Kognitiv psykologi Perception: Hur vi varseblir och ger mening åt våra sinnesintryck Anders Jansson Kognition / Perception Kognitiv psykologi Läran om människans kunskapsprocesser: hur människan inhämtar, representerar, behandlar och använder information Perceptionspsykologi Läran om varseblivningsprocesserna: hur stimuli från omvärlden uppfattas, organiseras och ges mening Perceptionsprocessen I Från intryck till mening Sinnesreceptorer tar emot stimulus Receptorerna gör om informationen till nervimpulser (transduktion) Egenskaper hos varje stimulus analyseras av särskilda detektorer och översätts till neurala representationer Den neurala representationerna jämförs med tidigare information/kunskap Igenkänning eller tolkning sker i en matchningsprocess 1
Perceptionsprocessen II Varseblivning (eng. sensation) Första delen av processen handlar om hur vi upptäcker/registrerar/urskiljer information från omgivningen som är av intresse för oss (lågnivå-perception) Perception Andra delen av processen handlar om hur vi tolkar och ger mening åt det vi ser, hör mm. (högnivå-perception) Varseblivningsprocesser Inom psykofysiken studerar man sambanden mellan de fysiska egenskaperna hos stimuli och de olika sinnesorganens förmåga att uppfatta dessa egenskaper Även subliminal stimulering har tilldragit sig stort intresse eftersom det handlar om förmågan att värja sig mot manipulering av vårt omedvetna Tröskelvärden Inom psykofysiken har man kunnat fastställa absoluta tröskelvärden för varje sinne Signaldetektionsmatriser används för att avgöra hur bra människor är på att uppfatta stimuli/signaler Förmågan att uppfatta stimulus varierar både inom och mellan personer Människor använder beslutskriterier som varierar beroende på situation och omgivning 2
Signaldetektionsmatris Deltagarens svar JA NEJ Närvarande Träff Miss Stimulus Frånvarande Falskt alarm Korrekt nekande Weber-fraktioner Minsta noterbara skillnad mellan två stimuli (relativa tröskelvärden) varierar mellan olika sinnen Sådana relativa tröskelvärden kallas Weber-fraktioner En Weber-fraktion är direkt proportionell mot storleken på det stimulus som man jämför med, och konstant för varje sinne Adaptation När stimuli är oförändrade över tid sker en viss anpassning hos sinnesorganen genom en avtagande känslighet för dessa stimuli Detta kallas också för habituering Adaptationen frigör kapacitet för att upptäcka nya signaler som man annars kanske skulle missa 3
Visuell perception Lågnivå-perception i form av fysiska egenskaper, t.ex. Storlek och djup Ljushet och kontrast Färgseende Högnivå-perception i form av kompletta perceptioner Tolkningar Illusioner Gestalter Erbjudanden Synsinnets fysiologi Ögat tar emot ljus (elektromagnetisk energi) som mäts i nanometer (nm) Människan uppfattar våglängder på mellan 400 och 700 nm Ljuset projiceras på den ljuskänsliga näthinnan i bakre delen av ögat Två typer av fotoreceptorer på näthinnan tappar och stavar transformerar ljuset till nervimpulser (transduktion) och skickar olika former av energi till hjärnan På näthinnan dessutom: X-celler för mönsterigenkänning Y-celler för rörelseupptäckt Fotoreceptorer Tappar (eng. cones) Mindre ljuskänsliga Tre typer för olika våglängd av ljus Möjliggör färgseende Viktiga för synskärpan Koncentrerade till centrum av näthinnan Stavar (eng. rods) Mycket ljuskänsliga Uppfattar rörelser Styr perifera seendet Ansvarar för bländningseffekter Spridda över olika delar av näthinnan 4
