Medición Psicofísica

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Psicofísica

La psicofísica es el estudio científico de la relación entre estímulo y sensación (véase más detalles), por lo que los problemas de la psicofísica constituyen algunos de los problemas más fundamentales de la psicología moderna. Durante siglos los pensadores han reconocido la importancia de comprender la sensación. De hecho, la psicología experimental se desarrolló como ciencia independiente en gran medida por el reconocimiento de que el estudio científico de la sensación podía aportar conocimientos sobre el funcionamiento de la mente humana.

La psicología experimental se estableció como ciencia independiente cuando, en Leipzig, en 1879, Wilhelm Wundt fundó el primer laboratorio de trabajo experimental dirigido exclusivamente a la comprensión de los procesos psicológicos. El trabajo de Wundt y de otros de los primeros psicólogos experimentales evolucionó a partir de las escuelas filosóficas empiristas y asociacionistas británicas, que habían establecido firmemente la idea de los sentidos como la clave de la comprensión humana. Esta idea se vio reforzada por los avances en fisiología sensorial, que sugerían que el problema podría ceder a la investigación científica.

Pero quizá el antecedente histórico más importante de la psicología experimental fue la psicofísica. Así, para algunos psicólogos la fecha más significativa de la psicología no es 1879, fecha de la fundación del laboratorio de Wundt, sino 1860, fecha de la publicación de los “Elementos de psicofísica” de Fechner. El trabajo de Fechner, al proporcionar métodos y teoría para la medición de las sensaciones, dotó a la psicología de herramientas básicas para el estudio de la mente.

Hoy en día, la psicofísica sigue siendo una parte central de la psicología experimental. Los cambios recientes más importantes en la psicofísica son el desarrollo de la teoría de la detección de señales y el perfeccionamiento de los métodos para escalar directamente la magnitud sensorial. Estos dos avances han ampliado enormemente la aplicabilidad de la psicofísica a áreas que van mucho más allá de los problemas originales de la medición de los umbrales sensoriales. A la psicofísica moderna se le pueden atribuir contribuciones a la solución de problemas en ámbitos tan diversos como los procesos sensoriales, la memoria, el aprendizaje, el comportamiento social y la estética.

Medición psicofísica de umbrales: Sensibilidad diferencial

Antes de hace un siglo, el planteamiento de los problemas psicológicos consistía principalmente en especulaciones filosóficas. La transición de la psicología de una disciplina filosófica a una científica se vio enormemente facilitada cuando el físico alemán G. T. Fechner introdujo técnicas para medir los acontecimientos mentales (1860). El intento de medir las sensaciones mediante el uso de los procedimientos de Fechner se denominó psicofísica y constituyó la principal actividad investigadora de los primeros psicólogos experimentales. Desde entonces, la psicofísica ha consistido principalmente en investigar las relaciones entre las sensaciones (V) en el dominio psicológico y los estímulos ($) en el dominio físico.

Un elemento central de la psicofísica es el concepto de umbral sensorial. El filósofo Herbart (1824) había concebido la idea de umbral suponiendo que los acontecimientos mentales debían ser más fuertes que cierta cantidad crítica para ser experimentados conscientemente. Aunque la medición no forma parte de esta descripción del umbral, con el tiempo los científicos pudieron ver la implicación de tal concepto para la medición psicológica. A principios del siglo XIX, por ejemplo, científicos alemanes como E. H. Weber y G. T. Fechner se interesaron por la medición de los límites de sensibilidad de los órganos sensoriales humanos. Utilizando técnicas de medición de la física y observadores humanos bien entrenados, fueron capaces de especificar las sensaciones detectables más débiles en términos de la energía de estímulo necesaria para producirlas. El umbral absoluto o umbral de estímulo (RL del alemán Reiz Limen) se definió como la menor cantidad de energía de estímulo necesaria para producir una sensación.

