Modellen voor beschrijving en interpretatie Raymond Cuijpers

Inhoud Wat is een model? Beschrijvende modellen Psychofysica Lineaire regressie fMRI Psychofysica Wat is psychofysica? Relatie tussen externe en interne variabelen Modelvaliditeit in de psychofysica Afstandswaarneming Parallelzettaak Grijpen van cilinders

Wat is een model?

Waarom worden dit modelen genoemd? Wat is een model? Waarom worden dit modelen genoemd?

Waarom worden dit modellen genoemd? Wat is een model? Waarom worden dit modellen genoemd? Representatie van de wereld/mens/object Abstractie van de werkelijkheid Alleen relevante aspecten worden gemodelleerd Projectie Werkelijkheid - oneindig veel dimensies Projectie/ Abstractie Model - eindig aantal parameters

Hoe weet je wat de juiste representatie is? Wat is een model? Hoe weet je wat de juiste representatie is? zwak Criterion-related validity: Voldoet het gemetene aan de criteria van het model? Voorbeeld: representatieve bevolkingsgroep bij onderzoek naar stemgedrag Content validity: Bestaat er een correlatie tussen het gemetene en de modelparameters? Voorbeeld: correlatie tussen gemeten en waargenomen helderheid van een object Construct validity: Worden alle relevante dimensies gemeten/gemodelleerd? Voorbeeld: De waargenomen helderheid hangt ook af van het contrast met de omgeving sterk

Beschrijvende modellen

Lineaire regressie Data reductie: 2 parameters ipv tabel met data Beschrijvende modellen Lineaire regressie Data reductie: 2 parameters ipv tabel met data Onderlinge samenhang tussen datapunten Interpolatie: voorspelling binnen het meetbereik Extrapolatie: voorspelling buiten het meetbereik Betekenis van fitparameters?

Wanneer mag lineaire regressie? Beschrijvende modellen Wanneer mag lineaire regressie? Criterion-related validity: Continue interval variabelen Lineair verband (statistische test) Content validity Correlatie tussen variabelen (statistische test) Construct validity Restvariabiliteit is niet meer afhankelijk van experimentele condities: ruis (statistische test) Betekenis van fitparameters?

fMRI (functional magnetic resonance imaging) Beschrijvende modellen fMRI (functional magnetic resonance imaging) Spatio-temporeel model van neuronal activiteit Meet BOLD response (blood oxygen level-dependent) Verschil in magnetische eigenschappen tussen zuurstofhoudend en zuurstofarm hemoglobine Maximale sterkte BOLD signaal na ca. 6s Spatiele resolutie ca. 5mm

Validiteit fMRI model van hersenactiviteit? Beschrijvende modellen Validiteit fMRI model van hersenactiviteit? Criterion-related validity: Zuurstofgehalte  neuronale activiteit Correcties ademhaling/hartslag/bloedstroming Content validity Correlatie met stimulus variabelen Construct validity Correlatie  Causaal verband Controle condities Statistiek (middeling om toevallige effecten te verwijderen)

Psychofysica

Psychofysica Wat is Psychofysica? Aanbieden en manipuleren van stimuli (visueel, auditief, tactiel, ....) Registreren van gedrag dat afhankelijk is van de waarneming van de stimuli (Taak) Infereren van interne mechanismen/representaties/variabelen Uit: Lecture "Pictorial Space", Jan J. Koenderink, Andrea J. van Doorn and Astrid M.L. Kappers, Leuven, december 2001.

Basisgedachte: Serieel proces met menselijk brein als 'black box' Psychofysica Basisgedachte: Serieel proces met menselijk brein als 'black box' Uit: Lecture "Pictorial Space", Jan J. Koenderink, Andrea J. van Doorn and Astrid M.L. Kappers, Leuven, december 2001.

Wat zijn de interne variabelen? Psychofysica Wat zijn de interne variabelen? Uit: Lecture "Pictorial Space", Jan J. Koenderink, Andrea J. van Doorn and Astrid M.L. Kappers, Leuven, december 2001.

Scheiding tussen interne en externe variabelen is niet strict Psychofysica Scheiding tussen interne en externe variabelen is niet strict Uit: Lecture "Pictorial Space", Jan J. Koenderink, Andrea J. van Doorn and Astrid M.L. Kappers, Leuven, december 2001.

Fundamenteel probleem psychofysica Hoe maak je een experiment zodat je iets te weten komt over de interne mechanismen? Metingen betreffen fysisch waarneembare variabelen Gewenste uitspraken betreffen interne variabelen perceptie actie Externe wereld ?

Relatie externe en interne variabelen? Psychofysica Relatie externe en interne variabelen? Interne variabelen zijn functioneel gedefinieerd Er hoeft geen rechtstreekse neuronale representatie te zijn (grootmoedercel) Relatie intern/extern is (meestal) niet 1 op 1 Er bestaat geen equivalente interne variabele (absolute positie) Er bestaat geen equivalente fysische variabele (kleur) Interne variabele afhankelijk van meerdere externe variabelen (waargenomen helderheid) Meerdere interne variabelen afhankelijk van dezelfde externe variabele (helderheid, contrast) Interne variabelen hoeven niet onderling consistent te zijn, als de externe variabelen dat zijn (positie/afstand of verplaatsing/snelheid)

Relatie externe en interne variabelen? Psychofysica Relatie externe en interne variabelen? Uit: Lecture "Pictorial Space", Jan J. Koenderink, Andrea J. van Doorn and Astrid M.L. Kappers, Leuven, december 2001.