Ljushet Klarhet, mäts i luminans Kontrast = relationen mellan luminansen hos objektet-luminansen hos bakgrunden Synskärpa, men även flimmer, ökar med luminansen Färgseendets fysiologi Färgtonen Våglängden hos ljuset (nm), färgskalan Intensiteten Ljusstyrka från vitt till svart Mättnadsgraden Variation från klara till mättade färger Teorier om färgperception 1 Young-Helmholtz Trichromatic Theory Tre typer av färgreceptorer på näthinnan som är mest känsliga för våglängder med antingen blått, grönt eller rött ljus Syncentrum kombinerar nervimpulserna och återskapar färgen som fanns hos det distala objektet Om alla typer av färgreceptorer stimuleras lika mycket uppstår en klar vit färg Teorin förklarar denna additiva färgeffekt 5
Teorier om färgperception 2 Hering s Opponent-Process Theory De tre typerna av färgreceptorer ansvarar alla för två olika våglängder (rött-grönt, blått-gult, samt svart-vitt) Teorin förklarar färgeftereffekter Knoblauch Dual-Process Theory Denna teori är idag en kombination av de ursprungliga teorierna och förklarar olika delar av färgperceptionsprocessen Mönsterdetektorer Hubel and Wiesel s Feature Detection Theory Mönsterdetektorer som reagerar selektivt på stimuli med särskilda egenskaper Idag vet man att det finns nervceller som har som sin enda funktion att reagera på en viss egenskap hos ett stimulus Interaktionsdesign 1 Exempel på hur kunskap i psykologi används inom MDI Kunskap om de fysiologiska grunderna för perception av stimuli har i hög grad påverkat utvecklingen av bildskärmar, men även 3D- och VR-miljöer Färgkodning ska användas endast som redundant förstärkning Standardiserade rekommendationer föreskriver hur färger bör kombineras 6
Exempel på gränssnitt Nyare processgrafik Äldre processgrafik Gestaltlagarna Gestaltpsykologerna identifierade två viktiga principer för hur våra intryck organiseras och ges mening Principen om figur-bakgrund separation Gäller såväl syn som hörsel De fyra Gestaltlagarna Likhet Närhet Fulländning (naturligt slut) Kontinuitet Interaktionsdesign 2 Gestaltlagarna kan med lätthet användas vid design av t.ex. webbgränssnitt Att gruppera objekt efter närhet eller likhet (form) Att sträva efter ett naturligt slut eller kontinuitet Figur-bakgrund separation att skapa tydlig skillnad mellan objekt och bakgrund 7
Uppmärksamhet Vår perception är selektiv Uppmärksamheten har en viktig roll vid tolkning av intryck Uppmärksamheten styrs i sin tur av både medfödda biologiska faktorer och tidigare erfarenheter (förväntningar) Uppmärksamheten kan vara både fördelad-fokuserad, samt medvetenomedveten Två typer av stimuli Distala stimuli Objektet i verkligheten, i full storlek Det vi är intresserade av Proximala stimuli En optisk image på näthinnan Det vi egentligen kan se Storlek och djup Synintrycket registreras upp och ner på näthinnan Storleken på synintrycket ger en synvinkel Synvinkeln mäts i synvinkelgrader (bågminuter) Om synvinkeln är tillräckligt stor för att vi ska uppfatta ett objekt = Synskärpa Synvinkeln ensam räcker ej för att avgöra storlek på, samt distans till, ett objekt Ändå uppfattar vi samma objekt, på olika avstånd, som lika stort i båda fallen = Lagen om storlekskonstans 8
Storlekskonstans Synvinkelgrader räcker ej Annan information kompletterar Olika perceptionsteorier ger olika tolkningar och förklaringar Top-down processing Konstruktivister förklarar vår perception med hjälp av cues Bottom-up processing Ekologiska perceptionsteorier förklarar vår perception med hjälp av invariants Perceptionsteorier Konstruktivism Aktiv process som tillvaratar tidigare kunskap Betonar perception som en del av vår kognition Representativiteten är dålig hos de uppgifter som används i experimenten Ekologisk perception Aktiv process som betonar upptäckt av information i ljuset Betonar perception som en del av vår biologi Teoretiska begrepp som är svåra att använda i praktiken Top-down processing Konstruktivisterna hävdar att våra synintryck matchas mot tidigare kunskap genom en process som liknar hypotestestning Att känna igen något innebär att vi har ett perceptuellt schema för just detta objekt, en slags mental image Sådana scheman innehåller mönster som vi sedan jämför med intryck vi får 9
