实验心理学-2010.11.13-辅修.ppt

2010-11-13,实验心理学,注 意,注意的定义,William James “It is the taking possession by the mind, in clear and vivid form, of one out of what seem several simultaneously possible objects or trains of thought. Focalization, concentration of consciousness are of its essence. It implies withdrawal from some things in order to deal effectively with others.”(1890,pp.403-404) 一般定义 the concentration of mental effort on sensory or mental events,注意研究的几大课题,认知神经科学,Attention,实验心理学的关注点,以上研究，分别对注意进行了怎样的操作定义？ 不同的操作定义，如何规范了不同的实验范式？ 如果要设计一个注意研究的实验，我可以怎么做？,加工能力与选择性注意,通道能力,可能的瓶颈?,选择性注意,信息加工存在瓶颈,注意研究：双耳分听任务,双耳分听任务的逻辑 用立体声耳机，使被试的左右耳同时听到不同的信息 被试要注意其中一只耳朵听到的信息，而忽略另一只耳朵的内容 追随程序被试要复述特定耳（追随耳）中听到的信息 (Cherry,1953),操作定义？,被试被要求“注意”某些信息而忽略其他的，体现了注意的选择性 因此，“注意”就是人们按要求在众多信息中进行选择， 这种选择导致了被选择项目的更好、更多的加工吗?,选择性注意的模型,Broadbent 和过滤器模型 任何时间人们能够注意到的信息都是有限的信息加工受到通道能力限制 过滤器位于语义分析之前，信息是否能通过过滤器，取决于刺激信息的物理特性，例如声音的来源、音高、特殊的音调等 注意过滤器的工作方式是“全或无”的 Single-channel theory (Welford, 1959),过滤器理论的信息加工流程图示,过滤器模型的实验支持,Broadbent (1954): 在左右耳中同时呈现3个数字，然后要求被试成对回忆或按通道回忆 结果（回忆正确率） 65% (按通道); 20% (成对回忆) 通道的不断转换降低了信息加工的质量,Cherry (1953): 被试只能注意到非追随耳中信息的物理属性，例如男女嗓音变化，但语义属性例如从英语换成德语，则不被加工 Moray (1959): 被试无法再认非追随耳中反复出现的信息，即使该信息已经被重复高达35遍之多,反对单通道选择的发现,Moray (1959): 鸡尾酒会效应 Gray & Wedderburn (1960): 被试有能力在不同通道间快速转换 被试按照意义，而非通道来组织信息,Treisman (1960):,Treisman的衰减器模型,未受注意的信息并不是被过滤器彻底阻挡在语义加工之外，而是经历了不完全的阻断（衰减） 一些有意义的单元具有很低的阈限，只需要很少努力就能被识别,注意衰减器模型,后期选择/反应选择模型 （Deutsch & Deutsch ）,所有信息都可以进入高级分析水平的加工，选择性注意不是出现在知觉和加工阶段，而是出现在对刺激的反应阶段 注意瓶颈位于信息加工的后期（例如在刺激信息的意义理解之后） 人们只是选择最重要的信息来加以反应，因此就有了选择性注意,注意的后期选择模型,后期选择的实验证据,Lewis(1970) 双耳分听+追随程序 自变量：非追随耳中的单词是否与追随耳单词有语义联系 结果：非追随耳中的同义词使被试反应延迟 Mackay(1973) 追随语义模糊句子同时，非追随耳中呈现消除模糊性的单词 They threw stones at the bank-money / river 被试倾向于记忆与非追随耳一致的句意,多态模型 (Johnston & Heinz，1978),注意的选择不一定仅限于固定的前期阶段或后期阶段 选择可以发生在： 1st，感觉阶段过滤器、衰减器 2nd，语义加工阶段 3rd，意识阶段反应选择,过滤-选择研究范式的变化,双耳分听任务 双侧干扰和目标的符合性 整体-局部符合性 负启动 先前分心刺激出现的位置，会在下一次试验中被抑制体现为在该位置上出现的目标刺激，需要更长时间才会被识别,Kahneman：注意作为有限的资源,定义和操作定义？ 注意是对刺激进行分类和识别的过程 注意的限制，实际上是心理资源的限制 注意就是任务成功地进行？ 人们可以部分地调配自己的注意资源的分配 从资源限制角度解释了注意分配的条件,Kahnemans Resource-Limited Theory (Resource Allocation),研究范式：注意分配,如何研究？ 