روان‌فیزیک

روان‌فیزیک یا سایکوفیزیک، به بررسیِ پیوندها میانِ محرک های فیزیکی و احساس و ادراکِ آدمی و نیز تاثیراتِ آنها به لحاظِ کمی می‌پردازد.

این رشته،‌ به نوعی فیزیکِ ادراک، و تا حدی فیزیکِ روان است. کمی‌سازی و اندازه گیری،‌ خصوصا اندازه گیری رفتاری، از مهمترین ارکان تعریف کننده ی این رشته است. اندازه گیری رفتاری، از طریق گرفتن پاسخ فرد مورد مطالعه،‌ انجام میشود. این کار در مورد تعدادی افراد تکرار می‌شود، و برای هر فرد هم معمولا به دفعات (trials) تکرار می‌شود. سپس،‌ استنتاج آماری که روی اعداد حاصل از اندازه گیری‌ها متعدد بر روی افراد متعددی (subjects) انجام شده، انجام میپذیرد. این تحلیل آماری (بررسی و استنتاج آماری) تنها با کمی سازی ممکن می‌شود، و انگیزه‌ی کمی‌سازی در سایکوفیزیک (روان‌فیزیک) است.

یافتن و تعریف کردن جنبه‌ی قابل اندازه‌گیری پاسخ از ادراک، معمولا طراحی‌های هوشمندانه ای می‌طلبد. معمولا تنکینک های جالب و گاهی خلاقانه‌ای را می‌طلبد، که بخاطر عینی (آبحکتیو بودن)، ارزش علمی پیدا می‌کنند. در اثر این انضباط و دیسیپلین، مفاهیم و کمیت هایی از این حوزه ظهور کرده‌اند که ارزش علمی و مفید بودن و قابل اتکا بودن شان را در حوزه های دیگر هم نشان داده‌اند. بطور تاریخی پیشرفت و ابداع کمیت‌ها و تکنیک های اندازه گیری در این حوزه، منجبر به تعریف مفاهیم جالبی شده، که، که علوم دیگر از قبیل علوم‌اعصاب، حوزه های بالینی، و حتی فلسفه مورد استفاده قرار می‌گیرند.

این انداره گیری از طریق پاسخ، بطور تاریخی ملهم از مفهوم مشاهده پذیرها (آبزرور ها) و مفهوم قابل مشاهده بودن در فیزیک بوده. جنبه ی قابل اندازه گیری پاسخ از ادراک، میتوناد مواردی از قبیل: سرعت (زمان) واکنش،‌ تصمیم گیری بر اساس ادراک (تصمیم گیری ادراکی)، انتخاب (تصمیم گیری) اجباری، بیاد اوردن آنچه ادراک شده با تاخیر، بازشناسی اشیا و شکل‌ها، تفکیک صدا، رنگ، شکل، گزارش مقایسه اندازه‌ها، رنگ ها، و سایر کمیت های فیزیک و ادراکی بر اساس ادراک، و غیره.

این کمیت های مشاهده‌پذیر، خبر از موضوعات و «پدیده» هایی میدهند که ککگن است مستقیما با یک عدد قابل مشاهده نباشند، اما بطور تقریبا عینی و مطمئن (اما غیر مستقیم) می‌توان آن‌ها را تشخیص و یا اندازه گیری کرد. پدیده‌هایی مانند توجه، حافظه، تشخیص، و غیره از این نوع هستند (نام گذاری خیلی از این مفاهیم و «پدیده‌ها»، معمولا با رشته فنومنولوژی یا «پدیدار شناسی» در فلسفه (خصوصا فلسفه ذهن) هماهنگ است چرا که در هر دو حوزه استفاده می‌شوند و بین آنها مشترک است).

