09. Métodos y Técnicas en el estudio de la percepción

Psicofísica clásica

Dos factores influyeron decisivamente en la aparición de la Psicofísica:

  1. El contexto que permitió el desarrollo de la investigación, fue el clima intelectual imperante a mediados del siglo XIX, volcado hacia la observación, la medida y la experimentación, y que Boring califica como “el comienzo de la era de la ciencia”.
  2. El objeto de estudio de la Psicología, en esta época, se centró en los acontecimientos de la experiencia consciente.

Estos dos factores propiciaron el surgimiento y desarrollo de la psicofísica, a partir de los trabajos pioneros de Fechner, cuyo objetivo fundamental consistió en investigar las leyes que permiten determinar las relaciones entre la experiencia sensorial (dominio psicológico) y la estimulación (dominio físico).

Las aportaciones concretas de Fechner en su obra “Elementos de Psicofísica”, se centra en tres aspectos fundamentales:

  1. El desarrollo de métodos psicofísicos para la Cuantificación de los umbrales absoluto y diferencial. El umbral absoluto se define como el valor de la dimensión física, por encima y por debajo de la cual, se detecta o no se detecta el estímulo; o la cantidad mínima de estimulación capaz de producir una sensación. El umbral diferencial es el incremento mínimo de la estimulación que permite detectar un cambio en la sensación.
  2. El estudio de la medida de la dimensión psicológica, para lo cual construyó una escala, cuyo valor cero se estableció en base al umbral absoluto y, se adoptó como unidad de medida las diferencias apenas perceptibles (d.a.p), que constituyen el correlato psicológico del umbral diferencial, asumiendo la igualdad de éstas.
  3. El establecimiento de las relaciones entre el dominio psicológico y el dominio físico a través de la formulación de su ley, según la cual la intensidad de la sensación es proporcional al logaritmo de la intensidad del estímulo.

S = K log (I)

Donde S es la magnitud de la experiencia subjetiva, I la intensidad del estímulo o magnitud física y K una constante que depende de la dimensión. Esto supone que para que la sensación aumente en progresión aritmética, la intensidad del estímulo debería aumentar en progresión geométrica.

Métodos psicofísicos indirectos

Los métodos indirectos, son los utilizados en el contexto de la psicofísica fechneriana en relación con la determinación de los umbrales absoluto y diferencial.

Los dos umbrales se definen estadísticamente aunque no existe ninguna definición estadística que sea satisfactoria con independencia del método que se utilice. Los métodos indirectos más utilizados son el de los estímulos constantes, el método de los límites y el del error promedio.

Método de los estímulos constantes

Se denomina de esta manera porque en este método se presenta siempre un conjunto fijo de estímulos elegido de antemano.

Determinación del umbral absoluto → el procedimiento básico para la determinación del umbral absoluto en el método de los estímulos constantes consiste en la presentación repetida, a lo largo de la sesión experimental, de un estímulo graduado en un rango de 5 a 9 valores diferentes de intensidad. El requisito en relación con este rango de valores de intensidad es que el valor más bajo de los utilizados no debe producir caso nunca sensación, mientras que el valor de intensidad más alto debe producirla casi siempre. Para determinar estos dos valores extremos de intensidad, se requiere una serie de presentaciones previas con el fin de determinar el valor de intensidad más bajo y más alto de la escala. El resto de los estímulos debe presentar intensidades intermedias entre los dos estímulos extremos, de forma que unas veces produzcan sensación y otras no.

El procedimiento consiste en la presentación de cada valor de intensidad del estímulo en un orden aleatorio 100 o más veces. La tarea del observador consiste en decir si detecta o no detecta el estímulo ante cada presentación. En cada ensayo, el observador indica si ha percibido o no el estímulo. Se anotan las respuestas y se calcula la proporción de respuestas “SI” o respuestas en las que el observador ha detectado el estímulo. Cuando se utiliza este procedimiento, los resultados se presentan en la denominada función psicométrica, en la que la intensidad del estímulos se representa en el eje horizontal (abscisa) y la proporción de respuesta “SI”, en el eje vertical (ordenada). Convencionalmente se toma como valor del umbral absoluto el valor de intensidad correspondiente al estímulo que se ha detectado un 50% de las veces.

Determinación del umbral diferencial → la determinación del umbral diferencial con este método se lleva a cabo mediante un procedimiento en el que se presenta al observador dos tipos de estímulo. Uno de ellos, denominado estímulo estándar, se mantiene con la misma intensidad durante todo el experimento y es el estímulo sobre el que se va a averiguar el umbral diferencial. El otro tipo de estímulo es el denominado estímulo de comparación o de prueba. La intensidad de este último varía a lo largo de los ensayos presentados en la sesión experimental. El requisito en relación con el rango de valores estimulares es que el estímulo que presenta un valor de intensidad más bajo y el que presenta un valor más algo se juzguen casi siempre como mayores y menores, respectivamente, que el estímulo estándar.

La aplicación de este método requiere un equilibrio entre los valores de intensidad más bajos y más altos que el estándar, es decir, el número de estímulos con intensidad más alta y más baja que el estándar debe ser aproximadamente igual.

La tarea del observador consiste en juzgar si el estímulo de comparación presentado en un determinado ensayo es mayor, o menor que el estándar. Se registran las respuestas “mayor” que el estándar, y se calcula su frecuencia y su proporción. A partir de aquí se representa la función psicométrica. El método de los estímulos constantes presenta el inconveniente de que requiere mucho tiempo para determinar el umbral al utilizar un rango muy amplio de intensidades del estímulo, algunas de las cuales, sobre todo las situadas en los extremos superior e inferior, ofrecen poca información en relación con el umbral.

