p-ISSN 2083-389x   e-ISSN 2084-3127

Logo

Managed estimation of psychophysical thresholds

Bart Vaerenberg, Willemijn Heeren, Paul J Govaerts

JHS 2013; 3(3): OA19-31

DOI: 10.17430/889465

Published: 2013-12-20


Background: The estimation of perceptive thresholds is a basic element of psychoacoustics. One of the drawbacks of commonly used adaptive algorithms is the lack of reliability when the behavioral response is not robust. To address this issue an adaptive algorithm, TEMA (Threshold Estimation by Managed Algorithm), has been developed.

EVALUACIÓN CONTROLADA DE LOS UMBRALES PSICOFÍSICOS

Objetivo: La evaluación de los umbrales de percepción es un elemento básico de la psicoacústica. Uno de los defectos de los algoritmos adaptativos comúnmente utilizados es su falta de fiabilidad cuando las respuestas conductuales son imprecisas. Para resolver este problema, se ha elaborado un algoritmo adaptativo TEMA (Threshold Estimation by Managed Algorithm – algoritmo controlado de evaluación del umbral).

УПРАВЛЯЕМАЯ ОЦЕНКА ПСИХОФИЗИЧЕСКИХ ПОРОГОВ

Цель: Оценка порогов восприятия – это основной элемент психоакустики. Один из недостатков повсеместно используемых адаптационных алгоритмов – отсутствие достоверности в случаях, когда поведенческие ответы недостаточны. Чтобы решить эту проблему, разработан адаптационный алгоритм TEMA (Threshold Estimation by Managed Algorithm - управляемый алгоритм оценки порога).

STEROWANA OCENA PROGÓW PSYCHOFIZYCZNYCH

Cel: Ocena progów percepcji jest podstawowym elementem psychoakustyki. Jedną z wad powszechnie stosowanych algorytmów adaptacyjnych jest brak wiarygodności w przypadkach, gdy odpowiedzi behawioralne są niewyraźne. By rozwiązać ten problem opracowano algorytm adaptacyjny TEMA (Threshold Estimation by Managed Algorithm - sterowany algorytm oceny progu).
Material and Methods: TEMA seeks the 50% point on the psychometric curve based on an up-down staircase procedure. Internal controls and stochastic processes aim at enhancing the reliability. The development of TEMA is described, together with its validations with reference to common adaptive procedures. Both Monte Carlo simulations and real subject testing were performed to assess the psychoacoustic threshold in intonation perception tests and the number of stimulus presentations needed. A total of 29 adult listeners participated in the within-subjects comparison; 19 listeners had normal-hearing, the other 10 were hearing impaired (5 aided, 5 unaided).

Método de concesión: El algoritmo TEMA busca el punto de 50% en la curva psicométrica señalada con ayuda del procedimiento arriba-abajo. Para aumentar la fiabilidad se utilizó el control interno y el enfoque estocástico. Se describe el proceso de elaboración y validación del TEMA en lo relativo a los procedimientos adaptativos corrientes. Para evaluar los umbrales psicoacústicos en las pruebas de percepción de la entonación y comprobar cuántas veces hay que presentar un estímulo, se llevaron a cabo simulaciones con el método Monte Carlo y pruebas en pacientes. Prueba estudiada: Un grupo de 29 oyentes adultos participó en los estudios comparativos. 19 oyentes oían con normalidad,
los 10 restantes sufrían hipoacusia (5 con prótesis, 5 sin prótesis).

Методика передачи: Алгоритм TEMA находит точку 50% на психометрической кривой, определенной с по- мощью процедуры верх-низ. Чтобы увеличить достоверность, использовано внутреннее управление и стоха- стический подход. Описан процесс разработки и валидации TEMA по отношению к обычным адаптационным процедурам. Проведены симуляции с помощью метода Монте- Карло и тесты на пациентах с целью оценки пси- хоакустических порогов в тестах восприятия интонации и проверки, сколько раз следует представить стимул. Исследованный опыт: Группа 29 взрослых слушателей взяла участие в межиндивидуальных сравнительных исследованиях. У 19 слушателей был нормальный слух, у остальных 10 – тугоухость (5 протезированных, 5
непротезированных).

