9.1. Psicofísica clásica

Dos factores influyeron decisivamente en la aparición de la Psicofísica:

  1. El contexto que permitió el desarrollo de la investigación, fue el clima intelectual imperante a mediados del siglo XIX, volcado hacia la observación, la medida y la experimentación, y que Boring califica como “el comienzo de la era de la ciencia”.
  2. El objeto de estudio de la Psicología, en esta época, se centró en los acontecimientos de la experiencia consciente.

Estos dos factores propiciaron el surgimiento y desarrollo de la psicofísica, a partir de los trabajos pioneros de Fechner, cuyo objetivo fundamental consistió en investigar las leyes que permiten determinar las relaciones entre la experiencia sensorial (dominio psicológico) y la estimulación (dominio físico).

Las aportaciones concretas de Fechner en su obra “Elementos de Psicofísica”, se centra en tres aspectos fundamentales:

  1. El desarrollo de métodos psicofísicos para la Cuantificación de los umbrales absoluto y diferencial. El umbral absoluto se define como el valor de la dimensión física, por encima y por debajo de la cual, se detecta o no se detecta el estímulo; o la cantidad mínima de estimulación capaz de producir una sensación. El umbral diferencial es el incremento mínimo de la estimulación que permite detectar un cambio en la sensación.
  2. El estudio de la medida de la dimensión psicológica, para lo cual construyó una escala, cuyo valor cero se estableció en base al umbral absoluto y, se adoptó como unidad de medida las diferencias apenas perceptibles (d.a.p), que constituyen el correlato psicológico del umbral diferencial, asumiendo la igualdad de éstas.
  3. El establecimiento de las relaciones entre el dominio psicológico y el dominio físico a través de la formulación de su ley, según la cual la intensidad de la sensación es proporcional al logaritmo de la intensidad del estímulo.

S = K log (I)

Donde S es la magnitud de la experiencia subjetiva, I la intensidad del estímulo o magnitud física y K una constante que depende de la dimensión. Esto supone que para que la sensación aumente en progresión aritmética, la intensidad del estímulo debería aumentar en progresión geométrica.

Métodos psicofísicos indirectos

Los métodos indirectos, son los utilizados en el contexto de la psicofísica fechneriana en relación con la determinación de los umbrales absoluto y diferencial.

Los dos umbrales se definen estadísticamente aunque no existe ninguna definición estadística que sea satisfactoria con independencia del método que se utilice. Los métodos indirectos más utilizados son el de los estímulos constantes, el método de los límites y el del error promedio.

Método de los estímulos constantes

Se denomina de esta manera porque en este método se presenta siempre un conjunto fijo de estímulos elegido de antemano.

Determinación del umbral absoluto → el procedimiento básico para la determinación del umbral absoluto en el método de los estímulos constantes consiste en la presentación repetida, a lo largo de la sesión experimental, de un estímulo graduado en un rango de 5 a 9 valores diferentes de intensidad. El requisito en relación con este rango de valores de intensidad es que el valor más bajo de los utilizados no debe producir caso nunca sensación, mientras que el valor de intensidad más alto debe producirla casi siempre. Para determinar estos dos valores extremos de intensidad, se requiere una serie de presentaciones previas con el fin de determinar el valor de intensidad más bajo y más alto de la escala. El resto de los estímulos debe presentar intensidades intermedias entre los dos estímulos extremos, de forma que unas veces produzcan sensación y otras no.

El procedimiento consiste en la presentación de cada valor de intensidad del estímulo en un orden aleatorio 100 o más veces. La tarea del observador consiste en decir si detecta o no detecta el estímulo ante cada presentación. En cada ensayo, el observador indica si ha percibido o no el estímulo. Se anotan las respuestas y se calcula la proporción de respuestas “SI” o respuestas en las que el observador ha detectado el estímulo. Cuando se utiliza este procedimiento, los resultados se presentan en la denominada función psicométrica, en la que la intensidad del estímulos se representa en el eje horizontal (abscisa) y la proporción de respuesta “SI”, en el eje vertical (ordenada). Convencionalmente se toma como valor del umbral absoluto el valor de intensidad correspondiente al estímulo que se ha detectado un 50% de las veces.