Métodos de los límites

Determinación del umbral absoluto → la determinación del umbral absoluto, se lleva a cabo presentando los estímulos en series ascendentes y descendentes que se van alternando sucesivamente. En las series ascendentes, se presenta en primer lugar un estímulo muy por debajo del umbral, un estímulo que no produce sensación nunca, y se va aumentando gradualmente su valor de intensidad hasta llegar a un determinado límite en el que el observador comienza a detectar el estímulo. Cuando se alcanza el límite se finaliza la serie.

Si la serie es descendente el procedimiento es el contrario, se presenta un estímulo muy por encima del umbral, un estímulo que produce sensación siempre, y se va disminuyendo su intensidad gradualmente a través de los ensayos hasta que llega a un límite en el que el sujeto indica que no percibe el estímulo. Los puntos de transición (punto en el que se produce un cambio en la respuesta de “SI” a “NO” o viceversa) de varias series se promedian para determinar el umbral absoluto.

Determinación del umbral diferencial → el procedimiento consiste en presentar dos pares de estímulos: el estímulo estándar, cuya intensidad se mantiene constante, y el estímulo de comparación, cuya intensidad se varía en series ascendentes y descendentes. El observador debe indicar si el estímulo de comparación es igual, mayor o menor que el estándar. Las series ascendentes comienzan con estímulos de comparación que se juzgan como menores que el estándar y en los ensayos siguientes se aumenta la intensidad del estímulo de comparación de manera progresiva hasta que se juzga mayor que el estándar.

En este punto se interrumpe la serie y se procede a presentar la siguiente.

Normalmente se produce una transición en la que el observador responde igual que el estándar antes de que se observe la transición a mayor que el estándar.

Con las series descendentes se procede de la misma forma. Para cada serie se obtiene el punto de transición inferior (Ti), punto correspondiente al valor de intensidad del estímulo en el que la respuesta cambia de menor a igual y el punto de transición superior (Ts) en el que el cambio es de mayor a igual. En algunos casos los observadores no utilizan la categoría igual con lo que el Ts = Ti. A continuación se calcula la medida aritmética sumando los valores de Ts y Ti de todas las series y dividiendo por el número de series para determinar los límites superior e inferior, Us y Ui. Finalmente se aplican las fórmulas para calcular:

  • El intervalo de incertidumbre que es la diferencia entre Us y Ui, Ii = Us – Ui = 110 – 88 = 22.
  • El umbral diferencial (UD), que indica el incremento mínimo requerido para que se pueda percibir una diferencia entre estímulos, UD = (Us – Ui)/2 = (110 – 88)/2 = 11.
  • El punto de igualdad subjetiva (PIS), en el que se percibe el estímulo de prueba y el estándar como iguales, PIS = (Us + Ui)/2 = (110 + 88)/2 = 99.
  • El error constante (EC), error de estimación cometido al comparar los estímulos, EC = PIS – Es = 99 – 100 = -1 ( el valor negativo indica una subestimación del estímulo de prueba en relación con el estándar, un valor positivo indicaría lo contrario).

Presenta el inconveniente de que sólo los dos últimos estímulos de cada serie aportan información acerca del umbral. Cuando se utiliza el método de los límites es necesario controlar dos tipos de error: el error de habituación y el error de anticipación. El error de habituación se produce por la tendencia de los observadores a proporcionar la misma respuesta que han proporcionado en los ensayos anteriores y, por lo tanto, podrían seguir dando la misma respuesta aun cuando ya se ha producido un cambio en la sensación.

El error de habituación tendría como consecuencia un valor del umbral menor en las series descendentes ya que el observador sigue proporcionando la respuesta Sí más allá del punto en el que deja de percibir el estímulo. En los ensayos ascendentes el valor del umbral sería mayor, ya que el observador seguiría proporcionando la respuesta No en algunos ensayos, a pesar de haber percibido ya el estímulo. El procedimiento adecuado para controlar el error de habituación consiste en presentar el mismo número de series ascendentes y descendentes; de esta forma, se anula el sesgo propio de cada tipo de serie. El error de anticipación se produce cuando el observador a través de su experiencia con las series, advierte que en algún momento su sensación tiene que cambiar y anticipa este cambio. El procedimiento para controlar el error de anticipación consiste en variar aleatoriamente el primer estímulo de cada serie.

Método de los ajustes o error promedio

En este método es el observador el que controla la variación en el estímulo que permite la medida de los umbrales. Esto requiere como condición para su aplicación que el estímulo pueda graduarse fácilmente.

Determinación del umbral absoluto → para determinar el umbral absoluto, la tarea del observador consiste en ajustar el estímulo, disminuyendo su intensidad en algunos ensayos hasta que no lo detecta o aumentándola en otros ensayos hasta que lo detecta. El procedimiento es igual al del método de los límites, pero en este caso, el observador es el que manipula la intensidad del estímulo.

Determinación del umbral diferencial → el umbral diferencial se establece mediante los ajustes de la intensidad del estímulo de comparación que realiza el observador hasta que iguala al estímulo estándar. En algunos ensayos, la intensidad del estímulo de comparación es muy superior a la del estímulo estándar, por lo que el observador debe disminuirla hasta que es igual a la intensidad del estándar. Por el contrario, en otros ensayos, la intensidad del estímulo de comparación es muy inferior a la del estándar, y el observador debe aumentarla hasta que las dos intensidades sean iguales.

Limitaciones de los métodos psicofísicos indirectos → el problema general que se plantea con la utilización de los métodos indirectos es que éstos únicamente proporcionan una medida de la cantidad de energía estimular necesaria para producir un cambio en la respuesta de los observadores, no una medida de la sensación. Las limitaciones señaladas a la propuesta de Fechner han sido muy numerosas. Por una parte, los experimentos realizados en el campo de la psicoacústica demostraron que las d.a.p. no son siempre iguales. Por otra parte, la evidencia empírica pone de manifiesto que el umbral puede variar:

  • Entre sujetos en la misma situación experimental.
  • Intra sujetos en diversas situaciones experimentales.
  • Dependiendo del método que se utilice para obtenerlo.
  • El umbral puede presentar variaciones como consecuencia del efecto de variables motivacionales manipuladas mediante instrucciones.

