Signalerkennungstheoretische Aspekte bei unterschiedlichen Verfahren zur Bestimmung psychoakustischer Schwellenwerte

Zusammenfassung

Für die Messung von psychoakustischen Schwellen sind eine Vielzahl von Methoden vorgeschlagen worden. Diese unterscheiden sich in vielen Merkmalen. Hier sollen theoretische Grundlagen dieser Verfahren erörtert werden. Die mit den unterschiedlichen Methoden gewonnenen Schwellenwerte können deutlich differieren. In der klinischen Routine wird typischerweise darauf Wert gelegt, die (Ton-)Schwelle schnell und einfach zu ermitteln. Für experimentelle psychoakustische Fragestellungen wird weniger der erforderliche Zeitbedarf, sondern mehr die Genauigkeit der Schwellenermittlung im Vordergrund stehen. Konventionelle Verfahren beruhen auf einem Ja/Nein-Antwort-Paradigma. Bei der Messung per erzwungener Entscheidung (n-alternative forced choice) muss der Patient entscheiden, in welchem Intervall das Signal gewesen ist. Diese Art der Schwellenmessung wird als „kriterienfrei” bezeichnet. Zusätzlich gibt es die Möglichkeit, anhand weniger Messdaten die Hörschwelle abzuschätzen. Signalerkennungstheoretische Aspekte der verschiedenen Messverfahren werden erläutert und Abweichungen der Ergebnisse der Schwellenmessung trotz korrekter Anwendung der Verfahren interpretiert.

Abstract

Psychoacoustic threshold detection measurements are widely used in clinical and research applications. A variety of procedures has been described to measure psychoacoustic thresholds. Each of these procedures has advantages and disadvantages. For clinical purposes procedures providing fast results may be preferred whereas for psychoacoustic research the threshold has to be determined as exactly as possible. Conventional procedures are based on a yes/no paradigm. Since these procedures are influenced by criterion shifts, n-alternative forced choice procedures were developed. Here the patient has to indicate the interval most likely to contain the signal. Additionally, it is possible to estimate the threshold based upon few data and comparing these to known psychometric functions. Following an overview outlining procedural aspects of threshold detection methods aspects of signal detection theory in relation to these procedures are discussed. Signal detection theory may help to explain why results obtained with various procedures may be quite different.

Schlüsselwörter

Psychoakustik - Schwellenwerte - Tonschwellenaudiometrie - Messverfahren

Key words

Threshold estimation - Psychoacoustics - Pure tone threshold audiometry - Measurement procedures - Signal detection theory

Literatur

• 1 Robinson D E, Watsen C S. Psychophysical methods in modern psychoacoustics. In: Tobias JV (Hrsg) Foundations of Modern Auditory Theory. New York; Academic Press 1972
• 2 Kollmeier B. Adaptive AFC-Messmethoden in der Audiologie.  Audiologische Akustik. 1987;  6 168-179
• 3 Levitt H. Transformed up-down methods in psychoacoustics.  J Acoust Soc Am. 1971;  49 467
• 4 Kollmeier B, Gilkey R H, Sieben U K. Adaptive staircase techniques in psychoacoustics: a comparison of human data and a mathematical model.  J Acoust Soc Am. 1988;  83 1852-1862
• 5 Kaernbach C. Simple adaptive testing with the weighted up-down method.  Percept Psychophys. 1991;  49 227-229
• 6 Hall J L. Letter: PEST: note on the reduction of variance of threshold estimates.  J Acoust Soc Am. 1974;  55 1090-1091
• 7 Laming D, Marsh D. Some performance tests of QUEST on measurements of vibrotactile thresholds.  Percept Psychophys. 1988;  44 99-107
• 8 Watson A B, Pelli D G. QUEST: a Bayesian adaptive psychometric method.  Percept Psychophys. 1983;  33 113-120
• 9 Lehnhardt E, Laszig R. Praxis der Audiometrie. 8. Aufl. Stuttgart, New York; Georg Thieme Verlag 2000
• 10 Terhardt E. Akustische Kommunikation. Berlin, Heidelberg, New York; Springer 1998
• 11 Schlauch R S, Rose R M. Two-, three-, and four-interval forced-choice staircase procedures: estimator bias and efficiency.  J Acoust Soc Am. 1990;  88 732-740
• 12 Green D M. Stimulus selection in adaptive psychophysical procedures.  J Acoust Soc Am. 1990;  87 2662-2674
• 13 Green D M. A maximum-likelihood method for estimating thresholds in a yes-no task.  J Acoust Soc Am. 1993;  93 2096-2105
• 14 Hall J L. Maximum-likelihood sequential procedure for estimation of psychometric functions.  J Acoust Soc Am. 1968;  44 370
• 15 Hall J L. Hybrid adaptive procedure for estimation of psychometric functions.  J Acoust Soc Am. 1981;  69 1763-1769
• 16 Miskiewicz A, Buus S, Florentine M. Auditory facilitation: procedural or sensory effect?.  J Acoust Soc Am. 1994;  96 1429-1434