Cuando se aplica al órgano sensorial un estímulo por encima del umbral absoluto, la intensidad de este estímulo debe aumentar o disminuir en alguna cantidad crítica antes de que la persona sea capaz de informar de algún cambio en la sensación. El umbral de diferencia (DL del alemán Differenz Limen) se definió como la cantidad de cambio en un estímulo (AO) necesaria para producir una diferencia apenas perceptible (jnd) en la sensación. Si la intensidad del estímulo es de 10 unidades, y el estímulo debe aumentarse a 12 unidades para producir un incremento apenas perceptible en la sensación, entonces el umbral de diferencia sería de 2 unidades.

La intensidad de la sensación es sólo una de las varias formas en que las sensaciones pueden diferir, y también se han medido DL para otras dimensiones de la sensación. En general, se acepta que las sensaciones pueden diferir al menos en cuatro dimensiones básicas: intensidad, calidad, extensión y duración. La dimensión de la calidad se refiere al hecho de que las sensaciones pueden ser diferentes en cuanto a su tipo. Las diferentes modalidades sensoriales tienen tipos únicos de sensaciones; por ejemplo, ver es un tipo de experiencia totalmente diferente a oír. Dentro de las modalidades sensoriales, las sensaciones también varían en calidad. Un sonido adquiere un tono más agudo o más grave a medida que se modifica la frecuencia de vibración del estímulo. Las variaciones de la longitud de onda de la luz van acompañadas de cambios en el tono. Una sensación cutánea puede percibirse como dolor, calor, frío o simplemente una presión. Si se conocen las dimensiones del estímulo subyacente de una sensación, pueden medirse los umbrales de diferencia para hallar los cambios en estas dimensiones necesarios para producir cambios apenas perceptibles en la sensación. Por ejemplo, en la discriminación auditiva del tono se ha medido el DL para los cambios en la frecuencia. En la discriminación del color se ha medido la DL para la percepción de cambios en la longitud de onda de la luz. Dado que las sensaciones pueden variar a lo largo de la dimensión de extensión, la DL puede medirse para la variación de los aspectos espaciales de los estímulos físicos, como el tamaño, la ubicación y la separación. Y, por último, dado que las sensaciones duran periodos de tiempo variables, la DL para la duración del estímulo ha sido de interés para los psicofísicos.

Gran parte del trabajo en psicofísica ha consistido en investigar cómo cambian los umbrales absolutos y de diferencia al variar sistemáticamente algún aspecto del estímulo (longitud de onda, frecuencia, tiempo de adaptación, nivel de intensidad, etc.). Las relaciones resultantes se denominan funciones de valor crítico del estímulo, ya que describen cómo cambia el umbral (valor crítico del estímulo) en función de otros aspectos del estímulo.

SENSIBILIDAD DIFERENCIAL
Una de las primeras funciones de valor crítico de estímulo que se investigó fue la relación entre el umbral de diferencia de intensidad y el nivel de intensidad de un estímulo. Si, por ejemplo, el umbral de diferencia es de 2 unidades cuando el nivel de intensidad del estímulo es de 10 unidades, ¿cuál sería el umbral de diferencia para la intensidad cuando el estímulo se fija en 20, 30, 40 ó 50 unidades? Trabajando principalmente con la discriminación de pesos levantados, el fisiólogo alemán E. H. Weber (1834) descubrió que dos pesos relativamente pesados deben diferir en una cantidad mayor que dos relativamente ligeros para que un peso se perciba como más pesado que el otro; es decir, los pesos más pesados son más difíciles de discriminar y se asocian a DL mayores. Más concretamente, el tamaño del umbral de diferencia era una función lineal de la intensidad del estímulo. Así, los aumentos de la intensidad del estímulo que sólo eran perceptiblemente diferentes para el observador eran siempre una fracción constante de la intensidad del estímulo. Para los pesos colocados en la piel, esta fracción es aproximadamente 1/30.

