7.10 La teoría de la detección de señales (TDS)

Fechner (1960) consideraba el umbral como un punto casi constante, por encima del cual las diferencias del estímulo eran detectables y por debajo del cual no se podían detectar. Es decir, venía a ser una especie de 'barrera neural'. Caracterizar los umbrales como barreras implica que la experiencia perceptiva es discontinua, que la consciencia del estímulo o los cambios en él se adquieren mediante un salto brusco que va de no superar la barrera a superarla (ley del todo o nada). Otros autores posteriores apoyaron con sus investigaciones la idea de que el paso a la detección o discriminación del estímulo tiene lugar mediante una suave y lenta transición, continua. Es decir, siguiendo los cambios continuos de estimulación. En la actualidad, numerosos autores piensan que no es válida la idea de que existe una medida absoluta de la sensibilidad a la que pueda denominarse umbral.

Si el concepto de umbral fuese correcto, las investigaciones evidenciarían que existe una magnitud de intensidad del estímulo que el sujeto nunca es capaz de detectar y otra magnitud superior de intensidad del estímulo, por encima de la cual los sujetos siempre lo detectan. Sin embargo, estos resultados nunca se obtienen, sino que, al contrario, existe una magnitud de intensidad del estímulo que (según el método de los estímulos constantes) es detectada el 50% de las veces y a la que denominan UA. Esto, obviamente, resulta paradójico, ya que, al parecer, el umbral (la barrera) es cambiante. A causa de esta ambigĂźedad básica, se han propuesto otros procedimientos para estudiar la detectabilidad de los estímulos que evitan el concepto de umbral. El más importante de estos es la TDS (Teoría de la detección de señales).

En la TDS la tarea del sujeto ya no será clasificar los estímulos por encima o por debajo del umbral, sino que consiste, fundamentalmente, en un proceso de decisión. El sujeto deberá decidir si la magnitud de la sensación que provoca un estímulo de cierta intensidad es suficiente para inclinarse a favor de una respuesta positiva (detección) o negativa (no detección). Es decir, decidirá adoptar un criterio de respuesta.

Ejemplo de la vida cotidiana:

Aplicamos un experimento a dos sujetos, Luis y Carlos, con el fin de medir los umbrales de detección de un tono de frecuencia = 1000 Hz y duración 3 segundos. El experimentador selecciona cinco valores diferentes de intensidad del estímulo (0, 5, 10, 20 y 30 dB) y las presentará en orden aleatorio mediante unos auriculares (audífonos), siguiendo la aplicación del método de estímulos constantes. En cada ensayo se les pide a los sujetos que digan si oyen el tono o no, levantando el brazo correspondiente, en el momento que suene, según lo escuchen por el oído izquierdo o derecho. Luis decide mostrarse hipersensible, por lo que adoptará un criterio liberal, es decir, contestará SI al menor indicio. Carlos asimila las instrucciones de otro modo, no le importa resultar menos sensible auditivamente y decide responder SI, sólo cuando esté completamente seguro de haber oido el tono, o sea, adopta un criterio conservador.

Resultados del experimento:
 

  • Como Luis da más respuestas positivas (SIes) acaba teniendo un UA menor (más sensible) que Carlos, sin embargo, es posible que los dos tengan igual o similar sensibilidad auditiva.
     
  • En resumen, ambos difieren en el criterio de decisión de la respuesta, pero no en cuanto sensibilidad.
     

Para explicar en que consiste la TDS vamos a suponer una situación que nos pueda resultar familiar o fácilmente imaginable. Supongamos que vamos a hacernos una audiometría. Nos hacen pasar a la sala de exploración, que se halla insonorizada (anecoíca) para eliminar los ruidos externos , pero que dicha sala contiene sus leves pero propios ruidos (Ejemplo, aire acondicionado, calefacción, ventilador, etc.). El examinador nos coloca unos audífonos (a pesar de ello comprobamos que el silencio absoluto no existe para los oyentes, generan un ligero susurro) y nos da la consigna de que cuando se ilumine un lámpara verde que tenemos enfrente, debemos contestar, pulsando sobre una caja de respuestas provista de dos botones (pulsadores), respecto a la aparición de un sonido de bajo volumen. En uno de dichos botones de la caja de respuestas aparece inscrita la palabra SI (respuesta afirmativa), en el otro botón la palabra NO (respuesta negativa).