معمولا تلاش بر این است که اندازه گیری از طریق پاسخ، این پاسخ، به‌اصطلاح سابجکتیو (نظر کاربر) نباشد، مثلا، جواب مورد نظر، مستقیما پرسیده نشود، بلکه مبتنی بر نلاش فرد مورد آزمایش، برای توان تشخیص، تمایز،‌ آستانه تشخیص،‌تمایز و تفکیک، «متوجه شدن» یک پدیده یا محرکت حسی (از نظر ادراکی) است. معمولا این اندازه گیری‌ها، در مورد حد تشخیص، لبه‌ها و آستانه‌ی قوای ادراکی، تشخیص و شناختی هستند. و بر اساس دسته‌بندی آن‌ها، منحنی‌هایی از قبیل منحنی سایکومتریک، پروفایل (نِمای) پاسخ)، را برای فرد بدست می‌دهند. سپس،‌این تحلیل در مورد تعدادی از افراد مختلف تکرار می‌شود، تا در حد امکان، نتایجی که گرفته می‌شود، مختص به آن فرد خاص و وابسته به فرد نباشد. یا بیانگر خصوصیت مشترک بین افراد باشد، و یا منحنی‌ای از طیف کمیت باشد، یا منحنی ای که رابطه ی بین پارامتر و کمیت‌های مورد نطر، را به نحوی ترسیم کند، که در مورد طیفی از افراد مختلف برقرار بوده، و قابل تعمیم باشد.

سایکوفیزیک، از نظر تاریخی، ارتباط نزدیکی با روان‌شناسی تجربی و روان‌شناسی آزمایشی دارد، اما متفاوت از آنها است.

تعریف

روان-فیزیک به عنوانِ مطالعهٔ علمیِ روابط میانِ محرک فیزیکی و احساس توصیف شده است و به‌شکلِ کاملتر؛ به‌عنوانِ تجزیه و تحلیلِ فرایندهای ادراکی با مطالعهٔ تاثیرِ آن بر تجربهٔ سوژه یا رفتارِ نظام مندِ سوژه نسبت به یک محرکِ با ویژگیهای متنوع به‌همراهِ یک یا چند بُعدِ فیزیکی تعریف شده است.

لیست برخی مفاهیم

• ‌ تسک: خود آزمون یا آزمایش (از نظر طراحی آن) است. رویه آزمایشی که کاربر با‌آن مواجه است، که تا حدی فرمی شبیه یک بازی متشکل از چند «حرکت» (تلاش) دارد. علت انتخاب کلمه‌ی تسک در انگلیسی، در معنای «وظیفه» و «گمارش» از این کلمه در زبان انگلیسی است.
• ‌ طراحی آزمایش (یا طراحی تسک)
• ‌ ترایال: مفهومی معادل «تعداد حرکت بازی» در باری‌ها است: سایکوفیزیک-کارهای فارسی زبان‌ها هم معمولا از لفظ انگلیسی ترایال‌ (trial) استفاده می‌کنند.
  • تعداد ترایال: تکرارها / یا تعداد تلاش‌ها. تعداد تکرار یک آزمایش، تاثیر مستقیمی بر کیفیت و دقت و قوت آماری نتیجه دارد. و همچنین در مورد «معنیداری» تحلیل آماری و تنیجه نهایی، نقش کلیدی دارد. تقریبا هیچوقت محدود بودن آن یک فیچر از آزمایش نیست. اگر تعداد آن بیشتر باشد، همیشه بهتر است (مگر اینکه افزایش آن، از جنبه دیگری از قبیل خستگی، تاثیر منفی بگذارد).
• ‌ اندازه‌ی آزمایش (experiment size)، یا n ِ آزمایش: تعداد افراد مورد آزمایش قرار گرفته است (و گاهی،‌ تعدا تلاش‌ها). این نیز مانند تعداد ترایال ها، همیشه هر چه بیشتر باشد ،‌بهتر است. تنها عامل بازدارنده این است که افزایش n ِ یک آزمایش، عامل اصلی هزینه‌ی آن است.
• پارادایم آدبال (odd ball) (که به مبحث آشنا بودن (familiarity) و جدید بودن (novelty)، تاثیر محرک‌های «به ندرت»، یا غافلگیر کننده (سورپریز) و موقعیت‌های منحرف کننده ی توجه در شناخت را ابزار دریافت اطلاعات و اندازه‌گیری سایکوفیزیکی در نظر می‌گیرد)
• مفهوم شدت ادراکی و قانون -وبر فخنر در سایکوفیزیک قانون وبر-فخنر در سایکوفیزیک). که طبق آن، میزان تغییر دریافت شده، متناسب با لگاریتم (یا تابع محدب مشابهی) از شدت فیزیکی محرک است.
• توجه ادراکی
• آگاهی ادراکی (perceptual awareness)
• ‌ چشمک زدن توجه
• نقطه کور