Una ventaja de la interpretación es que el concepto de ruido sensorial proporciona un principio unificador para entender los umbrales absolutos y de diferencia. El umbral absoluto puede considerarse como el valor de necesario para aumentar el nivel de actividad neuronal por encima del nivel de ruido sensorial en alguna cantidad crítica. El umbral de diferencia puede considerarse como el cambio en necesario para producir una diferencia crítica en el nivel de actividad neural asociado a dos intensidades de estimu lación. Así, tanto el umbral absoluto como el umbral de diferencia implican la discriminación de diferencias en los niveles de actividad neuronal. La importancia del concepto de ruido sensorial se hará cada vez más evidente en nuestras discusiones posteriores sobre la teoría psicofísica.

El ruido en un experimento psicofísico puede originarse tanto en el exterior como en el interior del observador. Una fuente de ruido extemal son las fluctuaciones incontroladas del estímulo. Los intentos de determinar el umbral de diferencia para el sentido del olfato han ilustrado los grandes efectos que ese ruido externo puede tener en los experimentos psicofísicos. Durante muchos años, los valores más altos de los que se ha informado correspondían al sentido del olfato. Normalmente, la intensidad de un odorante debía modificarse entre un 25% y un 35% para que cambiara la intensidad percibida del olor.

Una fracción de Weber elevada para el olfato es sorprendente, ya que los umbrales absolutos para detectar odorantes se encuentran entre los más bajos medidos para cualquier modalidad sensorial. Cain (1977) ha argumentado que los elevados umbrales de diferencia para el sentido del olfato son un artefacto de las fluctuaciones incontroladas de las concentraciones del estímulo olfativo. En la psicofísica olfativa, se colocan sustancias en un aparato diseñado para hacer llegar odorantes a la nariz del observador. El cambio en la concentración de estas sustancias necesario para producir una diferencia apenas perceptible en el olor es el umbral de diferencia. Este procedimiento sólo sería aceptable si los cambios en la concentración de un odorante en la nariz del observador estuvieran totalmente determinados por los cambios en las concentraciones de la sustancia en el aparato.

Sin embargo, Cain demostró que, aunque la concentración de la sustancia en el aparato sea constante, la concentración en la nariz del observador variará mucho de una presentación a la siguiente. Cuando se tuvo en cuenta este “ruido” en la nariz, se descubrió que las fracciones de Weber para el olfato eran tan bajas como el 4%, que es aproximadamente una décima parte del valor comúnmente aceptado. La investigación de Cain ilustra la importancia de un control preciso del estímulo en psicofísica. La medición del estímulo debe realizarse siempre lo más cerca posible de los receptores sensoriales. El análisis de Cain del estímulo olfativo nos enseña la importante lección de que no controlar el estímulo en los receptores puede llevar a los investigadores a sacar conclusiones falsas sobre la naturaleza de un sistema sensorial.

Aunque la ley de Weber, en todos los valores de estímulo excepto en los más bajos, proporciona una descripción excelente de la mayoría de los datos de discriminación de intensidad, hay excepciones notables que se han observado repetidamente para la discriminación auditiva de tonos puros y la discriminación táctil de la vibración. Por ejemplo, Riesz (1928) determinó el incremento de intensidad en un tono auditivo necesario para la discriminación a varios niveles de intensidad y a varias frecuencias.

LA PSICOFÍSICA DE FECHNER
Fue del trabajo de Weber sobre la DL de donde Fechner extrajo la implicación teórica que le llevó a formular la disciplina llamada psicofísica. Las investigaciones de Fechner, originadas en un intento de establecer una relación precisa entre lo físico y lo mental, se publicaron en 1860 como Elementos de psicofísica. En esta obra, Fechner se ocupaba del problema de la medición de la experiencia privada. Por ejemplo, si una habitación parecía volverse más luminosa, un sonido más fuerte o una herida más dolorosa, Fechner quería encontrar la forma de dar a la luminosidad, el volumen o el dolor un número que representara la experiencia. Como resultado de su formación en física y matemáticas, aborda estos problemas de una manera muy diferente a la de quienes le precedieron. En los últimos 35 años de su vida, el trabajo de Fechner se centró en la idea de que la mente y la materia son iguales y no son más que dos formas alternativas de considerar el universo.

