Et psykofysikkparadigme for innsamling og analyse av likhetsdommer

Mennesker mentalt behandler og representerer innkommende sensorisk informasjon for å utføre et bredt spekter av oppgaver, for eksempel objektgjenkjenning, navigasjon, slutning om miljøet og mange andre. Likhetsdommer brukes ofte til å granske disse mentale ^{representasjonene1}. Forståelse av strukturen av mentale representasjoner kan gi innsikt i organiseringen av konseptuell ^kunnskap2. Det er også mulig å få innsikt i nevrale beregninger, ved å relatere likhetsvurderinger til hjerneaktiveringsmønstre3. I tillegg avslører likhetsdommer funksjoner som er fremtredende i ^oppfatning4. Å studere hvordan mentale representasjoner endres under utvikling kan belyse hvordan de ^læres5. Dermed gir likhetsvurderinger verdifull innsikt i informasjonsbehandling i hjernen.

En vanlig modell for mentale representasjoner ved hjelp av likheter er en geometrisk rommodell6,7,8. Brukt på sensoriske domener, blir denne typen modell ofte referert til som et perseptuelt ^rom9. Punkter i rommet representerer stimuli og avstander mellom punkter tilsvarer den oppfattede ulikheten mellom dem. Fra likhetsvurderinger kan man oppnå kvantitative estimater av ulikheter. Disse parvis forskjellige (eller perseptuelle avstandene) kan deretter brukes til å modellere det perseptuelle rommet via flerdimensjonal ^skalering10.

Det er mange metoder for å samle likhetsdommer, hver med sine fordeler og ulemper. Den enkleste måten å oppnå kvantitative mål på ulikhet er å be fagene rangere på en skala graden av ulikhet mellom hvert par stimuli. Selv om dette er relativt raskt, har estimater en tendens til å være ustabile på tvers av lange økter, da emner ikke kan gå tilbake til tidligere dommer, og konteksteffekter, hvis de er til stede, kan ikke oppdages. (Her defineres en konteksteffekt som en endring i den dømte likheten mellom to stimuli, basert på tilstedeværelsen av andre stimuli som ikke sammenlignes.) Alternativt kan bli bedt om å sammenligne alle par stimuli med alle andre par stimuli. Selv om dette ville gi en mer pålitelig rangbestilling av ulikheter, krevde antall sammenligninger skalaer med den fjerde kraften i antall stimuli, noe som gjør det mulig for bare små stimulanssett. Raskere alternativer, som å sortere i et forhåndsdefinert antall ^klynger11 eller gratis sortering, har sine egne begrensninger. Fri sortering (i et hvilket som helst antall hauger) er intuitivt, men det tvinger emnet til å kategorisere stimuliene, selv om stimuliene ikke lett gir seg til kategorisering. Den nyere multi-arrangementsmetoden, omvendt MDS, omgår mange av disse begrensningene og er veldig ^effektiv12. Denne metoden krever imidlertid at fagene projiserer sine mentale representasjoner på et 2D euklidsk plan og å vurdere likheter på en bestemt geometrisk måte, noe som gjør antagelsen om at likhetsstruktur kan gjenopprettes fra euklidiske avstander på et plan. Dermed er det fortsatt behov for en effektiv metode for å samle store mengder likhetsvurderinger, uten å gjøre antagelser om geometrien som ligger til grunn for dommene.

Beskrevet her er en metode som både er rimelig effektiv og også unngår de ovennevnte potensielle fallgruvene. Ved å be forsøkspersonene rangere stimuli etter likhet med en sentral referanse i hver ^studie13, kan relativ likhet undersøkes direkte, uten å anta noe om den geometriske strukturen til fagenes svar. Paradigmet gjentar et delsett av sammenligninger med både identiske og forskjellige sammenhenger, noe som muliggjør direkte vurdering av konteksteffekter samt oppkjøp av graderte svar når det gjelder valgsannsynligheter. Analyseprosedyren dekomponerer disse rangvurderingene i flere parvise sammenligninger og bruker dem til å bygge og søke etter euklidske modeller av perseptuelle rom som forklarer dommene. Metoden er egnet for å beskrive i detalj representasjon av stimulussett av moderate størrelser (f.eks. 19 til 49).

For å demonstrere muligheten for tilnærmingen ble det utført et eksperiment ved hjelp av et sett med 37 dyr som stimuli. Data ble samlet inn i løpet av 10 en-timers økter og deretter analysert separat for hvert emne. Analyse avdekket konsistens på tvers av og ubetydelige konteksteffekter. Det vurderte også konsistens av oppfattede ulikheter mellom stimuli med euklidiske modeller av deres perseptuelle rom. Paradigme- og analyseprosedyrene som er skissert i dette dokumentet er fleksible og forventes å være til nytte for forskere som er interessert i å karakterisere de geometriske egenskapene til en rekke perseptuelle rom.