个，以及2n个连续差别阈限的刺激，Y & Z 被试调整一个刺激，使之正好等分 Y & Z 调整的结果是X吗？,实验设计2： 取绝对阈限上n个，及2n个差别阈限 得到刺激X & Y 如果绝对阈限=感觉零点；差别阈限=固定单位 则Y在心理上是X的两倍 被试是否真的如此判断？,Ekman的修正,Jnd的大小在主观上不相等 但是jnd的主观大小也可

12、以用函数描述 =b 相当于把韦伯定律再次应用在了心理量上,从对数定律到幂定律,把修正的jnd大小代入Fechners Law log =(c/b)log 这是Stevens定律的对数形式 心理量和物理量，在双对数坐标系中，表现为直线关系！ See p.263,幂函数的意义,不同通道的心理量可以匹配 两个幂函数的指数不同而已 许多微妙的心理量，可以有效地直接测量 直接、绝对的数量估计法被实验证明有效 现代心理物理学由此诞生了,从传统心理物理法到现代心理物理法,史蒂文斯幂定律 S=bIa 对感觉进行直接的测量，人称“新心理物理学”的开端,现代心理物理学,研究问题 检测问题、认知问题、辨别差异问题、

13、量表问题 神经量子理论 信号检测论（Signal Detection Theory） 区分反应偏向和辨别能力,Stevens的贡献,方法上 分段法、直接数量估计法 使“比例量表”成为可能 研究成果 幂定律 应用范围 超越了费希纳的经典心理物理法，被试反应不必局限于两类或三类，而可以是某个自定义的数值 发现了许多社会现象都符合幂定律,阈限没有阈限,传统心理物理学所理解的阈限 固定阈限假设下的“击中-虚惊”曲线形态 See p.279 假设排除了虚惊倾向的真实阈上“是”反应率P*(Hit) P(Hit)=P*(Hit)+P(FA)1-P*(Hit) 实际数据表明“击中-虚惊”关系并非线性 传统心理

14、物理学的阈限概念被自己的推论否定了,克服不稳定性,如果能分离出被试的反应倾向，则对被试感受性（辨别力）的估计将更准确 信号检测论（Signal Detection Theory） 分离出两个独立的指标 一个描述被试的反应倾向 另一个代表被试对刺激（信号）的敏感程度,信号检测论的假设,人们在噪音背景下对信号进行检测，如： 信号：微弱的光刺激 噪音：实验室照明背景、神经自发活动背景等 “噪音”和“信号+噪音”在心理感受强度上形成两个部分重叠的正态分布 总的来说，光刺激出现时的心理感觉要强于没有光刺激的时候（S+N N ） 但是，由于各种随机影响，光刺激也有可能产生较弱的心理感受，没有刺激时也可能产

15、生较强的心理感受,判断标准和反应倾向,人们在回答“有没有看到光刺激”时，按照心理强度连续体上的某个标准作判断：,随着条件改变，这一标准会发生变化： 标准抬高判断倾向于保守 标准降低判断倾向于冒进 因此，这一标准能够代表个体的反应倾向,辨别能力,不难发现，不管个体的判断标准如何变化，却并不改变“噪音”和“噪音+信号”的心理强度分布关系 即：S+N和N之间的距离是不变的 因此，就可以用S+N N表示独立于个体反应倾向的，对刺激敏感程度（辨别能力）的指标,被试可能的四种反应,应用实例,有词语100个，随机挑选50个作为学习材料，被试按照随机顺序学习 测试阶段：按照随机顺序向被试呈现所有100个词语，

16、被试反应“学过”或“没有学过” 实验结果记录如下（概率值）：,辨别力指标计算,d=(S+N / ) (N / ) =ZHit ZFalse Alarm 查表，得ZHit =0.524， ZFalse Alarm =-0.841 d=0.524 (-0.841)=1.365,反应倾向指标计算,似然比：=OHit/OFalse Alarm 查表，OHit=0.3478，OFalse Alarm=0.2801 因此，=0.3478/0.2801=1.2417 报告标准：C=(I2 I1)/dZCorrect Rejection+I1 查表，ZCorrect Rejection=0.841 设新旧刺激

17、的强度分别为0、1 则：I2=1，I1=0 C=(1/1.365)0.841+0=0.616,ROC曲线,实验条件改变会影响反应倾向，但是对辨别力的影响很小 例：变换实验条件，改变先定概率 发现d稳定，而变化 ROC曲线描述被试在同等辨别力时所可能出现的各种情况（不同反应标准） 以P(FA)为横坐标，P(Hit)为纵坐标，将不同实验条件下的数据点连接，即得ROC曲线 d越高，ROC曲线偏离对角线越远,更多SDT例子（1）,针刺镇痛的机理？ 有报告称针灸穴位能起到镇痛麻醉作用，体现为用传统心理物理法测定的痛阈大幅度提高 使用SDT研究发现，在针刺镇痛疗法后，被试对疼痛刺激：d未发生变化；和C有所

18、提高 结论：针刺镇痛并不真正降低人们的疼痛感受性，而是使人们更倾向于报告不疼,更多SDT例子（2）,记忆衰退都是一样的吗？ 抑郁症患者和老年痴呆患者都表现出记忆衰退。他们的记忆衰退有差别吗？ SDT研究表明，老年痴呆的记忆衰退体现为：d大大低于常人，抑郁症的记忆衰退表现为：大大高于常人 因此，相比较而言，老年痴呆是真正的记忆损伤，抑郁症则是在作判断时严重缺乏自信,SDT总结,信号检测论解决了传统心理物理法无法解决的问题：区分出独立反应倾向治标和辨别力指标 信号检测论的模型中，传统的阈限概念不再出现，由判断标准取而代之 信号检测论支持心理连续体的概念，而传统阈限理论则暗示存在两种性质不同的心理感受状态,SDT的问题,计算过程背后的假设 噪音和信号分布的方差一致 真的如此吗？ See p.296 检查双Z分数坐标下的ROC曲线形态 d指标的滥用？！,补充：神经量子理论,神经兴奋是按照“全或无”规律的，神经有不同的兴奋阈限 那么，所有神经的兴奋就不是连续的，而是梯级的 刺激增量达到使下一个神经量子激活才能引起差异感觉 例子：4神经的兴奋阈限分别为4、5、6、7，则4.04.99的刺激都只能激活一条神经，只有刺激达到5才能激活第二条,