Finalmente, los resultados de diversos experimentos psicofísicos pusieron de manifiesto que la función de Weber (S/I = K) en la que Fechner basó su ley, y según la cual el incremento del estímulo necesario para percibir un cambio en la sensación es proporcional a la intensidad del estímulo, presenta variaciones en las distintas modalidades sensoriales y en los valores más bajos del rango estimular. Esto unido a la desigualdad de las d.a.p. pone en entredicho la validez de la ley formulada por Fechner.

La ejecución en las tareas de detección con inclusión de “ensayos en blanco” permiten analizar la ejecución de los sujetos relacionando la tasa de aciertos (porcentaje de respuestas “Si” ante la presentación de S) con la de falsas alarmas (porcentaje de respuestas “Si” ante la presentación de R) y observar, de esta forma, si se produce un sesgo en la respuesta o si se detecta la señal cuando se presenta realmente.

Teorías del umbral

La teoría del umbral alto propuesta por Blackwell asume la teoría clásica en la que se defiende que sólo cuando se traspasa el umbral de sensación se producirá sensación y no se producirá en el caso contrario. El supuesto básico en relación con el proceso sensorial es que ante la presentación de la señal (SR) se producirá sensación con una probabilidad determinada (p), y no sensación con la probabilidad complementaria (1-p). Por otra parte, cuando se presenta ruido (R) no se traspasa el umbral, y, en consecuencia, no se producirá sensación, por lo que la probabilidad de que se produzca sensación ante la presentación de R será 0, y la probabilidad de que se produzca no sensación ante la presentación de R será 1.

Con respecto a la actuación del proceso de decisión, se asume que el sistema optará por responder “Sí” siempre que se ha producido sensación (por lo tanto, la probabilidad será 1), y responder “No” en el caso contrario (por lo que la probabilidad será 0). Por otra parte, en el caso de que el resultado del proceso sensorial sea no sensación, se responderá “Si” (tendencia a adivinar) con una determinada probabilidad (g) y No con la probabilidad complementaria (1-g).

Las predicciones de la teoría que establecen una relación lineal entre la tasa de aciertos y la de falsas alarmas, se confirman únicamente en muy pocos casos a través de la experimentación.

La teoría del umbral bajo propuesta por Luce se encamina a superar algunas de las dificultades de la propuesta anterior. El supuesto básico con respecto al proceso sensorial es que tanto la presentación de SR como la de R, producirán sensación con una determinada probabilidad y no sensación con la probabilidad complementaria (las probabilidades son además diferentes ante la presentación de SR y R). Por lo tanto, se considera que el umbral es traspasado, en algunas ocasiones ante la presentación de R. en relación con el proceso sensorial: ante la presentación de SR, se producirá sensación con una determinada probabilidad (p) y no sensación con la probabilidad complementaria (1-p); y ante la presentación de R, se producirá sensación con una determinada probabilidad (q) y no sensación con la probabilidad complementaria (1-q).

En relación con el proceso de decisión: si se ha producido sensación, la respuesta será afirmativa con una probabilidad determinada (f) y negativa con la probabilidad complementaria (1-f). Si no se ha producido sensación la respuesta será Sí con una probabilidad (g) y No con la probabilidad complementaria (1-g).

Por lo tanto, en esta teoría con respecto al proceso de decisión, se puede dar el caso de optar por la respuesta “Si” o “No”, tanto si se ha producido sensación como en el caso contrario, por lo que la regla de decisión es más flexible que en la propuesta anterior y además se contempla la influencia de variables motivacionales (incentivos) en el proceso de decisión. La manipulación de estas variables, como información sobre la probabilidad de presentación SR y R, y ganancias-pagos asociadas con respuestas correctas e incorrectas, puede inducir sesgos en las respuestas en los dos sentidos. Los experimentos que han manipulado estas variables, confirman, en general las predicciones de la teoría.

La principal dificultad en relación con las teorías del Umbral es que la variación en la medida del umbral puede estar producida no sólo por los cambios en la sensibilidad de los observadores sino también por la motivación y las expectativas. A pesar de los distintos intentos teóricos y metodológicos desarrollados para solucionar este problema, la solución no es completamente satisfactoria. La teoría que vamos a considerar a continuación ofrece una solución más adecuada.

Teoría de detección de señales (TDS)

Esta teoría surgió en el ámbito de la ingeniería en relación con la detección de señales electromagnéticas en presencia de ruido y se desarrolló en la época de la guerra fría debido a la necesidad de desarrollar mecanismos de detección de señales muy débiles que permitieran descubrir los objetivos enemigos. La introducción de la

TDS en Psicología se debe a Tanner y Swets a través de sus investigaciones en el contexto de la Psicofísica. La técnica se puede aplicar al análisis de la ejecución en otros campos (memoria, atención, aprendizaje, psicodiagnóstico, etc.) en cuando que permite determinar no sólo el nivel de detección del estímulo, sino también el criterio adoptado por el sujeto para llevar a cabo su respuesta.

Descripción de la TDS

En la TDS se presentan dos clases de estímulos: uno de los estímulos, denominado señal o señal + ruido (SR) habitualmente es un estímulo de intensidad muy débil que se presenta sobre un fondo de ruido (R) que constituye el segundo estímulo y en el que no está presente la señal.