Determinación del umbral diferencial → la determinación del umbral diferencial con este método se lleva a cabo mediante un procedimiento en el que se presenta al observador dos tipos de estímulo. Uno de ellos, denominado estímulo estándar, se mantiene con la misma intensidad durante todo el experimento y es el estímulo sobre el que se va a averiguar el umbral diferencial. El otro tipo de estímulo es el denominado estímulo de comparación o de prueba. La intensidad de este último varía a lo largo de los ensayos presentados en la sesión experimental. El requisito en relación con el rango de valores estimulares es que el estímulo que presenta un valor de intensidad más bajo y el que presenta un valor más algo se juzguen casi siempre como mayores y menores, respectivamente, que el estímulo estándar.

La aplicación de este método requiere un equilibrio entre los valores de intensidad más bajos y más altos que el estándar, es decir, el número de estímulos con intensidad más alta y más baja que el estándar debe ser aproximadamente igual.

La tarea del observador consiste en juzgar si el estímulo de comparación presentado en un determinado ensayo es mayor, o menor que el estándar. Se registran las respuestas “mayor” que el estándar, y se calcula su frecuencia y su proporción. A partir de aquí se representa la función psicométrica. El método de los estímulos constantes presenta el inconveniente de que requiere mucho tiempo para determinar el umbral al utilizar un rango muy amplio de intensidades del estímulo, algunas de las cuales, sobre todo las situadas en los extremos superior e inferior, ofrecen poca información en relación con el umbral.

Métodos de los límites

Determinación del umbral absoluto → la determinación del umbral absoluto, se lleva a cabo presentando los estímulos en series ascendentes y descendentes que se van alternando sucesivamente. En las series ascendentes, se presenta en primer lugar un estímulo muy por debajo del umbral, un estímulo que no produce sensación nunca, y se va aumentando gradualmente su valor de intensidad hasta llegar a un determinado límite en el que el observador comienza a detectar el estímulo. Cuando se alcanza el límite se finaliza la serie.

Si la serie es descendente el procedimiento es el contrario, se presenta un estímulo muy por encima del umbral, un estímulo que produce sensación siempre, y se va disminuyendo su intensidad gradualmente a través de los ensayos hasta que llega a un límite en el que el sujeto indica que no percibe el estímulo. Los puntos de transición (punto en el que se produce un cambio en la respuesta de “SI” a “NO” o viceversa) de varias series se promedian para determinar el umbral absoluto.

Determinación del umbral diferencial → el procedimiento consiste en presentar dos pares de estímulos: el estímulo estándar, cuya intensidad se mantiene constante, y el estímulo de comparación, cuya intensidad se varía en series ascendentes y descendentes. El observador debe indicar si el estímulo de comparación es igual, mayor o menor que el estándar. Las series ascendentes comienzan con estímulos de comparación que se juzgan como menores que el estándar y en los ensayos siguientes se aumenta la intensidad del estímulo de comparación de manera progresiva hasta que se juzga mayor que el estándar.

En este punto se interrumpe la serie y se procede a presentar la siguiente.

Normalmente se produce una transición en la que el observador responde igual que el estándar antes de que se observe la transición a mayor que el estándar.

Con las series descendentes se procede de la misma forma. Para cada serie se obtiene el punto de transición inferior (Ti), punto correspondiente al valor de intensidad del estímulo en el que la respuesta cambia de menor a igual y el punto de transición superior (Ts) en el que el cambio es de mayor a igual. En algunos casos los observadores no utilizan la categoría igual con lo que el Ts = Ti. A continuación se calcula la medida aritmética sumando los valores de Ts y Ti de todas las series y dividiendo por el número de series para determinar los límites superior e inferior, Us y Ui. Finalmente se aplican las fórmulas para calcular:

  • El intervalo de incertidumbre que es la diferencia entre Us y Ui, Ii = Us – Ui = 110 – 88 = 22.
  • El umbral diferencial (UD), que indica el incremento mínimo requerido para que se pueda percibir una diferencia entre estímulos, UD = (Us – Ui)/2 = (110 – 88)/2 = 11.
  • El punto de igualdad subjetiva (PIS), en el que se percibe el estímulo de prueba y el estándar como iguales, PIS = (Us + Ui)/2 = (110 + 88)/2 = 99.
  • El error constante (EC), error de estimación cometido al comparar los estímulos, EC = PIS – Es = 99 – 100 = -1 ( el valor negativo indica una subestimación del estímulo de prueba en relación con el estándar, un valor positivo indicaría lo contrario).

Presenta el inconveniente de que sólo los dos últimos estímulos de cada serie aportan información acerca del umbral. Cuando se utiliza el método de los límites es necesario controlar dos tipos de error: el error de habituación y el error de anticipación. El error de habituación se produce por la tendencia de los observadores a proporcionar la misma respuesta que han proporcionado en los ensayos anteriores y, por lo tanto, podrían seguir dando la misma respuesta aun cuando ya se ha producido un cambio en la sensación.

El error de habituación tendría como consecuencia un valor del umbral menor en las series descendentes ya que el observador sigue proporcionando la respuesta Sí más allá del punto en el que deja de percibir el estímulo. En los ensayos ascendentes el valor del umbral sería mayor, ya que el observador seguiría proporcionando la respuesta No en algunos ensayos, a pesar de haber percibido ya el estímulo. El procedimiento adecuado para controlar el error de habituación consiste en presentar el mismo número de series ascendentes y descendentes; de esta forma, se anula el sesgo propio de cada tipo de serie. El error de anticipación se produce cuando el observador a través de su experiencia con las series, advierte que en algún momento su sensación tiene que cambiar y anticipa este cambio. El procedimiento para controlar el error de anticipación consiste en variar aleatoriamente el primer estímulo de cada serie.

Método de los ajustes o error promedio

En este método es el observador el que controla la variación en el estímulo que permite la medida de los umbrales. Esto requiere como condición para su aplicación que el estímulo pueda graduarse fácilmente.

Determinación del umbral absoluto → para determinar el umbral absoluto, la tarea del observador consiste en ajustar el estímulo, disminuyendo su intensidad en algunos ensayos hasta que no lo detecta o aumentándola en otros ensayos hasta que lo detecta. El procedimiento es igual al del método de los límites, pero en este caso, el observador es el que manipula la intensidad del estímulo.

Determinación del umbral diferencial → el umbral diferencial se establece mediante los ajustes de la intensidad del estímulo de comparación que realiza el observador hasta que iguala al estímulo estándar. En algunos ensayos, la intensidad del estímulo de comparación es muy superior a la del estímulo estándar, por lo que el observador debe disminuirla hasta que es igual a la intensidad del estándar. Por el contrario, en otros ensayos, la intensidad del estímulo de comparación es muy inferior a la del estándar, y el observador debe aumentarla hasta que las dos intensidades sean iguales.

Limitaciones de los métodos psicofísicos indirectos → el problema general que se plantea con la utilización de los métodos indirectos es que éstos únicamente proporcionan una medida de la cantidad de energía estimular necesaria para producir un cambio en la respuesta de los observadores, no una medida de la sensación. Las limitaciones señaladas a la propuesta de Fechner han sido muy numerosas. Por una parte, los experimentos realizados en el campo de la psicoacústica demostraron que las d.a.p. no son siempre iguales. Por otra parte, la evidencia empírica pone de manifiesto que el umbral puede variar:

  • Entre sujetos en la misma situación experimental.
  • Intra sujetos en diversas situaciones experimentales.
  • Dependiendo del método que se utilice para obtenerlo.
  • El umbral puede presentar variaciones como consecuencia del efecto de variables motivacionales manipuladas mediante instrucciones.