Supongamos que, en lugar de ir cambiando los tonos a distinta frecuencia (como suelen hacer en las audiometrías, pero no en la TDS), siempre nos ponen la misma frecuencia tonal. Aunque se nos presente la señal, a veces, no estaremos completamente seguros de ello, por lo que tendremos que establecer un criterio que nos permita decidir cuán intensa tiene que ser la señal para que pulsemos el botón del SI. El criterio que cada persona, en esta situación, establecerá dependerá de varios aspectos:

  • De su experiencia pasada.
     
  • De la estimación que haga de la probabilidad 'a priori' con que le será presentada la señal (proporción de veces que se presenta la señal y proporción de veces que no se presenta la señal cuando se enciende la lámpara).
     
  • De qué consecuencias produce el hecho de acertar o fallar en los ensayos. Qué importancia le concede cada sujeto (por ejemplo si la prueba se requiere para obtener un empleo, o para obtener el carnet de conducir).
     
  • De sus características de personalidad, que le hacen ser precavido o imprudente en ciertas situaciones.
     
  • Etc.
     

Las diferencias personales son muy grandes, y por ello los criterios de respuesta son muy variables. De manera que varios sujetos pueden tener la misma sensibilidad y diferir sólo en el criterio de decisión de la respuesta. A nosotros, al tratar de evaluar la sensibilidad de un sistema sensorial, no nos interesan tanto las características de personalidad, motivaciones, experiencias previas, deseos, actitudes, expectativas, etc., sino que estamos interesados en evaluar la detectabilidad o discriminabilidad de los estímulos por parte de un determinado sentido.

RESUMIENDO lo hasta aquí dicho, en la TDS:

  • Se cuestiona la validez del concepto de umbral concebido como 'barrera neural'.
     
  • Se utiliza una sola intensidad del estímulo y no varía como ocurría en los métodos psicofísicos anteriormente descritos.
     
  • Además de la sensibilidad (como en la Psicofísica clásica), también se considera que influye en la respuesta el criterio de decisión de la misma.
     
  • Se considera la presencia de la señal, pero también la presencia del ruido, de modo que podemos percibir y, por tanto, pueden existir ensayos:
    • En los que aparezca sólo el ruido (R).
       
    • En los que aparezca el ruido + la señal (SR).
  • En cada ensayo el sujeto puede responder SI o NO (respuesta dicotómica).
     

Sintéticamente, la situación de prueba en la TDS podemos resumirla en una tabla de doble entrada como la que sigue a continuación:



 
FIGURA 19.



Los dos tipos de ensayos (R ó SR) combinados con los dos tipos de respuesta (SI ó NO) dan lugar a cuatro resultados identificables, a los que denominaremos:

AC= Aceptaciones Correctas: respuestas afirmativas ante ensayos SR (Acierto).

FA= Falsas alarmas (o falsas detecciones): respuestas afirmativas ante ensayos R (Error).

OM= Omisiones: respuestas negativas ante ensayos SR (Error).

RC= Rechazos Correctos: respuestas negativas ante ensayos R (Acierto).

Suponiendo que realizamos X ensayos SR, si de éstos hay 'n' de AC, el complementario será el número de OM.

Lo mismo ocurre con los ensayos R, si conocemos el número de FA, el complemento hasta R es el número de RC.

/ Por tanto, la TDS sólo utiliza los AC y las FA para obtener una medida, relativamente pura de la sensibilidad del sistema sensorial y que es independiente del criterio de decisión de respuesta. A esta medida de la sensibilidad se le llama parámetro d' o 'detectabilidad' o 'discriminabilidad' de la señal'.



