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BLOQUE II. PERCEPCIÓN
ALGUNAS CUESTIONES BÁSICAS SOBRE LA TEORÍA DE LA
DETECCIÓN DE SEÑALES
Introducción. La percepción humana es un proceso muy eficiente. Nuestros sistemas sensoriales nos permiten casi siempre detectar y reconocer con fiabilidad los estímulos que nos rodean. Sin embargo hay situaciones para las que los sentidos no son tan fiables y nos llevan a cometer errores: cuando la intensidad de la estimulación es relativamente débil las cosas pueden ocurrir y pasarnos desapercibidas. En relación con los límites de las capacidades sensoriales humanas, una de las cuestiones que se plantearon los primeros estudiosos de la percepción fue la determinación de los umbrales absolutos de detección de diferentes energías físicas de los estímulos o cantidad menor de energía necesaria para que la presencia de un estímulo sea detectada. Otra cuestión que se plantearon fue cuál era la menor diferencia entre valores de una misma energía física que los sujetos eran capaces de detectar. Con anterioridad hemos visto (actividad autoformativa 1) diversos métodos para determinar dichos umbrales absoluto (métodos de los límites, de ajuste y de los estímulos constantes) y diferencial de detección. Estos métodos se denominan métodos psicofísicos clásicos y fueron desarrollados y/o descritos hace 150 años por Fetchner.
Sin embargo, la Teoría de Detección de Señales (TDS) ha puesto en duda el concepto de umbral absoluto para la percepción y ha proporcionado herramientas para entender las respuestas de detección en diferentes circunstancias atendiendo no solo a factores relacionados con las propiedades físicas de los estímulos y con las capacidades de los sistemas sensoriales sino también a factores subjetivos como las expectativas de ocurrencia de los estímulos o las consecuencias aparejadas con la respuesta de detección (Goldstein, 2006; Blanco, 1996). Los estímulos pueden ocurrir y pasarnos desapercibidos pero también podemos creer que ocurren y que no sea así. Por ejemplo, conduciendo de noche y con niebla es fácil pisar el freno creyendo ver un obstáculo cuando en realidad no hay obstáculo; viendo la TV mientras se espera una llamada de teléfono, se cree escuchar la llamada cuando en realidad el sonido proviene del aparato de TV; unos padres primerizos creen escuchar el llanto de su hijo y acuden a la habitación pero el niño duerme; etc. Pues bien, la TDS es una teoría psicofísica cuyo objetivo es la descripción formal de la capacidad de los sujetos para detectar un estímulo y decidir una respuesta
perceptiva en situaciones de incertidumbre y la determinación de los factores que pueden influir en esa decisión.
En este documento se pretende contrastar los puntos de vista de la psicofísica clásica con las aportaciones de la TDS. Para ello, primero se va a describir un experimento psicofísico clásico utilizando el método de los estímulos constantes; a continuación se describirá un experimento de detección de señales típico; posteriormente se explicarán algunos conceptos de la TDS; y para terminar de expondrá un análisis del efecto placebo en los términos de la TDS.
Un experimento psicofísico hipotético. Se quiere determinar el umbral absoluto de detección de un estímulo auditivo de dos sujetos utilizando el método de los estímulos constantes. Se utilizan 5 tonos de intensidades distintas, se presentan en orden aleatorio y se pide a los sujetos que digan “sí” si oyen el tono y “no” si no lo oyen. El sujeto A confía en su capacidad auditiva, quiere parecer super-sensible a los tonos y toma la decisión de decir “si” en los casos en que no esté muy seguro de haberlo oído (criterio liberal en cuanto a sus capacidades). El sujeto B no confía tanto en su capacidad auditiva, no le importa parecer super-sensible a los tonos y toma la decisión de decir “no” en los casos en que no esté muy seguro de haber oído el tono (criterio conservador en cuanto a sus capacidades auditivas). Ambos dirían que sus criterios son realistas y ajustados.
A continuación se muestran los resultados supuestos obtenidos por los dos sujetos atendiendo a las condiciones propuestas. En el eje horizontal se representa la intensidad de los tonos y en el eje vertical el porcentaje promedio de la respuesta de “si” ante el tono.
El sujeto A da más respuestas positivas que el sujeto B y por tanto su umbral aparenta ser más bajo pero, ¿puede concluirse que el sujeto A es más sensible a los tonos que el sujeto B? Los umbrales aparentemente diferentes se deberían a sus predisposiciones diferentes a decidir en los casos en que no están muy seguros de haber oído o no el tono. Dicho en otros términos cada sujeto puede tener su propio criterio de respuesta. El criterio del sujeto A es bajo: dirá “si” si existe la menor posibilidad de haber oído el tono. El criterio del sujeto B es alto: dirá “no” si existe la menor posibilidad de no haber oído el tono. Estos factores pueden influir en los resultados del experimento psicofísico y permiten dudar del concepto de umbral absoluto definido a partir de esos experimentos.