Finalmente, los resultados de diversos experimentos psicofísicos pusieron de manifiesto que la función de Weber (S/I = K) en la que Fechner basó su ley, y según la cual el incremento del estímulo necesario para percibir un cambio en la sensación es proporcional a la intensidad del estímulo, presenta variaciones en las distintas modalidades sensoriales y en los valores más bajos del rango estimular. Esto unido a la desigualdad de las d.a.p. pone en entredicho la validez de la ley formulada por Fechner.

La ejecución en las tareas de detección con inclusión de “ensayos en blanco” permiten analizar la ejecución de los sujetos relacionando la tasa de aciertos (porcentaje de respuestas “Si” ante la presentación de S) con la de falsas alarmas (porcentaje de respuestas “Si” ante la presentación de R) y observar, de esta forma, si se produce un sesgo en la respuesta o si se detecta la señal cuando se presenta realmente.

Teorías del umbral

La teoría del umbral alto propuesta por Blackwell asume la teoría clásica en la que se defiende que sólo cuando se traspasa el umbral de sensación se producirá sensación y no se producirá en el caso contrario. El supuesto básico en relación con el proceso sensorial es que ante la presentación de la señal (SR) se producirá sensación con una probabilidad determinada (p), y no sensación con la probabilidad complementaria (1-p). Por otra parte, cuando se presenta ruido (R) no se traspasa el umbral, y, en consecuencia, no se producirá sensación, por lo que la probabilidad de que se produzca sensación ante la presentación de R será 0, y la probabilidad de que se produzca no sensación ante la presentación de R será 1.

Con respecto a la actuación del proceso de decisión, se asume que el sistema optará por responder “Sí” siempre que se ha producido sensación (por lo tanto, la probabilidad será 1), y responder “No” en el caso contrario (por lo que la probabilidad será 0). Por otra parte, en el caso de que el resultado del proceso sensorial sea no sensación, se responderá “Si” (tendencia a adivinar) con una determinada probabilidad (g) y No con la probabilidad complementaria (1-g).

Las predicciones de la teoría que establecen una relación lineal entre la tasa de aciertos y la de falsas alarmas, se confirman únicamente en muy pocos casos a través de la experimentación.

La teoría del umbral bajo propuesta por Luce se encamina a superar algunas de las dificultades de la propuesta anterior. El supuesto básico con respecto al proceso sensorial es que tanto la presentación de SR como la de R, producirán sensación con una determinada probabilidad y no sensación con la probabilidad complementaria (las probabilidades son además diferentes ante la presentación de SR y R). Por lo tanto, se considera que el umbral es traspasado, en algunas ocasiones ante la presentación de R. en relación con el proceso sensorial: ante la presentación de SR, se producirá sensación con una determinada probabilidad (p) y no sensación con la probabilidad complementaria (1-p); y ante la presentación de R, se producirá sensación con una determinada probabilidad (q) y no sensación con la probabilidad complementaria (1-q).

En relación con el proceso de decisión: si se ha producido sensación, la respuesta será afirmativa con una probabilidad determinada (f) y negativa con la probabilidad complementaria (1-f). Si no se ha producido sensación la respuesta será Sí con una probabilidad (g) y No con la probabilidad complementaria (1-g).

Por lo tanto, en esta teoría con respecto al proceso de decisión, se puede dar el caso de optar por la respuesta “Si” o “No”, tanto si se ha producido sensación como en el caso contrario, por lo que la regla de decisión es más flexible que en la propuesta anterior y además se contempla la influencia de variables motivacionales (incentivos) en el proceso de decisión. La manipulación de estas variables, como información sobre la probabilidad de presentación SR y R, y ganancias-pagos asociadas con respuestas correctas e incorrectas, puede inducir sesgos en las respuestas en los dos sentidos. Los experimentos que han manipulado estas variables, confirman, en general las predicciones de la teoría.

La principal dificultad en relación con las teorías del Umbral es que la variación en la medida del umbral puede estar producida no sólo por los cambios en la sensibilidad de los observadores sino también por la motivación y las expectativas. A pesar de los distintos intentos teóricos y metodológicos desarrollados para solucionar este problema, la solución no es completamente satisfactoria. La teoría que vamos a considerar a continuación ofrece una solución más adecuada.

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