Psicofísica Moderna I - A Função Potência de Stevens

A Psicofísica não permaneceu a mesma em um século e meio de história. Os trabalhos clássicos de Ernst Heinrich Weber (1795-1878) e de Gustav Theodor Fechner (1801-1887) seguem importantes. No entanto, novos aportes teóricos e metodológicos foram propostos, como acontece com qualquer área do saber.

Neste cenário, um importante pesquisador é Stanley Smith Stevens (1906-1973), um psicólogo norte-americano que fundou o laboratório de psicoacústica na Universidade de Harvard.

 

Stanley Smith Stevens - 1906-1973

(Imagem retirada do site: http://www.easternpsychological.org/i4a/pages/Index.cfm?pageID=3379)

Para estudar a relação entre a experiência subjetiva e o mundo físico, S. S. Stevens desenvolveu métodos diferentes daqueles utilizados por Fechner. Estes métodos ficaram conhecidos como métodos diretos, pois foram construídos a partir da premissa de que seria possível obter medidas diretas da experiência sensorial.

Dentre os métodos diretos, o mais utilizado é a estimativa de magnitude. Neste, é apresentado um estímulo padrão (módulo) ao participante, ao qual se atribui um valor arbitrário (10 ou 100, por exemplo). Em seguida, outros estímulos são apresentados e o participante traduz sua sensação em números, comparando os estímulos subseqüentes com o módulo. Vamos supor que a tarefa seja julgar pesos e o módulo seja 100. Se lhe é apresentado um peso, o qual é julgado como tendo o dobro do peso do módulo, o participante lhe atribuirá o número 200. Caso seja percebido como tendo a metade do peso do módulo, então lhe atribuirá o número 50 e assim por diante.

Valendo-se deste método, Stevens realizou um experimento sobre a relação entre som percebido e intensidade sonora, o qual foi publicado em 1936. Seus resultados indicaram que a relação entre a magnitude das sensações e dos estímulos não era logarítmica, como sugerido por Fechner (S = k.logE).

Esta relação seria exponencial e aplicável a todos os sistemas sensoriais, não apenas à audição. Além disso, esta função seria útil para descrever diferentes propriedades do estímulo dentro de uma mesma modalidade sensorial (por exemplo, brilho e claridade no sistema visual).

Chegamos portanto à Função Potência de Stevens, a qual é descrita pela seguinte fórmula:

S=k.E^b

Onde S é a sensação, k é uma constante relacionada à unidade de medida, E é a intensidade do estímulo físico e b é o expoente. O expoente é um valor constante e único para cada modalidade sensorial e reflete a relação entre as magnitudes da sensação e do estímulo.

Vamos representá-la graficamente? Com certeza ajudará na compreensão.

 Função potência de Stevens (Adaptado de Schiffman, 2005)

Este gráfico apresenta a relação entre a intensidade do estímulo (eixo x) e a sensação correspondente (eixo y). A forma da curva é dependente do expoente (b). Por exemplo, para b= 1, o gráfico é uma linha reta. Isto indica a existência de uma relação linear entre a sensação e o estímulo físico. É o que acontece com o comprimento de uma linha. Isto é, se lhe for apresentada uma linha de 10 cm e depois uma de 20 cm, esta segunda será percebida como tendo o dobro do tamanho da primeira.  Se em seguida lhe for apresentada uma de 5 cm, esta linha será percebida como metade daquela de 10 cm.

No entanto, não são todas as dimensões sensoriais que têm uma relação linear como a descrita acima. A percepção de luminosidade possui um expoente menor que 1 (b=0,33) e a função terá a concavidade voltada para baixo no gráfico. Este valor abaixo de 1 mostra que a sensação aumenta a uma taxa menor que a estimulação física. Há uma compressão da resposta sensorial. Desse modo, se aumentássemos em duas vezes a intensidade de brilho da sala onde você está lendo este texto, sua sensação da luminosidade da sala não seria duas vezes maior.

Por outro lado, há expoentes acima de 1, como é o caso do choque elétrico (b=3,5), cuja função apresentará uma concavidade para cima. Nesta situação, a sensação aumenta a uma taxa maior que a magnitude do estímulo físico. Ocorre uma expansão da resposta. Assim, se uma corrente elétrica fosse aplicada em seus dedos e depois dobrássemos a intensidade desta corrente, sua sensação acerca do choque elétrico aumentaria muito mais, não apenas duas vezes.

Nos estudos com a função potência é muito comum transformar os valores as coordenadas x e y em logaritmo. Apesar de parecer difícil, este procedimento não é complicado e traz uma vantagem. Desse modo, eliminam-se as curvaturas e a equação descreverá uma linha reta entre a magnitude do estímulo físico e a sensação. Fica mais fácil comparar os expoentes, pois a inclinação da linha reta converte-se numa medida direta do expoente da função potência. Quanto mais inclinada for esta, maior o expoente. Abaixo, são mostradas a equação e o gráfico em logaritmos.