Su psicofísica fue una parte pequeña, pero muy significativa, de este concepto. Buscando pruebas para sus ideas sobre la equivalencia de la mente y la materia, Fechner intentó, mediante la medición y la cuantificación, derivar una ecuación matemática que describiera la relación entre los acontecimientos físicos y la experiencia consciente. Las primeras ideas de Fechner sobre el problema surgieron cuando propuso que una serie aritmética de intensidades mentales podría corresponder a una serie geométrica de energías físicas. Más tarde se dio cuenta de que este principio era exactamente lo que parecían implicar los resultados de Weber: que a medida que aumenta la intensidad del estímulo, se necesitan cambios cada vez mayores en la intensidad para cambiar la magnitud de la sensación en alguna cantidad constante.

Medición psicofísica de umbrales: Sensibilidad absoluta

El ojo es un instrumento extremadamente sensible a la luz, capaz de responder a cantidades casi increíblemente pequeñas de energía luminosa. Sin embargo, no se puede dar una respuesta sencilla a la pregunta: ¿Hasta qué punto es sensible el ojo a la luz? La sensibilidad absoluta del ojo no puede medirse mediante un único valor umbral, ya que se ha descubierto que la cantidad mínima de luz necesaria para la visión depende de las condiciones de estimulación. Por lo tanto~ la sensibilidad absoluta del sistema visual se comprende mejor examinando las relaciones funcionales entre el umbral absoluto y las condiciones que determinan su valor:

El valor del umbral absoluto depende de la estimulación previa. La exposición del ojo a una luz intensa disminuye enormemente la sensibilidad absoluta del ojo. La sensibilidad se recupera gradualmente si el ojo se mantiene posteriormente en la oscuridad. La recuperación casi completa de la sensibilidad se produce después de aproximadamente una hora en la oscuridad. La curva de adaptación a la oscuridad se traza midiendo periódicamente el umbral absoluto del observador durante el periodo de recuperación y trazando su valor en función del tiempo en la oscuridad. El umbral al principio de la adaptación a la oscuridad puede ser hasta 100.000 veces más alto (unidades Slog) que el umbral tras la adaptación completa a la oscuridad.

Los métodos psicofísicos clásicos

Presentar un estímulo a los observadores y pedirles que informen de si lo perciben o no es el procedimiento básico para medir los umbrales. Sin embargo, los sistemas biológicos no son fijos, sino que su reacción es variable. Por lo tanto, cuando a un observador se le presenta en varias ocasiones el mismo estímulo, es probable que responda afirmativamente en algunos ensayos y negativamente en otros. Así pues, el umbral no puede definirse como el valor del estímulo por debajo del cual nunca se produce la detección y por encima del cual siempre se produce la detección. Evidentemente, el concepto de umbral ha sido y sigue siendo útil, ya que ofrece una técnica para cuantificar la sensibilidad de los sistemas sensoriales. Pero como las reacciones a los estímulos son variables, el umbral debe especificarse como un valor estadístico. Típicamente, el umbral se ha definido como el valor del estímulo que es perceptible en el 50% de los ensayos

Teoría psicofísica clásica

La aplicación de los métodos descritos en el capítulo 3 da como resultado una cantidad que se expresa en unidades físicas y se denomina umbral. El concepto de umbral como índice de sensibilidad absoluta y diferencial ha sido extremadamente útil en el estudio de los sistemas sensoriales. Mediante el uso de esta cantidad, los investigadores han podido descubrir los estímulos a los que nuestros sistemas sensoriales son más y menos sensibles. Pero los psicofísicos no han limitado su trabajo a este nivel descriptivo: también han ido más allá para proponer teorías relativas a los mecanismos subyacentes de los umbrales sensoriales. Cada teoría se propuso para dar cuenta de los datos empíricos obtenidos en experimentos psicofísicos. Los teóricos esperaban describir los procesos neurofisiológicos o psicológicos dentro del observador que podrían haber determinado su comportamiento. La validez de cada teoría debe evaluarse determinando el grado en que las deducciones cuantitativas precisas de la teoría se ven confirmadas por los datos experimentales.