La TDS prescinde del concepto de umbral y supone que ante cualquier estimulación SSR o R, el resultado del proceso sensorial consiste en una sensación que puede adoptar múltiples valores. Cada uno de estos valores tiene una probabilidad de ocurrencia diferente ante la presentación de SR y ante la presentación de R. Considera que el sistema sensorial está sometido a fluctuaciones, por lo que el nivel de la sensación puede que varíe ante la presentación del mismo estímulo, aceptando distintos valores, o, por el contrario que sea idéntico ante la presentación de SR y R.

La TDS considera que en una tarea de detección interviene un proceso relacionado con el funcionamiento del sistema sensorial, cuyo resultado es una sensación de una determinada intensidad, y otro en relación con el proceso cognitivo o proceso de decisión, cuyo resultado es la respuesta.

En relación con el proceso sensorial, la TDS supone que la sensación puede ser producida tanto por la presentación de SR como por la de R y además en ambos casos la sensación es de la misma naturaleza. Cuando se presenta SR, el conjunto de valores de sensación será distinto a cuando se presenta R. además, cuando la señal es más intensa que el ruido, las sensaciones que suscite SR serán superiores a las que suscite R. los valores más altos de sensación se producirán con una mayor probabilidad ante la presentación de SR y los más bajos con mayor probabilidad ante la presentación de R, aunque esto no excluye que en determinados ensayos puedan darse valores altos y bajos de sensación en ambos casos. Por lo tanto, lo que diferenciará al valor de sensación cuando se presenta SR y R es su distribución de probabilidad. Cuando se presenta SR, los valores de sensación tendrán una distribución de probabilidad determinada y cuando se presenta R otra distinta.

El índice del proceso sensorial es d ́ que se define como la distancia entre las distribuciones de SR y R. d ́ se verá afectada exclusivamente por variables que influyen en la intensidad de SR y R. En función del grado de solapamiento entre las distribuciones pueden ocurrir los siguientes casos:

  1. Cuando las distribuciones de SR y R están completamente separadas, los valores de sensación de cada una de ellas no están asociados con la otra, por lo que la detección sería fácil y perfecta.
  2. En el caso contrario, cuando las distribuciones de SR y R están totalmente superpuestas, los valores de sensación tendrían la misma probabilidad de provenir de la distribución de SR que de la de R, por lo que la detección sería imposible.
  3. Cuando las distribuciones de SR y R están parcialmente solapadas, se presenta una zona de incertidumbre en la que los valores de sensación pueden provenir tanto de SR como de la de R.

En relación con el proceso de decisión, la TDS supone que el observador selecciona un criterio y a partir de aquí el proceso actúa de una forma determinista seleccionando la respuesta “Si” siempre que se supere el valor del criterio y “No” en el caso contrario. La selección del criterio puede realizarse de dos formas:

  1. En la primera de ellas (criterio c), el observador puede seleccionar un punto sobre el eje de sensación, una vez seleccionado este punto el segmento de la derecha corresponderá a SR y asociado a la respuesta “Si” y el de la izquierda a R y estará asociado a la respuesta “No”.
  2. En la segunda, el observador establece el criterio en base a la razón de verosimilitud o cociente entre las distribuciones de probabilidad de SR y R, en este caso se supone que el observador conoce y es capaz de tomar en consideración estas funciones.

Índices correspondientes al proceso sensorial (d ́) y al proceso de decisión

Tarea Si/No→ ensayos en los que se presenta la señal más ruido (R), que generalmente consiste en un estímulo de intensidad débil presentado sobre un fondo de ruido, y ensayos en los que se presenta ruido (R). La tarea del sujeto consiste en responder “Si” o “No”, según crea que ha detectado la señal o no, es decir, actúa basado en una variable de evidencia y decide si la evidencia favorece la hipótesis de que se ha presentado SR o R.

Los resultados obtenidos con la tarea de detección, se analizan mediante una matriz de resultados 2 X 2 que permite relacionar la situación estimular (SR o R) con la respuesta del sujeto (“Si” o “No”). En las celdillas de la matriz se obtienen cuatro resultados experimentales en relación con la variable dependiente precisión en la respuesta: Aciertos, cuando se presenta SR y el sujeto contesta “Si”. Rechazos correctos, cuando se presenta R y el sujeto contesta “No”. Falsas Alarmas, cuando se presenta R y el sujeto contesta “Si”. Fallos, cuando se presenta SR y el sujeto contesta “No”.

MATRIZ DE RESULTADOS 2 X 2

Los dos primeros resultados corresponden a las respuestas correctas y los dos segundos a los errores. Las probabilidades de estos resultados se calculan dividiendo la frecuencia correspondiente a cada celdilla por el número de ensayos SR o R respectivamente. Así se obtiene la tasa correspondiente de aciertos, P(Sí/SR); rechazos correctos, P(No/R), falsas alarmas, P(Si/R); y fallos P(No/SR).

CALCULO DE LAS TASAS DE ACIERTOS, FALLOS, FALSAS ALARMAS Y RECHAZOS CORRECTOS

TASA DE ACIERTOS P(Si/SR) = 30/100 = 0.30

TASA DE FALLOS P(No/SR) = 70/100 = 0.70

TASA DE FALSAS ALARMAS P(Si/R) = 15/100 = 0.15

TASA DE RECHAZOS CORRECTOS P(No/R) = 85/100 = 0.85

CALCULO DEL INDICE DE SENSIBILIDAD d ́

A Distribución correspondiente a la señal:

1. Calcular la tasa de aciertos

P(Si/SR) = (30/100) = 0,30 2. Buscar en las tablas de la distribución normal:

La puntuación típica correspondiente a la tasa de aciertos, z(Si/SR) = 0,525

El valor de la ordenada Y en ese punto, Yz (Si/SR) = 0,348

B Distribución correspondiente a R

1. Calcular la tasa de falsas alarmas P(Si/R) = 15/100 = 0,15 2. Buscar en las tablas de la distribución normal:

La puntuación típica correspondiente a la tasa de falsas alarmas, z(Si/R) = 1,037 el valor de la ordenada Y en ese punto, Yz(Si/R) = 0,233

C Calcular el índice de sensibilidad d ́ según la fórmula, d ́= z(Si/R) – z(Si/SR) = 1,037 – 0,525 = 0,51

1. Un valor de d ́ igual a cero indicaría una falta de discriminación y valores elevados que la detección ha sido buena. En raras ocasiones se pueden presentar valores negativos, que responden generalmente a que los observadores contestan lo contrario de lo que tendrían que contestar.

