Havaintopsykologia I. Havaintopsykologia: Miksi ja miten? Markku Kilpeläinen. Markku Kilpeläinen

Transkriptio

1 Kurssilla painotetaan hieman eri asioita kuin kirjassa. Tentissä painotukset vastaavat suunnilleen luentojen painotuksia. Tentissä menestyy hyvin luentojen perusteella ja lukemalla kirjasta asiat, joita ei luennolla lainkaan käsitellä (hajuaisti, makuaisti jne.) Luennoilla on jonkin verran ns. kiva tietää -asiaa. Nämä asiat on kirjoitettu harmaalla, ja niitä ei kysytä tentissä. Havaintopsykologia I Markku Kilpeläinen Käyttäytymistieteiden laitos, Helsingin yliopisto Page 1 of 27 Page 3 of 27 Luennot klo 12:15-13:45 Kurssin moodle-sivu: Avain: audiovisual Havaintopsykologia: Miksi ja miten? Kurssin suorittamiseen kuuluu tentin läpäisyn lisäksi kysymyksiin vastaaminen pienryhmissä (moodlessa) Vaikuttaa siihen, mitä kerrataan Vaikuttaa kurssin läpäisemiseen Ajallaan suorittaminen voi parantaa hieman arvosanaa Markku Kilpeläinen Psykologian laitos, Helsingin yliopisto Satu Saalasti pitää luennon puheen havaitsemisesta ja Kaisa Tiippana moniaistisuudesta Tentti (Uusinta ja ) Ei ole suositeltavaa mennä suoraan viimeiseen tenttiin. Page 2 of 27 Page 4 of 27

2 Luennon asiat: Miksi havaintojärjestelmiä tutkitaan? Esimerkkejä meidän laitokselta? Miten havaintojärjestelmiä tutkitaan? Miksi havaintoja ja aistijärjestelmiä tutkitaan? Toisin kuin ehkä monesti luullaan, tiedämme hyvin vähän siitä, miten toisaalta aistit ja toisaalta aivot toimivat! Miten niiden sairauksia voidaan hoitaa / ehkäistä? Miten keinotekoisia aistijärjestelmiä voidaan luoda? Miten aivot yleisemmin toimivat (havaintotoiminnot ovat otollinen malli muillekin aivotoiminnoille)? Page 5 of 27 Page 7 of 27 Miksi havaintoja ja aistijärjestelmiä tutkitaan? Lähes kaikki tietomme maailmasta on saadaan aistijärjestelmien välityksellä! Millä tavoilla ja miksi aistijärjestelmät luovat vääristyneen / muunnellun kuvan fysikaalisesta maailmasta? Miten aistijärjestelmät kykenevät tuottamaan niinkin hyvän ja käyttökelpoisen kuvan maailmasta rajallisella kapasiteetilla? Miten voidaan teknisesti paikata havaitsemisen vajavuuksia? Havainnon ja aistijärjestelmien tutkimusmenetelmiä Introspektio: Taidan nähdä kissani silmät nurkassa, vaikka huone on täysin pimeä! Introspektio voi nykyäänkin olla hyödyllinen hypoteesien ja tutkimusideoiden lähde Behavioraaliset mittaukset: Katson aina huoneeseen tullessani, näenkö kissan silmät jossain ja sytytän sitten valot. Useiden toistojen jälkeen näen, eroaako osumaprosentti tilastollisesti sattumasta. Kertoo parhaimmillaan, että henkilö todella näki kissan silmät pimeässä, eikä vain arvannut oikein. Page 6 of 27 Page 8 of 27