La teoría de la detección de señales

Las señales (estímulos) siempre se detectan -ya sea por dispositivos electrónicos o por seres humanos- sobre un fondo de actividad. Se supone que el nivel de esta actividad de fondo, denominada ruido, varía aleatoriamente y puede ser externo al dispositivo de detección o causado por el propio dispositivo (por ejemplo, el ruido fisiológico causado por la actividad espontánea del sistema nervioso). En la situación de detección, el observador debe, por tanto, realizar primero una observación (x) y, a continuación, tomar una decisión sobre la observación. En cada ensayo, el observador debe decidir si x se debe a una señal añadida al ruido de fondo o sólo al ruido. Cuando se aplica una señal débil, la decisión se hace difícil y los errores son frecuentes. Un factor que contribuye a la dificultad del problema es la variación aleatoria del ruido de fondo. En algunos ensayos, el nivel de ruido puede ser tan alto que se confunda con una señal, y en otros ensayos puede ser tan bajo que la adición de una señal débil se confunda con ruido. Este estado de cosas puede representarse gráficamente mediante dos distribuciones de probabilidad que describen la variación aleatoria del ruido (N) y la señal más el ruido (SN). Dado que la señal se suma al ruido, la magnitud media de la observación sensorial siempre será mayor para la distribución de señal más ruido, SN, que para la distribución de ruido, N. Sin embargo, la diferencia entre las medias se hace cada vez menor a medida que disminuye la intensidad de la señal, hasta que las distribuciones son esencialmente iguales. Es cuando las dos distribuciones se solapan en gran medida cuando la toma de decisiones se hace difícil.

Basado en la experiencia de varios autores, mis opiniones, perspectivas y recomendaciones se expresarán a continuación (o en otros lugares de esta plataforma, respecto a las características en 2026 o antes, y el futuro de esta cuestión):

Se vio que la teoría de la detección de señales era un modelo poderoso para conceptualizar lo que hacen los observadores cuando toman decisiones sobre la presencia o ausencia de señales. Según el modelo, un acontecimiento sensorial que surge de la presentación de una señal no es fundamentalmente diferente de uno que surge del ruido. No existe un umbral que divida los acontecimientos sensoriales en los que son supraumbrales y los que son subumbrales, y no hay características distintivas que permitan a los observadores identificar el acontecimiento como resultante del ruido o, alternativamente, de una señal añadida al ruido. En su lugar, el observador experimenta acontecimientos sensoriales que varían en magnitud a lo largo de un único continuo.

El problema al que se enfrenta el observador es decidir si un acontecimiento sensorial concreto se originó a partir de la distribución de ruido o de la de señal más ruido. Según el modelo, el problema se resuelve cuando el observador evalúa los acontecimientos sensoriales en relación con la posición de un criterio de decisión. La regla de decisión es que si la magnitud del acontecimiento sensorial es mayor que el valor del criterio, se notifica una señal y si está por debajo de este valor, no. La posición del criterio en relación con la ubicación de las distribuciones de ruido y de señal más ruido se determina por consideraciones prácticas como la probabilidad de que se presente la señal y los costes y valores de los resultados de la decisión. La posición del criterio, así como la detectabilidad de la señal, especificada como la distancia d’ entre las medias de las distribuciones de ruido y señal-más-ruido, pueden inferirse a partir de datos experimentales determinando la tasa de aciertos y de falsas alarmas del observador en la situación de detección. Uno de los mayores puntos fuertes de este enfoque en psicofísica es que proporciona al investigador medidas separadas e independientes de la localización del criterio y de la detectabilidad de la señal. En la psicofísica clásica, esto no era posible, sino que los umbrales, como medidas de detectabilidad, solían estar contaminados por el sesgo de respuesta resultante de la localización no contabilizada del criterio. Así pues, la teoría de la detección de señales representa una mejora sustancial en la metodología psicofísica.