När förväntningar styr Exemplet med nedskjutningen av det iranska passagerarplanet visar att.. Stress; Förväntningar; Antaganden; Motivation; Emotionella tillstånd;.styr våra tolkningar av synintrycken Djupseende via cues Monokulärt djupseende Ljus och skuggor Linearitet Relativ position Höjd i horisontellt plan Textur Klarhet Relativ storlek Rörelseparallax Binokulärt djupseende Den binokulära dispariteten är kanske allra viktigast för djupseendet Konvergens, information via feedback från ögonmusklerna Bottom-up processing Den ekologiska skolan hävdar att informationen från omgivningen uppfattas via direkt inhämtning Det finns färdiga mönster att upptäcka Vi kan lära oss att se egenskaper i dessa mönster, utan att dessa behöver reduceras till cues Information i vår omgivning innehåller erbjudanden om handling (affordances) 10
Djupseende via invarianter Rörelse innehåller komplex information, invarianter, som är mönster på näthinnan som uppstår till följd av kontinuerlig stimulering Sådana mönster uppfattas i sin helhet, utan att brytas ned i enskilda cues Rörelse behövs för att man ska kunna studera perception under naturliga förhållanden, illusioner är onaturliga Time-to-contact (T=tau) är exempel på en högre ordningens variabel som är möjlig att uppfatta utan att den behöver analyseras T = tau En högre ordningens variabel som synsinnet använder utan vidare bearbetning T = 1/(rate of expansion of object s retinal image) Tid till kontakt med ett föremål är detsamma som information möjlig att direkt uppfatta av synsinnet Mönsterigenkänning Template-teorier: inkommande stimuli matchas mot miniatyrkopior av tidigare erfarna mönster Feature-teorier: stimuli består av olika karaktärer och mönstrets karaktärer analyseras av psyket Kognitiv neurovetenskap har idag tagit över mycket av teoribildningen 11
Objektigenkänning Marr s teori om inre representationer Steg 1: Primal sketch En tvådimensionell beskrivning som använder ljusintensitet, konturer mm. Steg 2: 2½-D sketch En beskrivning av djup och orientering av synliga ytor; skuggor, textur, rörelse mm. Steg 3: 3-D modell Objektens form och position i ett perspektiv som är oberoende av betraktaren Hörselsinnets fysiologi Örat tar emot ljudvågor (mekanisk energi) i form av frekvens och amplitud Frekvensen av ljudvågor mäts i hertz (Hz) och utgör tonskalan från låga toner (ca.20 Hz) till höga toner (ca.20.000 Hz) Amplituden hos ljudvågorna mäts i decibel (db) vilket visar styrkan på ljudet Små ben, membran och vätskefyllda hålrum transformerar ljudvågorna till nervimpulser Hårceller fungerar som ljudreceptorer Två teorier om hörseln Frequency theory Nervimpulserna som skickas till hjärnans hörselcentrum matchar frekvensen hos ljudvågorna (låga frekvenser) Place theory Det speciella ställe i örat där vätskan som mest böjer hårcellerna fungerar som ledtråd för vilken frekvens som uppfattas (höga frekvenser) Teorierna är starka i var sin del av frekvensbandet 12
Att lokalisera ljudet För att lokalisera varifrån ljudet kommer behöver vi båda öronen Skillnaden i hur fort ljudet träffar respektive öra används av hörselsinnet för att snabbt räkna ut ljudkällans exakta position 13
14
15