3 Havainnon ja aistijärjestelmien tutkimusmenetelmiä: Psykofysiikka Psykofysiikan menetelmillä tutkitaan miten havaintoelimet ja aivot muuttavat ulkomaailman fysikaaliset ärsykkeet kokemuksellisiksi havainnoiksi. Esim: Tietynlaisen äänen (fysikaalisen) voimakkuuden täytyy kertaistua, jotta havaittu voimakkuus 2-kertaistuu. Hankin asuntooni vielä lisää verhoja. Pyydän ystävääni satunnaisesti joko laittamaan kissani sohvalle tai ei. Tulen ovella ja sanon onko kissa sohvalla. Samalla säädämme asuntoni valaistusta eri verhoilla portaittain ja toistamme mittauksen eri valaistustasoilla. Tuloksena saamme seuraavan funktion. Suunnilleen yhtä kovat äänet. Huomaamme, että osumatarkkuus säilyy hyvänä vaikka muutama verho on suljettu, mutta laskee sitten sattuman tasolle, kun lisää verhoja suljetaan. Eli aivan pimeässä kissan simiä ei näe. 80% oikein - kriteeri havaintokynnykselle: kynnys noin 5 verhoa auki. Page 9 of 27 Esimerkki konstanssimenetelmästä Verhoja auki Page 11 of 27 Weberin-Fechnerin laki: Pienin erotettava ero kahden ärsykkeen voimakkuudessa on suhteessa ärsykkeiden voimakkuuteen. Hauska tietää hav _ muutos k fys _ muutos fys _ taso Näköhavainnon ja -järjestelmän tutkimusmenetelmiä Entä jos yhtenä päivänä ei koe näkevänsä kissan silmiä juuri missään valaistuksessa ja toisena päivänä kokee näkevänsä ne melkein koko ajan? Signaalidetektioteoria huomioi ihmisen sisäisen kohinan ja vastausvinouman: Vakio k eroaa aistien ja ärsyketyyppien välillä. Valon kirkkaus 1/60 Äänen voimakkuus 1/20 Painon raskaus 1/40 Osumat Näki silmät, kun kissa oli sohvalla Väärät hälytykset Näki silmät, kun kissa ei ollut sohvalla Missatut Ei nähnyt silmiä, kun kissa oli sohvalla Oikein hylätyt Ei nähnyt silmiä, kun kissa ei ollut sohvalla Page 10 of 27 Page 12 of 27 Sensation and Perception (2006) Sinauer associates

4 Adaptiiviset menetelmät esim. porrasmenetelmä. Kun osumat esitetään väärien hälytysten funktiona, saadaan ROC-käyrä. Samalla käyrällä herkkyys havaita kissan silmät on sama, riippumatta siitä kuinka herkästi henkilö kunakin päivänä halusi vastata. Ei niin luotettava kuin menetelmät, joissa toistetaan esim. etukäteen valittuja kontrasteja, mutta nopeampi (ei mitata ns. hyödyttömillä arvoilla). Kun mitataan kynnystä, käytetään yleensä 3-1 sääntöä, jolloin oikea vastaus vaikeuttaa 1 pykälän, väärä vastaus helpottaa 3. Seurauksena kynnyksen kriteeri on 80 % oikein. Päivä 1: Henkilö vastasi melko harvoin nähneensä silmät, mutta osui hyvin usein oikeaan Päivä 2: Henkilö vastasi paljon useammin nähneensä silmät, mutta oikeiden havaintojen ohella myös väärien hälytysten määrä kasvoi Paria ensimmäistä käännepistettä ei lasketa - harjoitusta Osumat Käännepisteiden keskiarvo (0.11) on kynnys Väärät hälytykset Page 13 of 27 Sensation and Perception (2006) Sinauer associates Page 15 of 27 Ryhmätyö: Miettikää mitattava asia (mikä tahansa) ja siihen vaikuttava tekijä, ja kuvailkaa tarkasti miten sovellatte sen mittaamiseen joko konstanssitai porrasmentelmää. -Esim. Miten huoneen koko vaikuttaa siihen, miten lähellä vierasta henkilöä voi mukavasti istua? Tai ihan mitä vain! Mitattava asia Vaikuttava tekijä muuttuu vastauksista riippuen. Mitattava asia Page 14 of 27 Page 16 of 27 Vaikuttava tekijä