Un experimento típico de detección de señales. En el experimento anterior, con el método de los estímulos constantes, se presentaban estímulos de
traduce en un menor porcentaje de VP (60%) pero también en un relativamente bajo porcentaje de falsos positivos (10%).
A pesar de las diferencias en los resultados, puede comprobarse que el total de la suma VP + VN es idéntica en ambos sujetos aunque la proporción de VP y VN difiera.
Algo a destacar en los resultados obtenidos con el método anterior es que se obtienen falsos positivos en mayor o menor grado y ese dato es difícil de conciliar con el concepto de umbral: si no hay estímulo no debería haber respuestas.
Otro dato difícil de conciliar con el concepto de umbral absoluto es la forma en que se pueden cambiar los resultados obtenidos (las decisiones sobre “si” o “no” en los ensayos de cada tipo) introduciendo, por ejemplo, un programa de recompensas y/o castigos (o beneficios/costes, si se prefiere), respectivamente, por acertar y/o fallar. O cambiando la probabilidad de ensayos con estímulo.
Veamos un ejemplo sobre el efecto de cambiar la probabilidad de ensayos con estímulos:
Se informa al sujeto de que se le presentará el sonido en 3 de cada 4 ensayos (p=0,75), de un total de 200 ensayos. El sujeto tiene que detectar un suceso muy probable. Los resultados obtenidos en procedimientos de detección bajo estas condiciones han mostrado que los sujetos tienden a aplicar un criterio bajo: dicen “si” en muchos ensayos. Unos datos acordes con esa tendencia de respuesta podrían ser:
• VP: 140
• FN: 10
• FP: 45
• VN: 5
Con estos datos supuestos, los sujetos dicen “si” en muchas ocasiones: 185 de 200. Eso lleva a que la probabilidad de VP sea muy alta (140/150 = 0,93) pero a que la probabilidad de FP también lo sea (40/50 = 0,8).
En el segundo caso se informa al mismo sujeto que ahora se le presentará el sonido en 1 de cada 4 ensayos (p=0,25), de un total de 200 ensayos. El sujeto tiene que detectar un suceso muy improbable. En estas circunstancias se ha encontrado que los sujetos tienden a aplicar un criterio alto: dicen “no” en
muchos ensayos. Unos datos acordes con ese resultado podrían ser los siguientes:
• VP: 10
• FN: 40
• FP: 25
• VN: 125
Con estos datos, los sujetos dicen “si” en pocas ocasiones: 15 de 200. Eso lleva a que la probabilidad de VP sea muy baja (10/50 = 0,2) pero a que la probabilidad de FP también lo sea (25/150 = 0,16).
En resumen, modificando la probabilidad de sonido a lo largo de los ensayos y sin cambiar la intensidad del tono se pueden cambiar los porcentajes de verdaderos y falsos positivos o, lo que es lo mismo, se puede cambiar el criterio de decisión. Es decir, existen otros factores además de la sensibilidad al estímulo que afectan a las respuestas del sujeto a la tarea de detección.
Caso Práctico: En un experimento de detección de señales típico, con un 50% de ensayos con señal y un 50% de ensayos sin señal, de un total de 100, se informó a los sujetos de que sus VP serían premiados con 2 euros y sus VN solo con 1 euro. Además, tanto los FP como los FN serían castigados con la perdida de 1 euro. ¿Qué efecto crees que producirá esta circunstancia en el criterio de detección? Calcula cuales serían los resultado de aplicar los datos de los casos anteriores de criterios liberal y conservador. Calcula cuál será el resultado de responder al azar o de responder exclusivamente si.
Algunos conceptos clave de la TDS. La teoría parte de un sistema, el organismo, cuya misión es reconocer estímulos (señal) que debe distinguir de otros (ruido). La TDS considera que las señales siempre se presentan en un entorno de ruido. Las señales no se presentan en el vacío sino en el contexto de otra estimulación ambiental. Por tanto, cuando se presenta la señal, el sistema se expone a “señal + ruido” y debe distinguir esta estimulación de la proporcionada cuando se expone a “solo ruido”. Seamos o no conscientes nuestros sentidos captan muchos más estímulos (ruido) que aquel que distinguimos (señal). Los propios sistemas sensoriales pueden producir ruido. La tarea del sistema consiste en distinguir dos situaciones que tienen elementos comunes.
Cada vez que la señal se presenta el sistema debe emitir la respuesta positiva (si) de que la ha captado. Cuando no se presenta la señal, el sistema ha
Efecto placebo y TDS. La idea es que en algunos casos de efecto placebo, éste puede explicarse como errores realizados por el paciente: el paciente informa de que una sustancia o tratamiento le hace sentirse bien pero la sustancia no contiene ingredientes terapéuticos. Este tipo de error se denomina falso positivo en la terminología de la TDS: el paciente detecta erróneamente mejora sintomática en respuesta a un agente no efectivo (Allan, y Siegel, 2002).