La medición de los atributos sensoriales y las escalas de discriminación

Aunque la investigación de la sensibilidad mediante la medición de los umbrales absolutos y de diferencia proporciona información valiosa sobre los sentidos, no ofrece por sí misma una imagen completa de un sistema sensorial. Si la entrada a un sistema sensorial es el estímulo físico y la salida es la sensación, entonces todas las mediciones de la psicofísica clásica se realizaron en el lado de entrada del sistema. Los umbrales absolutos y de diferencia no se indican en unidades de sensación, sino en unidades de energía de estímulo en los puntos en los que la salida apenas puede detectarse o en los que los cambios en la salida apenas pueden discriminarse. Una situación análoga es la de un ingeniero que comprueba la sensibilidad de una célula fotoeléctrica o de un sonómetro en el que se miden ciertos cambios en la salida del dispositivo en función de los cambios de entrada. La sensibilidad absoluta del dispositivo podría medirse determinando la cantidad más pequeña de energía que producirá una lectura en el medidor. La sensibilidad diferencial podría medirse determinando los cambios más pequeños de energía necesarios para cambiar la lectura del contador. Estas mediciones en el dispositivo electrónico son útiles, pero obviamente incompletas hasta que también se haya medido la salida del dispositivo y se haya relacionado con la entrada. Si el dispositivo fuera una fotocélula, completaríamos el conjunto de mediciones -determinando la salida en tensión o corriente en función de la entrada de energía.

Revisor de hechos: Mix

Medición de Estímulos en Psicofísica

En el campo de la psicología, la psicofísica tiene como principal preocupación la comprensión del paso de un evento físico a una realidad psicológica. Los investigadores en psicofísica examinan el vínculo entre la medición física de un estímulo y la medición psicológica de este estímulo. Los psicofísicos se interesan principalmente por tres tipos de capacidades: detectar los estímulos, discriminarlos y estimar su valor (escalado). Los dos primeros tipos están asociados a los conceptos fundamentales de umbral absoluto y umbral diferencial, respectivamente.

También conocido con el seudónimo de “Dr. Mise”, Fechner, que trabajaba en Leipzig, tenía una mente bastante especial. Le debemos varios métodos experimentales que todavía se utilizan en la psicofísica, pero también estaba interesado, por ejemplo, en las propiedades de la corriente eléctrica, la estética (lo artístico, o lo relacionado con el arte o la belleza) experimental, e incluso la vida después de la muerte. [rtbs name=”muerte”] [rtbs name=”pena-de-muerte”] [rtbs name=”pena-capital”] [rtbs name=”muerte”]

Unidades de medida

Existen varios índices asociados al SDT que permiten cuantificar la sensibilidad de un observador y el criterio adoptado.

Datos verificados por: Mix

Recursos

Véase También

Escalamiento psicofísico
Gustav Theodor Fechner
Métodos psicofísicos
Ley de Weber
Detección de señales
Estímulos discriminatorios
Umbrales de diferencia
Umbrales absolutos
Percepción
Tablero de ajedrez de Adelson
Ramas de la psicología, Psicología cognitiva, Neurociencia
psicología matemática
Física médica
Neurofísica
Neurociencia del comportamiento
Psicoacústica
Psicología fisiológica
Visión
Psicoanálisis, Psicología, Psicología Clínica, Psicología Forense, Teoría del Psicoanálisis

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