CALCULO DE CRITERIO

A Cálculo del criterio c, referido al eje de sensación:

Representar en la distribución de SR la puntuación z(Si/SR) = .525, y trazar el criterio c de forma que sea perpendicular a dicho punto. En este caso el criterio c está referido a la medida de la distribución de la señal. De la misma forma, representar en la distribución de R la puntuación z(Si/R) = 1.037, y trazar el criterio c de manera que sea perpendicular a este punto. En este caso el criterio c, está referido a la media de la distribución de R.

Aplicar la fórmula c = -0.5 [z(Si/R)] = -0.781

B Cálculo del criterio sobre el eje de la razón de verosimilitud β (beta):

  • Calcular β según la fórmula, β = Yz(Si/SR)/Yz(S/R) = 0.348/0.233 = 1,49
  • Un valor del criterio igual a uno indica un punto de selección del criterio que no está sesgado, mientras que valores superiores a uno indican unos criterios estrictos y valores inferiores a uno un criterio laxo.

La TDS considera que los índices del proceso sensorial y el proceso de decisión son independientes y, por lo tanto, afectados por variables distintas. El índice del proceso sensorial, d ́está afectado por variables sensoriales que inciden en la distancia entre las distribuciones de SR y R, como la intensidad de los estímulos, cuanto mayor sea la intensidad mayor será el valor de d ́. Por otra parte, el índice del proceso de decisión, está afectado por el conocimiento por parte de los sujetos de la frecuencia relativa de SR y R (probabilidades a priori) y por variables motivacionales (incentivos, ganancias y pérdidas asociados a respuestas correctas y errores, etc.). De esta forma la TDS permite independientemente del criterio y que además permanece prácticamente invariante con diversos procedimientos psicofísicos y tareas de detección; y la medida y control del criterio que utiliza el observador para tomar decisiones sobre la presencia o ausencia de una señal.

Curva ROC

El procedimiento consiste en variar las instrucciones que influyen sobre la conducta de decisión del observador, mediante indicaciones de que adopte un criterio gradualmente más estricto o más laxo. De esta manera, se obtiene una tasa de aciertos y falsas alarmas distintas para cada conjunto de instrucciones que determinan un punto diferente en el gráfico y la unión de estos puntos da lugar a la representación de la curva ROC. Ésta proporciona información sobre la posición del criterio de decisión del observador en función de las instrucciones proporcionadas. Dado que los parámetros físicos de la estimulación se mantienen constantes, aunque se varíen las instrucciones, el índice correspondiente al proceso sensorial, d ́no varía y es independiente de la posición del criterio de decisión.

La distancia entre las curvas estaría determinada en este caso por la separación entre las distribuciones de SR y R. A medida que aumenta esta separación, la detección es más perfecta y la curva se acerca a la esquina superior izquierda. La diagonal representa el caso en que las distribuciones de SR y R están totalmente solapadas, la tasa de aciertos es igual a la de falsas alarmas, y la detección no es posible.

Métodos de construcción de escalas sensoriales

Para establecer una escala de los tributos sensoriales es necesario tener en cuenta la salida del sistema sensorial (la sensación) ya que ésta no presenta una relación puntual con los cambios en la intensidad del estímulo, tal y como predecía la ley de

Fechner. En relación con este aspecto, el desarrollo experimentado por la acústica a principios del siglo XX permitió probar algunas predicciones de la ley. Por ejemplo, según la ley de Fechner, un sonido de una intensidad doble que otro sonido debería producir una sensación que fuera también dos veces la correspondiente al primer sonido; sin embargo, los resultados mostraron que ambos sonidos podían producir una sensación prácticamente igual. Por eso, para determinar de qué forma aumenta la sonoridad cuando aumenta la intensidad del estímulo, es necesario tener en cuenta tanto la entrada (estímulo físico) como la salida (sensación subjetiva) del sistema sensorial, con la finalidad de determinar experimentalmente las relaciones exactas entre las variaciones en la intensidad del estímulo y las sensaciones, o la relación funcional entre el estímulo físico y la respuesta psicológica.

Los desarrollos posteriores más representativos en relación con el problema de los métodos psicofísicos se deben a Stevens, quien intentó medir directamente la magnitud de las sensaciones a través de los juicios cuánticos proporcionados por los sujetos.

Métodos directos

Se clasifican generalmente en función del tipo de escala que se obtiene con la aplicación de los mismos.