تکنیک‌های طراحی آزمایش در سایکوفیزیک

از تکنیک ها، پدیده‌های و پارادایم‌های مختلفی برای «طراحی آزمایش» در سایکوفیزیک استفاده می‌شود. در این لیست، منظور مواردی است که خودشان هدف اندازه گیری نیستند، اما از آنها برای بهبود یا تنظیم آژمایش،‌ ترغیب، یا الهام برای طراحی آزمایش/آژمون/تسک استفاده می‌شود، و یا بطور غیر مستقیم،‌ برای ( و یا به هدف) اندازه‌گیری کمیت دیگری استفاده شوند:

• ‌ ارائه سریع متوالی بصری (rapid serial visual presentation) یا RSVP
• ‌اثر شلوغی (مثلا برای مطالعه «توجه ادراکی») crowding effect
• ‌ انواع مقایسه: مقایسه و کنتراست، از ارکان اصلی است چرا که معمولا مطلوب است که پاسخ رفتار یا کلامی مورد آزمایش، یه‌صورت بله-یا-خیر فروکاسته شود.
  • مقایسه در کنار هم (دو محرک حسی: تصویر،‌صدا،‌رنگ،‌ چهره، ...)
  • مقایسه می‌تواند با تاخیر (در مورد حافظه کاری اشاره شد)
  • ‌ ادپتیشن (اثر عادت کردن )
• تغییر: تعریف شدت محرک بر اساس «شدت تغییر» (به قانون وبر-فخنر مراجعه شود).
• جستجوی بصری: آزمایش‌های طراحی شده بر پایه تسک جستجوی بصری ( visual search task )
• آستانه: از تکنیک های خاص سایکوفیزیک است که به صورت هوضمندانه،‌ این قدرت را ایجاد می‌کند که در حوزه‌های مختلف سایکوفیزیک، مساله‌ها یا مفاهیم روانی/ادراکی را به چیزهایی قابل اندازه گیری تبدیل می‌کند: آستانه‌ی یک کمیت فیزیکی، (که از جنس کمیتی فیزیکی بوده و با ابزار های فیزیکی، درستمانند سایر کمیت های فیزیکی قابل اندازه گیری است). و در عین حال، پاسخ بله-یا-خیر کاربر (که کمیت مورد اندازه گیری با جنبه‌ی روان/شناخت/ادراکی آن را ایجاد می‌کند) ارتباط می‌دهد:
  • آستانه تشخیص
  • سطح نویز ( ۵۰ درصد ،‌برای عدم تشخیص)، به عنوان مرز خط نویز
  • ‌انواع منحنی های مختل بر اساس مقدار آستانه
• تشکیل منحنی‌ها برای هر فرد مورد آزمایش
  • تشکیل منحنی (های) سایکومتریک
    • و پارامتریزه کردن آن
  • تشکیل منحنی ویژگی عملیاتی گیرنده (ROC)
• ‌* تشکلی منجنی پروفایل پاسخ
• ‌ استفاده از حافظه کاری
  • پاسخ با تاخیر (تسک‌های پاسخ گرفتن با تاخیر)
  • نگه داشتن پاسخ در حافظه
  • ‌ گزارش با تاخیر، برای سنجش استفاده از awareness و آگاهی ( و نه به هدف آزمایش بر خود حافظه ، و نه اندازه‌گیری در مورد خود حافظه)
  • تکنیک dual-n-back (بیاد آوردن چند حرکت قبلی)
• ‌ جایزه دادن تشویقی (برای اندازه گیری اثر خود تشویق (ریوارد/جایزه) )
• تعریف قوانین به فرم بازی
  • ایجاد حالت بازی(گیمیفیکیشن یا بازی‌وارسازی، مثلا با تعری یک امتیاز)
  • ایجاد حالت رقابتی برای تلاش برای حداکثر کردن پرفورمنس و کارایی ( حداکثر کردن یک امتیاز برای ایجاد رغبت در تلاش برای بهبود عملکرد تشخیصی). شبیه بازی های ورزش های ذهنی.
  • ایجاد رقابت بین فردی
  • جایزه مالی (Iowa ، Wisconsin تسک کارت )
• انتخاب مجبوری (اجباری) (forced choice)
• ‌ ایجاد رغبت در شرکت در خود آمایش (با voucher یا پرداخت مالی بابت شرکت در آزمایش،‌ و جبران هزینه‌ی زمان و رفت و آمد)
• محاسبه عملکرد ایده‌آل
• ‌ انواع دشوار سازی تسک :
  • استفاده از بینایی محیطی برای دشوار کردن تسک
  • کمرنگ کردن محرک
  • کوتاه کردن محرک
  • پردازش دو محرکت همزمان (تسک‌های dual)
  • ‌اندازه گیری بار پردازشی ( cognitive load)
  • غیر قابل پیش بینی کردن با تصادفی کردن
  • استفاده از نقاط ضعف (معمولا غیر مستقیم)
    • استفاده از نقطه کور بینایی
    • دیسترکشن (پرت کردن حواس)
    • شلوغ کردن صحنه (همچنین به اندازه گیری توجه مراجعه شود)
• ‌ گرفتن پاسخ عملی حرکتی (در بسیاری مواقع،‌یک پاسخ عملا حرکتی طلب می‌شود، توسط یک واکنش حرکتی )، حتی اگر آن حرکت جزوی از پاسخ مورد اندازه گیری نباشد (حرکت فعال)
  • گرفتن پاسخ و طلب پرفورمنس در مورد یک یا دو محرک یا پاسخ، برای مجبور کردن برای توجه یا پردازش. یا درگیر شدن قوای شناختی مورد آزمون.
• ‌ پدیده ادپتیشن (عادت کردن به نور و غیره: تطبیق یافتن یا جای‌دادن (اکومودیشن))
• ‌ پاسخ گالوانی پوست