双任务范式 人们在两项任务间不断切换自己的注意 或者其中一种任务可能是自动加工？ 再或个体通过练习学会了同时组合两件任务？,Divided attention outside the laboratory: cell phone usage while driving,注意和自动加工,有些任务需要很少的资源就可以执行 自动加工不需要意识努力，也不会受其他认知活动的影响 What affects the capacity any task requires? Task difficulty Familiarity with the task Practice,研究自动加工注意的范式之：Stroop任务,尽快说出右侧单词的颜色（不是单词本身） 读词是一种自动加工，它对认知资源要求很低，不需要可以努力，也难以被刻意抑制,注意的自动加工与控制加工：搜索范式,Schneider & Shiffrin (1977) 视觉搜索任务 框架时间、框架容量、记忆集容量、一致条件和变化条件,J,no,J,yes,Search is easier when distractors and targets are different in type,框架容量: 每张幻灯片上的刺激数数量(1-4) 框架时间: 每张幻灯片呈现的时间(20ms-800ms) 记忆集容量: 目标数量(1-4),结果：一致条件下自动加工， 变化条件下控制加工,特征整合理论中的注意：胶水,客体是许多特征整合而成的 对客体的识别分成两阶段： 特征漂移阶段（前注意阶段） 平行加工、自动加工 特征整合阶段（注意阶段） 注意起到胶水的作用，将游离的特征组合起来,实验验证：搜索范式,Treisman & Gelade, 1980，搜索任务,to find a blue letter or an S,to find a green T,实验结果 特征搜索条件下，干扰项目的数量不影响特征搜索反应时 客体搜索条件下，反应时随着干扰项目的数量增加而增长,注意的线索：提示范式实验,基本实验模式和变量 线索提示（有 or 无，有效 or 无效） 线索与目标之间的间隔时间 对目标进行反应（准确率，反应时）,注意的神经心理学研究,当人们注意一个刺激或一件事的时候，大脑的哪个区域会激活？ 后顶叶 & 额叶,单侧忽视 顶叶损伤病人 经常忽视对侧视野内出现的信息,感觉和知觉实验,内容提纲,感觉实验 心理物理法的应用 视感觉 听感觉 知觉实验 空间知觉 时间知觉 无觉察知觉,视感觉实验,可见光,波长范围在380nm到780nm之间的电磁波 短波长端对应紫色，长波长断对应红色 光的三个物理维度和对应的心理特征： 波长 色调 纯度 饱和度 振幅 明度,单色光的单位,光强度光度量中的基本量，单位为坎德拉cd。 光通量光源在单位时间内的辐射量，单位lm 光照度单位面积上的光通量，单位Lux 光亮度从某个表面反射的光通量，也就是亮度,人类视觉器官,视觉系统,眼的调节,晶状体调节 静息时6m无穷远清晰成像 近于6m时晶状体变凸 瞳孔调节 1.5mm8.0mm,视网膜通路,盲点：视网膜上没有感受细胞的区域,视觉的上行通路,人的颜色分辨能力：3nm5nm 视杆细胞的兴奋：可能低至于数个甚至仅仅一个光量子,视觉实验的变量,自变量 光刺激（三个物理维度）、背景选择、被试特点 控制变量 避免变量混淆 累积效应 因变量 判断反应 刺激辨别任务成功率,亮度和明度,亮度与物体表面到观察者的距离无关 背景对比、照度和视敏度 视角越大，要求照度越低 对比越大，要求照度越低 相关的心理量明度 明度不仅由亮度决定，还受其他因素影响（视觉适应、曝光时间等）,视觉适应,暗适应 时间较长，视觉感受性逐渐升高 实验：白光和红光视觉阈限的测定 解释：两种视觉细胞的不同适应过程 明适应 时间较短，视觉感受性下降 普肯野现象 明暗视觉的最敏感波长不同，暗视觉条件下向紫端偏移,视敏度,分辨物体细节的能力，用最小可分辨视角的倒数表示 视角的计算： A/D（弧度） A：物体大小 D：物体距离 某些影响视敏度的因素： 目标亮度以及和背景间的对比度 网膜投影部位（视锥密集则视敏度高） 视觉适应,视野,中央凹视觉/边缘视觉 右图，当注视中心位置，被试可以分辨所有字母。