Los falsos positivos son bastantes comunes y en muchas circunstancias comprensibles y deseables. Un ejemplo de falso positivo entendible y deseable podría ser la búsqueda de una balsa en el mar turbulento desde un helicóptero: la señal que se busca es la balsa pero hay mucho ruido en el medio, hay muchos elementos en las aguas turbulentas y poca visibilidad. Uno puede realizar dos tipos de errores en esta situación: Falso negativo, es decir, se pasa cerca de la balsa pero se falla en identificarla; falso positivo, es decir, se identifica algo como la balsa pero no es la balsa. La consecuencia negativa de un falso negativo (dejar al naúfrago en el mar) es bastante mayor que la consecuencia negativa de un falso positivo (gasto de tiempo y recursos). Eso lleva a que se investigue todo lo que se parece a una balsa y se producen muchos falsos positivos. Es decir, ello lleva a adoptar un criterio (o sesgo) de decisión liberal.
Situaciones semejantes pueden ocurrir en el contexto clínico de las relaciones médico-paciente. La situación puede ilustrarse desde la perspectiva del médico (que diagnostica desde los síntomas del paciente) o la del paciente (que informa sobre la severidad de lo que siente):
El medico mira los resultados de análisis de sangre, placas de rayos x, ecografía, etc, y usa la información para decidir si los síntomas responden a una particular patología. La tarea diagnóstica es complicada por el hecho de que frecuentemente hay ruido inherente en algunos tests: sombras en las placas, variaciones en el test sanguíneo. Los resultados diagnósticos pueden estar en el límite: ¿los resultados se deben a ruido o a enfermedad? Del juicio diagnóstico dependerá el tratamiento. El médico que decide que los datos diagnósticos son suficientemente anormales para explicar los padecimientos del paciente ha decidido que los resultados de los test representan una señal más que ruido.
Una vez que el médico aplica el tratamiento, el paciente debe decidir si los síntomas se han aliviado. ¿Ha disminuido la intensidad del dolor con el tratamiento? Tal vez lo ha hecho, o tal vez el nivel de dolor es muy similar al que se sentía de vez en cuando antes del tratamiento. A pesar de la ambigüedad en
el juicio sobre la intensidad relativa de la sensación, el paciente debe hacer un juicio de si, por ejemplo, el dolor se ha o no reducido. La TDS es un modelo que se ha desarrollado para explicar la toma de decisiones perceptivas en ambientes con ruido. En tales casos la decisión individual sobre la presencia o no de la señal depende de dos tipos de factores: factores relacionados con la capacidad del individuo para detectar la señal; y factores relacionados con criterios subjetivos individuales como el coste percibido de los distintos tipos de error (o beneficios de los aciertos). Un paciente se queja de dolor abdominal. El dolor varía en intensidad con el tiempo pero algunas veces es intenso. El médico sospecha de apendicitis (difícil de diagnosticar). Los resultados de varios test son consistentes con apendicitis pero no definitivos (algunos individuos sin apendicitis podrían tener esos síntomas). El médico decide operar: considera que el apéndice está infectado. Se opera pero no se encuentra evidencia de apendicitis. ¿Por qué se realizó esta intervención innecesaria? ¿Es el médico incapaz o poco hábil? En la terminología de la TDS la situación puede describirse de la siguiente manera: Decisión médico Operar No operar Apendicitis V+ F- No apendicitis F+ V-
Los datos ambiguos de los test diagnósticos son el ruido. El médico considera los costes y beneficios de las diferentes consecuencias de juzgar de si había apendicitis. Decide operar y no hay apendicitis (F+). Se usó un criterio liberal pues el coste de un F- podía ser muy grave: perforación apéndice.
Ahora, centrémonos en el paciente. Sufre de dolores abdominales intermitentes. Como no tiene apendicitis se le proporciona medicación para reducir los síntomas. Se le pregunta para que juzgue si la medicación es efectiva. El paciente es sometido a una tarea de juicio. Debe juzgar si una señal, la reducción del dolor a lo largo del tiempo, ocurre en un contexto de ruido, la intensidad del dolor variaba a lo largo del tiempo. El nivel de reducción del dolor experimentado por el paciente no es ni tan alto como para ser claramente señal
Allan, L.G., y Siegel, S. (2002). A signal detection theory análisis of the placebo effect. Evaluation & the health professions, 25 , 410-420. Blanco, M (1996). Psicofísica. Madrid Univérsitas. Goldstein, E. B. (2006): Sensación y Percepción. Madrid: Thompson (Apéndice A, páginas 585 a 593).