نظریات مورد استفاده

• نظریه تشخیص سیگنال (معمولا جزو مهندسی برق محسوب می‌شود)
• علم آمار: در تحلیل داده‌های روان‌فیزیکی، از علم آمار انجام می‌شود. به شدت با تکنیک‌های آمار بستگی دارد و از مفاهیم آن بهره می‌برد. شامل مکتب آمار بیزی و مکتب آماری فراوانی گرایانه است):
  • ‌ آزمون فرض آماری (بحثی از آمار برای نتیجه‌گیری از داده‌های روان‌فیزیکی. تقریبا در همه مطالعات روان‌فیزیک، نتیجه‌گیری نهایی از طریق آزمون‌های آماری گزارش می‌شود)
  • و مفهوم مقدار p یا p-value. که خود، ذیل مبحث آزمون های آماری (تست های آماری) در نظر گرفته می‌شود. معیار نتیجه آزمایش، معمولا معیاری تعریف می‌شود که بر اساس «مقدارِ پی» (p-value) است، که بطور عملگرایانه، معیاری برای «معنی‌داری از لحاظ آماری» (سیگنیفیکنس آماری،‌ یا «قابل ملاحظه بودن آماری») تعین شده و بنا به رسم، در مقالات تحقیقی آکادمیک (و بالینی) بکار می‌رود.
• ‌ نظریه‌اطلاعات ( با در اختیار دادن سنجه‌هایی از قبیل «اطلاعات متقابل»، و آنتروپی)
• ‌ نظریه احتمالات: (محاسبات احتمالات بیزی و گاهی فراوانی گرایانه )
  • مدلسازی آماری: با استفاده از مدل‌های احتمالاتی (با استفاده از آمار اشتباه نشود)
  • «طراحی بهینه آزمایش» (که یک سرفصل مجزاست برای تنظیم پارامتر ها و احتمال‌های بهینه، برای بهبود آزمایش و کیفیت، و استفاده بهینه از منابع،‌زمان، و تعداد تکرار/تلاش‌ها). که به بحث کلی به طراحی آزمایش هم مرتبط است.

جستارهای وابسته

• علوم اعصاب رفتاری
• سایکوآکوستیک
• روان‌شناسی کاربردی
• ‌ روان‌شناسی تجربی
• آزمون فرض آماری (بحثی از آمار برای نتیجه‌گیری از داده‌های روان‌فیزیکی. تقریبا در همه مطالعات روان‌فیزیک، نتیجه‌گیری نهایی از طریق آزمون‌های آماری گزارش می‌شود)
• طراحی آزمایش و مبحث طراحی بهینه آزمایش
• رده سنجه‌ها
• گوستاو فخنر