Log S = Log k + b. Log E

 

Função potência de Stevens em coordenadas logarítmicas (Adaptado de Schiffman, 2005).

Além disto, é possível analisar o valor dos expoentes sob uma perspectiva evolutiva. A expansão da resposta sensorial (b>1) tem uma função de proteção aos tecidos. Ou seja, é uma vantagem ser mais “sensível” e responder em uma proporção maior às mudanças em estímulos nocivos. Por exemplo, um estímulo doloroso (b=1,39) alcançará uma sensação intolerável antes que os danos sejam excessivos ou mesmo irreversíveis, o que é de grande valor adaptativo. Por outro lado, é benéfico ao indivíduo ser menos “sensível” e responder a uma taxa menor (b<1) às alterações no ambiente que ocorrem com alta freqüência (por exemplo, a luminosidade) e com pequeno risco de prejudicá-lo.

A idéia de uma função potência já havia sido sugerida por outros pesquisadores ainda no século 19. Entretanto, a importância e o reconhecimento à S. S. Stevens se deve ao desenvolvimento de novos métodos e à grande quantidade de dados psicofísicos gerados através destes para comprovar a validade da função potência. Suas contribuições foram fundamentais para o desenvolvimento de uma nova Psicofísica, mais subjetiva, baseada numa métrica de avaliações.

Você deve estar pensando: agora não falta eu ouvir mais nada sobre Psicofísica! Não tão depressa... Nos próximos textos, veremos a questão das escalas na Psicofísica e a Teoria de Detecção de Sinal, outra interessante e útil ferramenta para a investigação do funcionamento do sistema nervoso central. Até lá!

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Leonardo Gomes Bernardino

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Gostou? Quer ler mais? 

• Gescheider, G. (1997). Psychophysics: the fundamentals (3rd ed.). Lawrence Erlbaum Associates.
• Schiffman, H. R. (2005) Psicofísica. In: H. R. Schiffman, Sensação e Percepção (pp. 17-33). Rio de Janeiro: LTC.

Ilusão de distorção facial

Como deixar grotesca a imagem de mulheres bonitas?

Já discutimos aqui que as ilusões de ótica são úteis para estudarmos o funcionamento do sistema visual (artigo “Ilusões de imagens híbridas”). Também já mencionamos que elas podem ser intencionalmente feitas em laboratórios ou encontradas em meio ao ambiente em que vivemos (artigo “Da minha janela eu vejo... Uma grade de Hermann”). E algumas ilusões são descobertas por puro acaso.

Foi o que aconteceu este ano com um grupo de pesquisadores da Universidade de Queensland, Austrália. Estes preparavam um estudo de identificação facial e alinharam imagens de faces pelos olhos, de modo que ao alternar de uma imagem para outra a posição dos olhos era sempre a mesma em todas as faces. Ao fazerem uma checagem, passando as imagens rapidamente no computador, eles perceberam uma mudança estética. As faces passaram a se tornar deformadas e até grotescas! Veja o efeito no vídeo abaixo.

Interessante, não é? E saiba que as imagens não foram alteradas. Ao parar a seqüência de apresentação e observar de maneira prolongada cada uma dessas faces, elas se mostram normais e até atraentes.

A ilusão ocorre porque o processamento cerebral de cada face se dá levando em conta as outras faces. Ao alinhar as faces nos olhos e apresentá-las rapidamente, fica mais fácil compará-las. Por isso as diferenças entre elas são superestimadas. Então, se alguma face tem um queixo ou testa pronunciada, e a face anterior não, ela pode parecer grotesca. É como se a face fosse uma caricatura dela mesma. O efeito é pronunciado quando não olhamos diretamente para as faces.

Mas estas explicações ainda são suposições. Elas são apenas um ponto de partida para investigações mais aprofundadas. Estudos experimentais estão sendo conduzidos para saber o que causa este efeito e como ele pode ser interpretado.

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Nota: Saiba como a ilusão é feita.

Aqui vai um guia resumido de como esta ilusão pode ser feita. Apesar de apresentar apenas quatro passos, as etapas são trabalhosas.

    1. Para o efeito acontecer, é recomendável pelo menos 30 segundos de apresentação de faces.  O primeiro passo é ter várias imagens de faces de tamanhos similares. Se você for fotografar as pessoas, utilize sempre uma mesma distância e um fundo de imagem claro e uniforme (um lençol branco é um bom improviso). Serão necessárias cerca de 300 faces para um vídeo como o que foi apresentado.

    2. Utilize um software de edição de imagens (Corel Draw, Photoshop, etc.) para: a) fazer o alinhamento nos olhos (pergunte a um amigo que entende um pouco de edição gráfica); b) montar as telas de apresentação.

    3. Num editor de vídeo (o Windows Movie Maker já basta) faça a apresentação temporal de 4 ou 5 telas por segundo. Uma dica, ao adicionar uma tela procure encontrar faces que destoem da face anterior. Assim o efeito será mais aparente.