注视点转移后则不能,实验：测定闪光融合频率,闪烁的光刺激达到一定的频率，人眼就无法分辨闪烁 如何测量（p369参考实验） 实验结果： 强度高的光刺激，闪光融合频率高 面积大的光刺激，闪光融合频率高,颜色,一种颜色由三个特征唯一决定 亮度：黑白 色调：反射光中的优势波长 饱和度：优势波长所占比例 颜色混合 加色法色光混合 减色法颜料配色,加色混合,对于同样的颜色（例如白色），可以使用不同的色光组合来得到它 补色律：每种颜色都能找到补色，加色混合后产生白色 居间律：两种非补色的颜色混合产生一种中间色 代替律：感觉上相同的颜色混合，可以在任意相互替换,加色法和减色法,加色法意味着发出的色光成分变多 减色法意味着发出的色光成分变少 加色混合后明度提高 减色混合后明度降低 加色法各种颜色混合得到白色 减色法各种颜色混合得到黑色,颜色对比和颜色适应,色调对比：颜色背景上的物体带上了背景色的补色 同时性对比 继时性对比 明度对比：暗背景上的物体感觉更明亮 不同颜色放在一起，倾向于在色调或明度上变得区分程度更大 颜色适应：先看到色光对后看到色光的影响,例子（1）,不同背景下的灰色方格显得明度不同,例子（2）,注视图片一段时间，将视线转移到一个白色背景上，颜色适应效应会起作用,例子（3）,几种红色？几种绿色？,颜色对比导致视错觉，将不同环境下的同一种颜色看成两种,色觉缺陷与色盲 丧失颜色感觉 全色盲和局部色盲,颜色视觉理论,三原色理论（扬赫氏理论） 三种颜色感受器：红、绿、蓝 缺陷：无法解释颜色负后象和色盲的成对缺失颜色识别 拮抗理论（赫林） 所有颜色都产生于三个子系统 每个系统都包含两个对立成分：红与绿，黄与蓝，白与黑 缺陷：难以解释RGB三原色就能形成所有颜色,颜色标定系统（1）,孟塞尔颜色标定系统 以明度（V）为中心纵轴，任意水平面上不同方向代表不同色调（H），距离中心纵轴越远饱和度越高（C）。 彩色标定格式：HV/C 非彩色标定格式：NV/H 或 NV/(HC),颜色标定系统（2）,CIE色度系统 用三原色（R/G/B）的比例来确定每一种颜色 三原色比例总和：r+g+b=1 CIE1931色度图的形态、意义和实例计算 X，Y轴的意义 任意坐标点代表的色调、饱和度 任意坐标所表示颜色的补色 两种颜色混合产生颜色的可能,国际照明委员会（CIE）规定红、绿、蓝三原色的波长分别为700nm、546.1nm、435.8nm 当三原色光的相对亮度比例为1.0000：4.5907：0.0601时就能匹配出等能白光，所以CIE选取这一比例作为红、绿、蓝三原色的单位量，即（R）：（G）：（B）=1：1：1。 尽管这时三原色的亮度值并不等，但CIE却把每一原色的亮度值作为一个单位看待，所以色光加色法中红、绿、蓝三原色光等比例混合结果为白光，即（R）+（G）+（B）=（W）,视觉实验小结,可见光的物理维度，及其对应的心理感受维度 视角和视敏度的计算 影响视敏度的因素（对比、表面照度） 暗适应与明适应过程，普肯野现象 加色法和减色法颜色混合，颜色混合三定律 明度对比和颜色对比,思考题举例,现有红、蓝、绿、黄、紫五种颜色，试用对偶比较法判断人们对这些颜色的喜好顺序 列举闪光融合频率实验中，可以做为自变量或控制变量的五个以上变量？ 红光照射环境下的暗适应曲线有何特征？为什么？,听感觉实验,描述波的三个物理维度,波的振幅 波的频率/波长 波的混合情况,声波,是弹性媒质中物体振动所引起的纵波 在人耳可听范围内的听觉适宜刺激 频率范围：16Hz20000Hz 次声波和超声波 声波在0度空气中的速度：331.5m/s 声压的分贝表示： 0dB=10-5N/m2 A=10 * lg(Pa/P0),声和光的心理特征比较,纯音和复合音,每一种声音都有其特殊的波形，有简单和复杂两种形式 简单的形式就是纯音 纯音只用振幅和频率来描述 不同频率和振幅的纯音相混合可以获得一切声音，由这些纯音混合而成的声音称为复合音,乐音和噪音,复合音振动波形具有规则及一定周期，产生的声音令人觉得悦耳的，叫做乐音 反之，振动的波形不规则，没有周期性特征的，称为噪音 白噪音所有频率上能量相等的噪音 粉红噪音 褐色噪音,基音和泛音,乐音中总有一个振幅最大、频率最低的纯音，这叫做基音 乐音中其他纯音叫做泛音，振幅都比基音的振幅小，而频率都比基音高 泛音的多少和强度决定了音色,纯音的相互作用,共鸣 干涉拍音 V=Vh-Vl 差音与和音 差音：频率为两纯音频率整数倍的差 和音：频率为两纯音频率整数倍的和,听觉实验的变量举例,自变量 声刺激（振幅、频率、是否纯音、呈现方位、呈现时间等） 因变量 被试判断（估计音高或响度值、报告有无感受、确定刺激方位等） 控制变量 实验室环境、背景噪音、被试听力、单双耳等,响度量表：Sone,利用分段法，调整纯音的响度 L = k I0.3 This provides the basis for the loudness scale, measured in Sones. 1-kHz 40 dB 1 Sone 1-kHz 50 dB 2 Sones 1-kHz 60 dB 4 Sones 1-kHz 70 dB 8 Sones,响度量表,响度对应的物理属性为振幅，但不完全由振幅决定 同样声压级，不同频率的声音，感受到的响度不同；人耳对中等频率（3000Hz左右）声音最敏感 Phon量表1000Hz纯音的dB数 Sone量表1000Hz，40dB纯音的响度定义为1Sone 响度判断随时间的变化,等响度曲线,以纯音频率为横坐标，以声压级为纵坐标，描出同一响度不同频率的曲线 形态上低响度的曲线中间低两头高，但是高响度的曲线较为平坦 等响级(phon)1000Hz纯音的强度级。