Estimación de magnitud

En este método se presentan estímulos de diferente intensidad a los observadores y éstos deben realizar estimaciones numéricas sobre la magnitud de la sensación que produce cada uno de ellos. El procedimiento básico en el método de estimación de magnitud, adopta dos modalidades:

  1. En una de ellas se presenta un estímulo de intensidad fija (denominado estímulo de referencia) y el experimentador comunica que la sensación producida por dicho estímulo tiene un determinado valor numérico, por ejemplo 10, este valor es denominado módulo. En los siguientes ensayos, se presenta una serie de estímulos diferentes al estímulo de referencia (del orden de 15 a 20 estímulos presentados aleatoriamente en cada sesión experimental, y en un orden diferente para cada observador) y la tarea del observador consiste en asignar números a la sensación producida por cada uno de los estímulos en relación con el valor de sensación del estímulo de referencia. Si, a juicio del observador, la magnitud de la sensación producida por un estímulo determinado es el doble de la producida por el estímulo de referencia le asignará el valor 20, si es la mitad 5, etc.
  2. La segunda modalidad consiste n presentar los estímulos aleatoriamente y el observador emite el juicio sobre la magnitud de la sensación asignando igualmente valores numéricos. En este caso el experimentador no proporciona ningún valor como módulo, sino que no los propios sujetos los que lo establecen.

Producción de magnitud

En el método de producción de magnitud, se proporciona al observador el valor numérico correspondiente a la magnitud de sensación producida por un estímulo determinado y la tarea del observador consiste en manipular la intensidad de otros estímulos, de forma que igualen a la magnitud de sensación que se le ha proporcionado en cada ensayo. La aplicación de este método presenta como requisito indispensable que los estímulo9s varíen de forma continua.

Estos dos últimos métodos han sido los más utilizados en la construcción de escalas directas en psicofísica.

La ley psicofísica potencial

La utilización de los métodos directos de construcción de escalas por parte de Stevens culminó en el desarrollo y formulación de la ley potencial, casi un siglo después de la propuesta por Fechner. En la “ley psicofísica” formulada por Stevens, la relación entre la magnitud de la sensación y la intensidad del estímulo es una función potencial del tipo:

S = cek

Donde S es la magnitud de la sensación; c, es una constante arbitraria que determina la unidad de la escala; E, es la intensidad del estímulo y k es el exponente que varía en función de las modalidades sensoriales y las condiciones estimulares. El tamaño del exponente k , determina a su vez la forma que adopta la función potencial.

Si el valor de k = 1, la función es lineal, indicando que la longitud percibida es proporcional a la intensidad del estímulo (longitud real). Si el valor de k > 1, la función aparece positivamente acelerada, indicando que la sensación aumenta muy rápidamente a medida que se incrementa el estímulo, excepto en los valores muy bajos. Finalmente, cuando k < 1, la forma de la función es negativamente acelerada, indicando que la sensación de brillo crece más lentamente que el aumento en la intensidad del estímulo. Un procedimiento útil para conocer si los resultados de un experimento determinado producen una función potencial consiste en trasformar en logaritmos los valores de la ecuación y representarlos gráficamente en coordenadas logarítmicas. Si la transformación logarítmica de los datos tiene como resultado una función lineal, se puede afirmar que los datos se ajustan a una función potencial.

Método de ajuste de modalidades sensoriales y validez de la ley psicofísica potencial

Para determinar la validez de la ley potencial, Stevens diseñó una nueva técnica, el procedimiento de ajuste de modalidades sensoriales distintas, en el que no se requería que los observadores proporcionaran juicios numéricos sobre la magnitud de sus sensaciones. El procedimiento consiste en presentar un estímulo correspondiente a una modalidad sensorial determinada (por ejemplo, un sonido). A continuación, se presenta un segundo estímulo correspondiente a una modalidad sensorial deferente (por ejemplo, una vibración aplicada en la palma de la mano) y se pide a los observadores que modifiquen la intensidad del segundo estímulo hasta que las sensaciones producidas por los dos estímulos, el sonido y la vibración táctil, les parezcan iguales.

La validez de la ley potencial puede determinarse estableciendo predicciones a partir de la aplicación del método de estimación de magnitud a dos modalidades sensoriales por separado. Si la función potencial obtenida para cada una de ellas es la correcta, la función de igual sensación que se obtiene aplicando el método de ajuste de modalidades debería ser también una función potencial. Lo técnica de ajuste entre modalidades se ha utilizado en gran número de investigaciones para validar la ley potencial y los resultados de numerosos experimentos proporcionan un fuerte apoyo a esta ley.

Continuos protéticos: en continuos como el brillo, las sensaciones se pueden cuantificar y los observadores pueden emitir juicios sobre la cantidad de brillo.

Continuos metatéticos: las sensaciones varían de forma cualitativa un cambio en la longitud de onda de un estímulo luminoso puede provocar un cambio en la apariencia del azul al verde.

Limitaciones de la propuesta de Stevens

Una de las críticas se ha centrado en la utilización de números en el método de estimación de magnitud. Este problema se intentó resolver apelando a que en el método de ajuste de modalidades no se utilizan números y los resultados son, en general, equiparables a los obtenidos con el método de estimación de magnitud. Sin embargo, el mismo Stevens pareció aceptar el hecho de que la medida directa obtenida con el último método no es tan directa.

Ekman y Sjoberg señalan que la ley potencial sólo se mantiene cuando se utilizan métodos directos, y tampoco en este caso, se mantiene de forma invariable. En este sentido los resultados de los experimentos de Hood y Fkinkelstein sobre estimación del brillo muestran que la ley potencial no describe de manera adecuada los datos, y en los de Luce y Mo sobre estimación de pedo, los resultados se desvían sistemáticamente de la ley potencial. En opinión de McKenna, el hecho de que se obtenga una función potencial únicamente con métodos directos cuestiona la validez de la ley. Por otra parte, parece que existe una controversia en relación con los datos individuales. Mientras que en los experimentos de Stevens y Guirao la ley parece que describe de manera adecuada este tipo de datos, en otros experimentos ocurre lo contrario. Por lo tanto, la ley psicofísica potencial ofrecería una descripción empírica razonable, pero no perfecta, de la relación entre la intensidad de los estímulos y los juicios sobre la magnitud de las sensaciones.