    4. Pronto! Agora é só gravar!

Se você chegou até esse ponto, gostaríamos de ver o resultado. Jogue na rede e mande o link pra gente!

Rui de Moraes Júnior

Para saber mais:

• Tangen, J. M.; Murphy, S. C.; Thompson, M. B. (2011) Flashed face distortion effect: Grotesque faces from relative spaces. Perception, 40, 628-630.

O tato pode enganar o paladar?

Será que o tato é capaz de influenciar como percebemos os alimentos? Não? Sim? Se não, então por que apalpamos as frutas quando vamos comprá-las? Por que aquela batata frita tem que estar crocante para ser tão gostosa? Se ela não estiver crocante o sabor mudará?

É para testar estas questões que a indústria alimentícia gasta alguns bilhões para desenvolver produtos com características bem específicas.

O pesquisador Michael Barnett-Cowan, do Instituto Max Planck na Alemanha, testou se é possível mudar como um alimento é percebido na boca apenas alterando a sua consistência ao toque das mãos. Parece complicado, não? Mas foi um procedimento bem simples.

A primeira coisa que o pesquisador fez foi comprar pacotinhos de pretzels (foto abaixo). Alguns pretzels ele colocou em água para alterar suas características e os deixou secar em condições ambiente. Os outros ele deixou como estavam no pacote.

Figura 1. Exemplo de pretzel utilizado na pesquisa. Todos foram retirados da mesma embalagem para garantir que tivessem as mesmas características (frescos e crocantes). Fontes das imagens GermanDeli (esquerda) e Mrs. Wheeler´s (direita). *A marca do salgadinho foi apagada.

Todos os pretzels imersos em água foram secos com papel toalha e depois deixados para secar nas condições ambiente por 30 minutos. Após este tempo eles estavam mais macios, porém intactos e secos.

A tarefa era muito simples. O participante ficava de olhos vendados e segurava um pretzel entre o indicador e o polegar da mão dominante (aquela que você mais usa). Depois ele dava apenas uma mordida com os dentes da frente em outro pretzel e despois cuspia o pedaço.

Havia duas condições para a tarefa: congruente ou incongruente. Na condição congruente o participante segurava e mordia pretzels não-tratados (não imersos em água), ou tratados (imersos em água). Na condição incongruente o participante segurava um pretzel tratado e mordia um não-tratado, e vice versa.

Os participantes avaliaram verbalmente quão fresco e crocante era o pretzel mordido, dentro de uma escala de pontos. Os resultados foram muito interessantes: 1) quando o participante mordeu e segurou um pretzel não-tratado (não imerso em água) ele o julgou muito fresco e crocante; 2) mas quando mordeu e segurou um pretzel tratado (imerso em água) o participante o julgou muito pouco fresco e crocante.

Por outro lado, os resultados ficaram mais interessantes quando foram misturados pretzels tratados e não-tratados: 3) quando o participante mordeu um pretzel não-tratado e segurou um tratado, ele o julgou menos fresco e crocante que na condição 1 (em que também mordeu um não-tratado); 4) quando ele mordeu um pretzel tratado mas segurou um não-tratado, ele o julgou mais fresco e crocante do que os pretzels da condição 2! Isso é mais intrigante porque nas duas condições ele mordeu um pretzel tratado, a única coisa que mudou foi o pretzel segurado na mão.

Os resultados de 3 e 4 indicam que o tato modula como o alimento é percebido na boca! Bastou trocar o tipo de informação recebida na mão para o participante dizer que um pretzel, antes julgado como pouco fresco e crocante (2), passasse a ser considerado mais crocante e fresco (4).

Apalpar os alimentos nos permite constatar a consistência, a textura e verificar se eles estão bons para o consumo. Evolutivamente isto teve uma importância fundamental para sobrevivência de nossa espécie, pois permitiu que não comêssemos alimentos estragados que poderiam nos matar.

Hoje existe uma quantidade enorme de produtos industrializados e nossa escolha é feita com base na embalagem e no preço do produto. O parâmetro que temos para saber sobre a qualidade dele é a data de validade. Apesar de não podermos tocar o que iremos comprar, a indústria ainda gasta muito dinheiro desenvolvendo novos produtos que agradem não apenas ao paladar, mas aos outros sentidos também.

Na próxima vez que for a uma lanchonete, preste atenção na batata-frita, se ela estiver crocante ficará mais gostosa? E se ela estiver murcha, você acha que ela terá o mesmo  sabor?

Achou interessante, então leia o texto: O que é a Mente? no site Psicologia e Neurociências!

Quer baixar o texto? Clique aqui.

Bruno Marinho de Sousa

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Mais sobre o assunto:

Barnett-Cowan, M. An illusion you can sink your teeth into: Haptic cues modulate the perceived freshness and crispness of pretzels. Perception, 39, pp. 1684-1686, 2010.