Ett psykofysikparadigm för insamling och analys av likhetsdomar

Människor bearbetar mentalt och representerar inkommande sensorisk information för att utföra ett brett spektrum av uppgifter, såsom objektigenkänning, navigering, att dra slutsatser om miljön och många andra. Likhetsdomar används ofta för att undersöka dessa mentala ^{representationer1}. Att förstå strukturen hos mentala representationer kan ge insikt i organisationen av konceptuell ^kunskap2. Det är också möjligt att få insikt i neurala beräkningar, genom att relatera likhetsdomar till hjärnans aktiveringsmönster3. Dessutom avslöjar likhetsdomar egenskaper som är framträdande i ^uppfattning4. Att studera hur mentala representationer förändras under utvecklingen kan belysa hur de lärs ^ut5. Således ger likhetsdomar värdefull inblick i informationsbehandling i hjärnan.

En vanlig modell av mentala representationer med likheter är en geometrisk rymdmodell6,7,8. Tillämpas på sensoriska domäner kallas denna typ av modell ofta för ett perceptuellt ^utrymme9. Punkter i rymden representerar stimuli och avstånd mellan punkter motsvarar den upplevda skillnaden mellan dem. Från likhetsdomar kan man få kvantitativa uppskattningar av olika skillnader. Dessa parvis skillnader (eller perceptuella avstånd) kan sedan användas för att modellera det perceptuella utrymmet via flerdimensionell ^skalning10.

Det finns många metoder för att samla in likhetsdomar, var och en med sina fördelar och nackdelar. Det enklaste sättet att få kvantitativa mått på olikhet är att be försökspersoner att på en skala betygsätta graden av olikhet mellan varje par stimuli. Även om detta är relativt snabbt, tenderar uppskattningar att vara instabila över långa sessioner eftersom ämnen inte kan gå tillbaka till tidigare domar, och kontexteffekter, om de finns, kan inte upptäckas. (Här definieras en kontexteffekt som en förändring i den bedömda likheten mellan två stimuli, baserat på närvaron av andra stimuli som inte jämförs.) Alternativt kan ämnen bli ombedda att jämföra alla par stimuli med alla andra par stimuli. Även om detta skulle ge en mer tillförlitlig rangordning av olika skillnader, krävde antalet jämförelser skalor med den fjärde kraften i antalet stimuli, vilket gör det möjligt för endast små stimulansuppsättningar. Snabbare alternativ, som att sortera i ett fördefinierat antal ^kluster11 eller fri sortering har sina egna begränsningar. Fri sortering (i valfritt antal högar) är intuitiv, men det tvingar ämnet att kategorisera stimuli, även om stimuli inte lätt lämpar sig för kategorisering. Den nyare metoden med flera arrangemang, inversa MDS, kringgår många av dessa begränsningar och är mycket ^effektiv12. Denna metod kräver dock att ämnen projicerar sina mentala representationer på ett 2D Euclidean-plan och överväger likheter på ett specifikt geometriskt sätt, vilket gör antagandet att likhetsstrukturen kan återvinnas från euklidiska avstånd på ett plan. Det finns således fortfarande ett behov av en effektiv metod för att samla in stora mängder likhetsdomar, utan att göra antaganden om den geometri som ligger till grund för domarna.

Beskrivs här är en metod som både är någorlunda effektiv och även undviker ovanstående potentiella fallgropar. Genom att be försökspersoner att rangordna stimuli i ordning efter likhet med en central referens i varje ^prövning13, kan relativ likhet undersökas direkt, utan att anta något om den geometriska strukturen hos försökspersonernas svar. Paradigmet upprepar en delmängd av jämförelser med både identiska och olika sammanhang, vilket möjliggör direkt bedömning av kontexteffekter samt förvärv av graderade svar när det gäller valsannolikheter. Analysförfarandet sönderdelar dessa rangordningar i flera jämförelser på två sätt och använder dem för att bygga och söka efter euklidiska modeller av perceptuella rum som förklarar domarna. Metoden är lämplig för att beskriva i detalj representationen av stimulansuppsättningar av måttliga storlekar (t.ex. 19 till 49).

För att demonstrera genomförbarheten av tillvägagångssättet genomfördes ett experiment, med en uppsättning av 37 djur som stimuli. Data samlades in under loppet av 10 entimmessessioner och analyserades sedan separat för varje ämne. Analysen visade konsekvens mellan ämnen och försumbara kontexteffekter. Det bedömde också konsekvensen av upplevda skillnader mellan stimuli med euklidiska modeller av deras perceptuella utrymmen. Paradigmet och analysförfarandena som beskrivs i detta dokument är flexibla och förväntas vara till nytta för forskare som är intresserade av att karakterisera de geometriska egenskaperna hos en rad perceptuella utrymmen.