Interpretación de la ley potencial

Interpretación sensorial

Stevens consideraba la ley potencial como un reflejo de la actividad del sistema sensorial. Los receptores sensoriales transducirían la energía que incide sobre los órganos de los sentidos y el tamaño del exponente k , reflejaría las diferencias entre los sistemas sensoriales. La ley potencial se debería a procesos biológicos periféricos.

Numerosos datos contradicen esta interpretación. Si la ley potencial se debiera exclusivamente a la actuación de procesos periféricos, no se vería afectada por factores ajenos al procesamiento sensorial. Es decir, el exponente de la función potencial no debería variar por la influencia de factores no sensoriales. Los resultados de algunas investigaciones muestran todo lo contrario ya que el exponente de la ley potencial varía en función de factores como:

  1. La posición del estímulo de referencia en el rango de valores estimulares utilizados; el exponente es menor cuando el estímulo de referencia se elige de entre los estímulos más débiles o más intensos que cuando presenta una intensidad intermedia.
  2. El rango de intensidades presentadas en el experimento.
  3. La posición del estímulo de referencia en la serie estimular.

Interpretaciones cognitivas

Warren en su interpretación del correlato físico, señala que los juicios que emiten los observadores no son juicios sobre la magnitud de las sensaciones sino juicios sobre los estímulos. En opinión de Warren, los sujetos al emitir juicios toman como base determinados atributos físicos de los estímulos relacionados con la magnitud sensorial.

Por ejemplo, cuando estiman que un sonido es el doble de intenso que otro estímulo de referencia, su juicio se basa en que les parece que está más cercano que el estímulo de referencia. Es decir, basan su juicio en un atributo físico (la distancia) a partir de las relaciones aprendidas previamente sobre la distancia de la fuente del sonido y su intensidad. Lo mismo ocurriría al emitir juicios sobre el brillo; el observador tomaría en consideración la distancia entre el objeto y la fuente de iluminación sobre la base de experiencias previas. En opinión de Baird, la interpretación de Warren se basa en una suposición falsa, puesto que asume que los observadores estiman la distancia visual con precisión. Sin embargo, la estimación de la distancia visual está influenciada igualmente por el contexto y otros factores que afectan a los juicios psicofísicos.

En la misma línea, Poulton en su hipótesis sobre el rango de valores estimulares, señala que lo que refleja el tamaño del exponente de la función potencial son variaciones en las condiciones experimentales, y no diferencias en los sistemas sensoriales. Entre las condiciones que pueden afectar al tamaño del exponente señala el rango de valores estimulares utilizado, el valor del estímulo estándar y el módulo seleccionado, que constituyen factores de sesgo de los juicios.

Baird señala que la interpretación de la ley depende de numerosos factores que incluirían tanto atributos sensoriales como factores cognitivos (contexto estimular e instrucciones proporcionadas a los sujetos).

Tiempo de reacción (TR)

Una de las variables dependientes más utilizadas en el estudio de la percepción es el tiempo de reacción, es decir, el tiempo transcurrido entre la presentación (inicio) del estímulo y el inicio de la respuesta.

Los primeros trabajos de Helmholtz sobre la utilización del TR para la medida de la conducción nerviosa, cuando comienza la etapa “dorada” en el estudio del tiempo de reacción.

La aportación de Helmholtz tuvo una gran repercusión, fundamentalmente por dos razones:

  1. Porque propició el inicio real de la cronometría mental en la Psicología Experimental.
  2. Porque la cronometría mental va unida a la fisiología, tendencia que encontraremos en los trabajos más recientes en el análisis de la problemática del TR como variable dependiente.

En esta época se llevan a cabo aportaciones fundamentales como el desarrollo del método de substracción de Donders o la aplicación de las curvas de velocidad y precisión al estudio de los movimientos motores, realizada por Woodworth.

El notable desarrollo experimental sobre este problema se vio frenado por la crítica devastadora de Külpe al supuesto de aditividad, que sostenía que el hecho de eliminar o añadir procesos podría tener una influencia en la configuración de todos ellos.

A partir de 1969 con la traducción del trabajo de Donders “sobre la velocidad de los procesos mentales”, y la publicación del trabajo de Stenberg sobre las ampliaciones del método de Donders, cuando se produce un “renacimiento” en el estudio del tiempo de reacción y éste alcanza un fuerte protagonismo como medida de ejecución. Este protagonismo ha estado muy influido por la naturaleza de la investigación en Psicología Cognitiva.

Tareas de TR

Las tareas clásicas en los experimentos sobre TR son las descritas por Donders.

En la tarea de tiempo de reacción simple, se presenta en el experimento un único estímulo, por ejemplo un destello luminoso, y el observador tiene que dar una respuesta (presionar una llave de respuesta, es decir sí, etc.) tan pronto como lo haya percibido. La medida del tiempo de reacción en cada ensayo del experimento se determina en relación al tiempo transcurrido desde el inicio del estímulo (destello luminoso) hasta el inicio de la respuesta. Según Donders, en esta tarea únicamente estaría implicado el proceso de detección .

En la tarea de tiempo de reacción de elección, se pueden presentar dos o más estímulos en cada ensayo y el observador tiene que responder de manera diferente a cada una de ellas. Donders suponía que en este caso, los procesos implicados serían detección, discriminación y selección de respuesta, puesto que ante la presentación de los estímulos de distinto color el observador debe responder de forma diferente seleccionando la respuesta adecuada a ese estímulo (presionar la llave de respuesta correspondiente a cada estímulo).

En la tarea de tiempo de reacción selectivo, se presentan en el experimento dos estímulos, por ejemplo una luz roja y una luz azul. El observador tiene que presionar una llave de respuesta únicamente ante el estímulo que le indique el experimentador en las instrucciones (por ejemplo, la luz roja) y no tiene que responder cuando se presenta la luz azul. La medida del TR, en este caso, es el tiempo transcurrido desde la presentación del estímulo al que hay que responder (luz roja) hasta el inicio de la respuesta. En opinión de Donders, los procesos implicados en esta tarea serían detección del estímulo y discriminación.