Relatie externe en interne variabelen? Psychofysica Relatie externe en interne variabelen? Uit: Lecture "Pictorial Space", Jan J. Koenderink, Andrea J. van Doorn and Astrid M.L. Kappers, Leuven, december 2001.

Relatie externe en interne variabelen? Psychofysica Relatie externe en interne variabelen? Uit: Lecture "Pictorial Space", Jan J. Koenderink, Andrea J. van Doorn and Astrid M.L. Kappers, Leuven, december 2001.

Wat zegt deze relatie over hoe de vorm werd waargenomen? Psychofysica Wat zegt deze relatie over hoe de vorm werd waargenomen? NIETS Er is ook een interpretatie nodig! Bijvoorbeeld: Ingestelde vorm = affine transformatie * waargenomen vorm Validatie: - andere meetmethode(n)

Modelvaliditeit in de psychofysica (I): Afstandswaarneming

Het waarnemen van afstand Afstandswaarneming Het waarnemen van afstand Cues (informatiebronnen): Occlusie Grootte Perspectief Familiariteit Hoogte t.o.v. horizon Bewegingsparallax Stereo zien (dispariteit)

Afstandswaarneming Ames room

Methoden om afstandswaarneming te meten Verbaal verslag Matching Aanwijzen Lopend afleggen Bisectietaak Parallelzettaak Problemen Eenheden? Fout in waarneming of in rapportage? Meetomgeving (representatief?) Consistentie? Cue integratie? Indirect: Model nodig om variabelen te relateren Oplossingen IJken Vergelijken met andere methoden Controle-condities Onafhankelijk varieren cues Goodness of fit

Modelvaliditeit in de psychofysica (II): Parallelzettaak

Vraagstelling: Hoe neemt de mens geometrische relaties waar? Parallelzettaak Vraagstelling: Hoe neemt de mens geometrische relaties waar? Is het mogelijk om de data te verklaren met fouten in de waargenomen afstand?

Experimentele opzet Experimenteer- ruimte Wat de proef- persoon ziet Parallelzettaak Experimentele opzet Experimenteer- ruimte Wat de proef- persoon ziet

Experimentele opzet Parallelzettaak Stimuluscondities: 6 orientaties referentiepijl 4 afstanden voor elke pijl Grootte geschaald met afstand 2*4 separatiehoeken … Meting: Orientatie van testpijl

Parallelzettaak Resultaten

Parallelzettaak Model: metriek

perceptie Model: actie Stimulus variabelen: Separatiehoek Parallelzettaak Stimulus variabelen: Separatiehoek Orientatie referentiepijl Afstand Interne variabelen: Waargenomen orientatie Waargenomen afstand … Afhankelijke variabele: Orientatie testpijl Bekend Gemeten Model: metriek perceptie actie

Modelvaliditeit Criterion-related validity: Parallelzettaak Modelvaliditeit Criterion-related validity: Afstandswaarneming indirect gemeten Afstand pijlen gevarieerd van 1.47m - 4.31m Onderlinge consistentie nodig Content validity: Model beschrijft data Construct validity: Aannames van model niet getoetst Data niet afhankelijk fysische afstand pijlen Model zonder diepte ook mogelijk Model is in staat om vragen te beantwoorden Overeenstemming met afstandsfuncties uit literatuur

Modelvaliditeit in de psychofysica (III): Grijpen van cilinders

Grijpen van cilinders Vraagstelling Hoe wordt informatie over de vorm van een voorwerp gebruikt bij het grijpen ervan? Hoe beïnvloedt de vorm het grijpgedrag?

Experimentele opstelling Grijpen van cilinders Experimentele opstelling

Resultaten: grijporientatie Grijpen van cilinders Resultaten: grijporientatie

Resultaten: grijporientatie Grijpen van cilinders Resultaten: grijporientatie

Resultaten: grijporientatie Grijpen van cilinders Resultaten: grijporientatie

Resultaten: grijporientatie Grijpen van cilinders Resultaten: grijporientatie Hellingen beschrijven effect van vorm op grijpen Betekenis? Oorzaak?

perceptie Beschrijvend model: Uitspraken actie Stimulus variabelen: Grijpen van cilinders Stimulus variabelen: Cilinderorientatie Aspect ratio Cilinderpositie Interne variabelen: Waargenomen cil. orientatie Waargenomen aspect ratio Geplande grijporientatie Afhankelijke variabele: grijporientatie Bekend Gemeten Beschrijvend model: Lineaire regressie Middeling Tabel Uitspraken perceptie actie

Modelvaliditeit Criterion-related validity: Vorm voorwerp gevarieerd Grijpen van cilinders Modelvaliditeit Criterion-related validity: Vorm voorwerp gevarieerd Visuele informatie niet gemanipuleerd Content validity: Correlatie tussen experimentele condities en respons Compacte beschrijving Construct validity: Systematische afwijkingen vastgesteld Covariatie met grootte en gewicht Slechts 1 vorm in 1 dimensie gevarieerd Betekenis fitvariabelen?

Essay opdracht ‘Descriptieve modellen’ Lees een van de artikilen op blackboard Schrijf een essay over de validiteit van de gebruikte modellen Let daarbij op: Externe variabelen Interne (psychologische) variabelen Hoe worden deze in verband gebracht (model/interpretatie)? Hoe valideren de auteurs de criterion related, content en construct validity? Wat is jouw onderbouwde mening?