5 Havainnon ja aistijärjestelmien tutkimusmenetelmiä: Elektrofysiologia Yksittäissolumittaukset eläinten hermosoluista: Miten solun responssi muuttuu tietynlaisen stimulaation seurauksena. Jos eläin tekee psykofysiikkaa samanaikaisesti mittauksen aikana, voidaan etsiä elämyksellisen havainnon neuraalisia korrelaatteja. Aktiopotentiaali 1. Solukalvon kynnys ylittyy Natriumkanavat aukeavat 2. Positiivisesti varautunutta natriumia virtaa sisään Jännite kohoaa 3. Kaliumkanavat aukeavat 4. Positiivisesti varautunutta kaliumia virtaa ulos Jännite laskee Viejähaarakkeen eli aksonin päähän päässyt aktiopotentiaali välitetään seuraavan solun tuojahaarakkeelle eli dendriitille kemiallisesti yli synapsin Aktiopotentiaali seuraavassa solussa, mikäli kynnys ylittyy Mikroelektrodi työnnetty apinan aivokuorelle. Havainnollistus mm Paradoksaalisesti aivoissa ei ole kipua aistivia soluja. Page 17 of 27 Page 19 of 27 Sensation and Perception (2006) Sinauer associates Mitataan solukalvon jännitemuutoksia. Koska informaatio etenee esim. seuraaville aivoalueille aktiopotentiaalien välityksellä, ollaan perinteisesti oltu kiinnostuneita lähinnä niistä. Kukin solu tuottaa vain yhden kokoisia aktiopotentiaaleja. Niinpä tutkitaan, mikä on aktiopotentiaalien määrä sekunnissa (spike rate), kun solulle esitetään tietty ärsyke. Havainnon ja aistijärjestelmien tutkimusmenetelmiä: Aivokuvantaminen Koska tehdään ihmisellä, voidaan tehdä vaativaakin psykofysiikkaa samanaikaisesti Mitataan valtavien solujoukkojen aktivaatiota epäsuorasti Esim. fmri -kuvantamisessa yleisimmin käytetty BOLD -signaali syntyy karkeasti näin: 1) Aivokudoksessa on sekä hapekasta että ei-hapekasta verta Neuraalinen aktivaatio kuluttaa happea 2) Veren happipitoisuus kyseisellä alueella laskee 3)Verenkierto tuo happea alueelle enemmän kuin on tarvetta BOLD signaali nousee BOLD-signaali (karkeasti): hapekkaan veren suhde eihapekkaaseen Page 18 of 27 Page 20 of 27

6 3 2 1 BOLD vaste on yleensä sitä korkeampi, mitä voimakkaampi ärsytys (esim. kontrasti tms.) Aika /s Esimerkki BOLD vasteesta. -Ei tiedetä, miksi verenkierto ylikompensoi -Ei tiedetä tarkkaan, mikä neuraalisessa aktivaatiossa eniten lisää hapenkulutusta -Aktiopotentiaalit eivät kuluta paljon, mutta yleensä BOLD signaali korreloi voimakkaasti aktiopotentiaalien kanssa. Muodosta huolimatta ei liity suoranaisesti Page 21 of mitenkään 27 aktiopotentiaaliin Page 23 of 27 Mante et al. (2005) NatNeurosci Havaintotutkimusta käyttäytymistieteen laitoksella Näkötutkimusryhmä: Myös (ainakin) puhetieteissä ja kognitiivisessa neurotieteessä tehdään havaintopsykologiaa koskettavaa tai sivuavaa tutkimusta. Kun kontrastiärsykkeen esittämishetkellä luminanssi muuttuu, havaittu kontrasti vaimenee, olipa luminanssin muutos ylös tai alas. Luonnollisessa katselussa ei voida päästä luminanssista itsenäiseen kontrastihavaintoon. Käytettiin porrasmenetelmää mittauksen pitkän keston takia. Page 22 of 27 Kilpeläinen et al. (lähetetty) Page 24 of 27

7 Minkä suuntainen oli laatikon osoittamassa paikassa ollut juovasto? Suoritustaso alkaa heiketä jo siirryttäestä yhdestä kahteen muistettavaan ärsykkeeseen. Neljän ärsykkeen jälkeen ei tapahdu mitään romahdusta Työmuistilla ei ole mitään tiettyä määrää lokeroita Käytettiin d ja säätömenetelmiä. Salmela et al. Frequency of response 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0 n=1 n=2 n=3 n=4 n= Page 25 of 27 Standard deviation, deg 25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 0,00 VS JS ML MK SJV Number of items Page 27 of 27 Page 26 of 27