Modellen voor beschrijving en interpretatie

1
Modellen voor beschrijving en interpretatie
Raymond Cuijpers
2
Inhoud

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

3
Wat is een model?
4
Waarom worden dit modelen genoemd?
Wat is een model?
5
Waarom worden dit modellen genoemd?
Wat is een model?

• Representatie van de wereld/mens/object
• Abstractie van de werkelijkheid
• Alleen relevante aspecten worden gemodelleerd
• Projectie

6
Hoe weet je wat de juiste representatie is?
Wat is een model?
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
7
Beschrijvende modellen
8
Lineaire regressie
Beschrijvende modellen

• 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?

9
Wanneer mag lineaire regressie?
Beschrijvende modellen

• 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?

10
fMRI (functional magnetic resonance imaging)
Beschrijvende modellen

• 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

11
Validiteit fMRI model van hersenactiviteit?
Beschrijvende modellen

• 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)

12
Psychofysica
13
Wat is Psychofysica?
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/v
  ariabelen

Uit Lecture "Pictorial Space", Jan J.
Koenderink, Andrea J. van Doorn and Astrid M.L.
Kappers, Leuven, december 2001.
14
Basisgedachte
Psychofysica

• 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.
15
Wat zijn de interne variabelen?
Psychofysica
Uit Lecture "Pictorial Space", Jan J.
Koenderink, Andrea J. van Doorn and Astrid M.L.
Kappers, Leuven, december 2001.
16
Scheiding tussen interne en externe variabelen is
niet strict
Psychofysica
Uit Lecture "Pictorial Space", Jan J.
Koenderink, Andrea J. van Doorn and Astrid M.L.
Kappers, Leuven, december 2001.
17
Fundamenteel probleem psychofysica
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

Externe wereld
?
18
Relatie externe en interne variabelen?
Psychofysica

• 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)

19
Relatie externe en interne variabelen?
Psychofysica
Uit Lecture "Pictorial Space", Jan J.
Koenderink, Andrea J. van Doorn and Astrid M.L.
Kappers, Leuven, december 2001.
20
Relatie externe en interne variabelen?
Psychofysica
Uit Lecture "Pictorial Space", Jan J.
Koenderink, Andrea J. van Doorn and Astrid M.L.
Kappers, Leuven, december 2001.
21
Relatie externe en interne variabelen?
Psychofysica
Uit Lecture "Pictorial Space", Jan J.
Koenderink, Andrea J. van Doorn and Astrid M.L.
Kappers, Leuven, december 2001.
22
Wat zegt deze relatie over hoe de vorm werd
waargenomen?
Psychofysica
NIETS
Er is ook een interpretatie nodig!
Bijvoorbeeld Ingestelde vorm affine
transformatie waargenomen vorm
Validatie- andere meetmethode(n)
23
Modelvaliditeit in de psychofysica
(I)Afstandswaarneming
24
Het waarnemen van afstand
Afstandswaarneming

• Cues (informatiebronnen)
• Occlusie
• Grootte
• Perspectief
• Familiariteit
• Hoogte t.o.v. horizon
• Bewegingsparallax
• Stereo zien (dispariteit)

25
Ames room
Afstandswaarneming
26
Methoden om afstandswaarneming te meten
Afstandswaarneming

• Oplossingen
• IJken
• Vergelijken met andere methoden
• Controle-condities
• Onafhankelijk varieren cues
• Goodness of fit

• Methoden
• 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

27
Modelvaliditeit in de psychofysica
(II)Parallelzettaak
28
Vraagstelling
Parallelzettaak

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

29
Experimenteleopzet
Parallelzettaak

• Experimenteer-
• ruimte
• Wat de proef-
• persoon ziet

30
Experimentele opzet
Parallelzettaak

• Stimuluscondities
• 6 orientaties referentiepijl
• 4 afstanden voor elke pijl
• Grootte geschaald met afstand
• 24 separatiehoeken
• Meting
• Orientatie van testpijl

31
Resultaten
Parallelzettaak
32
Model metriek
Parallelzettaak
33
Parallelzettaak

• Stimulus variabelen
• Separatiehoek
• Orientatie referentiepijl
• Afstand
• Interne variabelen
• Waargenomen orientatie
• Waargenomen afstand
• Afhankelijke variabele
• Orientatie testpijl

34
Modelvaliditeit
Parallelzettaak

• 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

35
Modelvaliditeit in de psychofysica (III)Grijpen
van cilinders
36
Vraagstelling
Grijpen van cilinders

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

37
Experimentele opstelling
Grijpen van cilinders
38
Resultaten grijporientatie
Grijpen van cilinders
39
Resultaten grijporientatie
Grijpen van cilinders
40
Resultaten grijporientatie
Grijpen van cilinders
41
Resultaten grijporientatie
Grijpen van cilinders

• Hellingen beschrijven effect van vorm op grijpen
• Betekenis? Oorzaak?

42
Grijpen van cilinders

• Stimulus variabelen
• Cilinderorientatie
• Aspect ratio
• Cilinderpositie
• Interne variabelen
• Waargenomen cil. orientatie
• Waargenomen aspect ratio
• Geplande grijporientatie
• Afhankelijke variabele
• grijporientatie

43
Modelvaliditeit
Grijpen van cilinders

• 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?

44
Essay opdracht Descriptieve modellen
Essay opdracht

• 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?