有同一响度级的声音，主观感受响度相等,响度级和等响度曲线：Phon,1-kHz , 40 dB 的响度级被定义为 40 phons. 任何其他在响度感觉上与之相同的声音，都处于同样的40 Phons响度级 Sones versus Phons (?) 利用响度匹配实验，可以得到等响度曲线,Equal Loudness Contours,Loudness weighting scales,Filters are used in loudness meters to compensate for the changes in loudness as a function of frequency: dB(A) = A weighting: 40 phon curve (approx.) dB(B) = B weighting: 70 phon curve (approx.) dB(C) = C weighting: essentially flat -high sound pressure levels with LF presence.,响度与刺激时间,Energy integration time 200ms The longer the tone, the louder, up to 150ms,音高：绝对阈限,20Hz 20kHz (in young, intact hearing systems, 16kHz in adults) HF threshold permanent decrease due to: Ototoxic substances: aspirin, quinine Exposition to high levels of sound pressure (85dBSPL) for long periods of time,音高：差别阈限,The JND for pitch is around 0.5% of the base frequency for HF tones It is better than 0.3% for LF tones But For freq 5 kHz it is 1%,Intensity effects on pitch,High pitch tones tend to be perceived higher with high pressure, lower with low pressure Low pitch tones tend to be perceived lower with high pressure, higher with low pressure,音高的主观感觉：Mel量表,How far in frequency do we have to be in order to feel a tone as doubled in pitch? m = 1127 ln (1 + f / 700) f = 700 exp(m / 1127) - 1 Mel-scaling is used in signal processing to build filters that approximate our pitch perception (MFCC)!,音高量表,音高对应的物理属性是频率，但又不完全由频率决定 同样的频率，不同强度的声音，感受到的音高不同 Mel量表40dB，1000Hz纯音的音高定义为1000Mel 等高线（p375） 音高的判别时阈,音高判别的时阈,听觉定位实验,实验仪器：声笼 被试仅凭听觉辨别声刺激的方位 双耳时间差 双耳相位差 双耳强度差 定位精度与刺激方位有关，与刺激频率有关,人类听力图,由听阈、痛阈确定了人耳在各个频率上的感受范围 听力图的曲线簇和等响度曲线的形态类似 听觉阈限曲线可以用平均差误法求得 在1000Hz处的阈限值约为0dB,听觉组织,听觉掩蔽,纯音对纯音 强度大掩蔽效果好 低频音的掩蔽效果好 对接近掩蔽音频率的掩蔽效果好 噪音对纯音 掩蔽效果较为对称，高强度时对高频掩蔽效果稍大 噪音、纯音对语言 300Hz500Hz的掩蔽音干扰最大,Basic elements in masking,410Hz纯音掩蔽效果图,听觉疲劳和适应,暂时阈移 和恢复时间有关 和引起疲劳的声刺激有关（强度、频率） 和疲劳声作用时间有关 听觉适应 持续声刺激引起感受性下降 响度平衡法,从感觉（视觉）到知觉,视觉实验关注简单的心理属性，如： 明度、颜色、视敏度、视野、闪光融合等 视知觉关注复杂、综合的心理属性，和主观经验解释的关系更大 大小知觉 空间知觉 运动知觉 视错觉,