Metodyka nadania: Algorytm TEMA wyszukuje punkt 50% na krzywej psychometrycznej wyznaczonej przy pomocy procedury góra-dół. W celu zwiększenia wiarygodności zastosowano sterowanie wewnętrzne i podejście stochastyczne. Opisany jest proces opracowania i walidacji TEMA w odniesieniu do zwykłych procedur adaptacyjnych. W celu oceny progów psychoakustycznych w testach percepcji intonacji i sprawdzenia ile razy należy zaprezentować bodziec przeprowadzone zostały symulacje
metodą Monte Carlo oraz testy na pacjentach. Badana próba: Grupa 29 dorosłych słuchaczy wzięła udział w śródosobniczych badaniach porównawczych. 19 słuchaczy miało
normalny słuch, u pozostałych 10 występował niedosłuch (5 protezowany, 5 nieprotezowany).
Results: The results show that TEMA outperformed commonly used algorithms in non-robust responders, with a minimal cost in terms of test duration.

Resultados: Los resultados obtenidos indican que el TEMA, al alargar insignificantemente la duración del estudio, demuestra su superioridad sobre los algoritmos comúnmente utilizados en el caso de respuestas débiles.

Результаты: Полученные результаты показывают, что TEMA, при незначительном увеличении времени иссле- дования, показывает превосходство над повсеместно использованными алгоритмами в случае слабых ответов.

Wyniki: Uzyskane wyniki wskazują, że TEMA, przy nieznacznym wydłużeniu czasu badania, wykazuje wyższość nad powszechnie stosowanymi algorytmami w przypadku słabych odpowiedzi.
Conclusions: TEMA’s adaptive algorithm was shown to be significantly more resistant to gambling or cheating behavior and threshold drift than traditional, reversal-based algorithms. TEMA increases the accuracy of threshold estimation and the test reliability in non-robust responders. This makes TEMA applicable for automated threshold measurements in clinical settings.

Conclusiones: Se ha demostrado que el algoritmo adaptativo TEMA es bastante más resistente a la colaboración deshonesta y los intentos de trampa y asegura una menor inestabilidad del umbral que los algoritmos tradicionales basados en procedimientos de vuelta atrás. El TEMA aumenta la precisión de evaluación del umbral de audición y la fiabilidad de la prueba en pacientes que no colaboran demasiado. Gracias a ello, el TEMA puede ser utilizado en las mediciones automatizadas en condiciones clínicas.

Итоги: Доказано, что адаптационный алгоритм TEMA значительно более стойкий против недобросовестного сотрудничества и попыток обмана, а также он гарантирует меньшую нестабильность порога, чем традицион- ные алгоритмы, основанные на процедурах с возвратами. TEMA повышает точность оценки порога слышания и достоверность теста у плохо сотрудничающих пациентов. Благодаря этому TEMA пригодна для использова- ния при автоматизированных измерениях порогов в клинических условиях.

Wnioski: Udowodniono, że algorytm adaptacyjny TEMA jest znacząco bardziej odporny na nierzetelną współpracę i próby oszustwa oraz zapewnia mniejszą niestabilność progu niż tradycyjne algorytmy oparte na procedurach z nawrotami. TEMA zwiększa dokładność oceny progu słyszenia i wiarygodność testu u pacjentów źle współpracujących. Dzięki temu TEMA nadaje się do zastosowania w zautomatyzowanych pomiarach progów w warunkach klinicznych.

Keywords: audiology, automatic threshold estimation, just noticeable difference, adaptive algorithm, psychoacoustics, A§E, Audiology, automatic threshold estimation, automatic threshold estimation, Audiology, just noticeable difference, adaptive algorithm, Psychoacoustics, A§E Software



Back