Problemática específica del tiempo de reacción

Se puede considerar desde dos vertientes. Por una parte, aquellos aspectos relacionados con el TR como medida, que permiten una interpretación adecuada de los resultados de los experimentos en los que se utiliza como variable dependiente; y por otra, un aspecto más teórico como es el conocimiento de los procesos psicológicos básicos y la contrastación de las predicciones que los modelos de procesamiento de la información realizan sobre la duración de estos procesos.

La medida del TR

El hecho de utilizar el TR como variable dependiente en los experimentos debe tener en cuenta una serie de problemas, que pueden distorsionar la interpretación posterior de los resultados. El primer problema a tener en cuenta en la medida del tiempo de reacción, es determinar aquellos parámetros y condiciones que producen variaciones en la variable dependiente TR, y que permiten una interpretación adecuada del mismo. A continuación, se analizarán los problemas más importantes y se examinarán las posibles soluciones en relación con la problemática citada.

El primer problema, apuntado por Pachella, está en relación con la definición operativa del TR y se traduciría en la pregunta sobre qué estamos midiendo cuando utilizamos el TR como variable dependiente en un experimento.

En opinión de Pachella, pueden presentarse problemas, dado que sus efectos pueden confundirse con los efectos de las condiciones experimentales.

Un segundo problema se presenta en relación con las distribuciones del tiempo de reacción. La situación ideal en un experimento que utilice el TR como variable dependiente es que la respuesta del sujeto refleje la cantidad de tiempo mínima requerida para realizar una respuesta correcta. Por esto se eliminan del análisis de datos las puntuaciones de TR correspondientes a una respuesta incorrecta. Sin embargo, a menudo nos encontramos en los resultados de los experimentos tiempos adulterados que pueden distorsionar la interpretación de los resultados.

Los procedimientos para eliminar este problema son variados; el criterio en algunas investigaciones consiste en eliminar las puntuaciones más altas o más bajas, según un rango prefijado de antemano. Este procedimiento presenta el problema de que si no se define previamente por qué se adopta un criterio determinado, la elección del mismo es arbitraria, y se puede perder información interesante.

Una alternativa diferente consiste en utilizar la mediana como promedio; sin embargo, este procedimiento presenta el problema de que destruye la distribución estándar del tiempo de reacción y la interpretación de los resultados se modifica.

Un procedimiento más adecuado consiste en trasformar las puntuaciones del TR en puntuaciones de latencia media, cualquiera de las transformaciones propuestas por

Tukey elimina los valores adulterados y convierte la distribución de la latencia en una distribución simétrica, permitiendo la interpretación de los datos de manera adecuada.

Técnicas de velocidad y precisión

El procedimiento experimental consiste en diseñar condiciones que acentúen la velocidad o la precisión. Sperling y Dosher señalan dos procedimientos básicos:

  1. Procedimiento clásico de TR, aportando además, una matriz de pagos para la velocidad y penalizaciones por los errores.
  2. Procedimiento de tiempo límite, en el que la respuesta debe darse en un tiempo predeterminado con la finalidad de evitar penalizaciones si se supera este tiempo.

La forma de inducir velocidad consiste en aumentar los pagos por responder rápido y las penalizaciones por los errores; acortar el tiempo límite, y disminuir el intervalo temporal de señal para la respuesta, en los dos procedimientos respectivamente. Con el fin de acentuar la precisión, se aumenta la penalización por cometer errores, se aumenta el tiempo límite y se aumenta la duración de la señal para la respuesta, en cada uno de los procedimientos. Los resultados de la precisión se representan en función de TR y la función obtenida presenta una curva que representa un crecimiento continuo desde un nivel base hasta que se alcanza la asíntota.

Técnicas y procedimiento experimentales en el estudio de la percepción

El método de adaptación selectiva consiste en reducir la sensibilidad de un estímulo (estimulo de prueba) mediante la exposición previa y prolongada a otro estímulo (estímulo adaptador). La reducción de la sensibilidad es mayor cuando los dos estímulos presentan semejanzas en alguna dimensión –por ejemplo, orientación, frecuencia espacial, distancia espacial- y es mínima cuando son muy diferentes en todas las dimensiones.

El procedimiento de enmascaramiento consiste en la presentación simultánea de dos estímulos, uno de los cuales (estímulo que enmascara) reduce la sensibilidad del otro (estímulo de prueba) que presenta características parecidas al primero, por lo que para detectarlo es necesario elevar el umbral en aquella dimensión estimular que presenta semejanzas con las del estímulo que enmascara.

El procedimiento de suma subumbral consiste en la presentación simultánea de dos estímulos, uno de los cuales (estímulo subumbral) aunque no se percibe aisladamente, eleva o reduce el umbral del otro estímulo (estímulo de prueba).

Los procedimientos experimentales se utilizan básicamente en la línea de investigación cuyo objetivo fundamental es contrastar las predicciones teóricas acerca de la relación entre los hechos y los procesos perceptivos básicos, en función de las manipulaciones sistemáticas de las variables estimulares.

El procedimiento de suma subumbral consiste en la presentación simultánea de dos estímulos, uno de los cuales (estímulo subumbral) aunque no se percibe aisladamente, eleva o reduce el umbral del otro estímulo (estímulo de prueba).

Los procedimientos experimentales se utilizan básicamente en la línea de investigación cuyo objetivo fundamental es contrastar las predicciones teóricas acerca de la relación entre los hechos y los procesos perceptivos básicos, en función de las manipulaciones sistemáticas de las variables estimulares.