FIGURA 20.



/ El criterio de respuesta también puede ser calculado y se le denomina parámetro b o, simplemente, criterio.



FIGURA 21.



En RESUMEN, la TDS permite evaluar separadamente la sensibilidad y el criterio de decisión de la respuesta. Por consiguiente, cuando interese esta separación al investigador, la metodología apropiada a aplicar será la TDS. En la Figura 4 se hallan representadas: la distribución de la señal (SR), la del ruido (R), la media de la distribución de la señal XSR y del ruido XR, el parámetro d' y el parámetro b. En la Figura 5, se muestra sobre las distribuciones de las respuestas dadas por el sujeto a la señal (SR) y al ruido (R), las proporciones (áreas bajo la curva) de AC, FA, OM y RC.

El procedimiento de cálculo de los parámetros de la TDS se fundamenta en la Teoría de la Decisión Estadística y en sus orígenes fue una consecuencia de las necesidades en el campo de la ingeniería de Telecomunicaciones.

El parámetro de sensibilidad (d') se obtiene calculando la diferencia entre la media de la distribución de FA y la media de la distribución de AC, expresada en puntuaciones típicas (Z): d'= ZmFA - ZmAC



FIGURA 22.



El parámetro b (criterio de decisión de respuesta) se obtiene mediante el cociente entre la ordenada del valor típico (Z) correspondiente a la proporción de AC y la ordenada del valor típico correspondiente a la proporción de FA.



FIGURA 23.

 



FIGURA 24.



/ Para comprender la TDS es preciso tener claras dos ideas:

1] Cualquiera que sean las condiciones que influyen en el criterio de respuesta de una persona, influirán de forma similar tanto en el número de AC como en el número de FA. Así:

  • Si el criterio es liberal (indulgente o laxo), implicará una alta proporción de AC, pero también una alta proporción de FA.
     
  • Si el criterio es conservador ( o estricto), implicará una reducción de las FA, pero también de las AC.
     

2] La proporción de AC excederá a la proporción de FA en la misma cuantía que el sujeto sea más sensible a la señal. Este exceso de AC (diferencia AC-FA) puede reflejar: la fuerza de la señal, la sensibilidad del sujeto, o ambas cosas a la vez.

10.1 LAS CURVAS COR (curva Característica Operativa del Receptor):

Cuando el experimentador varía sistemáticamente las probabilidades a priori de aparición de la señal y del ruido, o motiva a los sujetos de una determinada forma, la relación entre las proporciones de AC y FA definen una curva exponencial conocida con el nombre de curva COR.

Los puntos de esta curva vienen determinados por los cambios de criterio adoptados por el sujeto, como consecuencia de las variaciones citadas. La convexidad de esta curva, con respecto a la diagonal derecha, indican la variación en el parámetro de discriminabilidad (d') de los estímulos. De manera que aumentará la d' en la medida que la curva se vuelva más convexa



FIGURA 25.



* Veamos como se construye una curva COR:

- Trazamos un cuadrado en papel milimetrado y trazamos la diagonal derecha.

- En el eje de abscisas ponemos las proporciones de FA (de 0 hasta 1).

- En el eje de ordenadas colocamos las proporciones de AC (de 0 hasta 1).

Para representar la posición de un sujeto en el gráfico tomamos como coordenadas el par (FA, AC) y representamos el criterio de este sujeto, por ejemplo, como C1. Tras aplicar la prueba al mismo sujeto en diferentes condiciones, cogemos sus proporciones (FA,AC) e igualmente representamos estas coordenadas, denominándole por ejem. C2. Y así sucesivamente, con una tercera aplicación de la prueba, al mismo sujeto en otras condiciones, hallaremos el criterio C3. Finalmente, si unimos estos tres puntos (C1, C2 Y C3), obtendremos una curva COR del sujeto, en la que la sensibilidad del sujeto será siempre la misma, variando sólo el criterio de decisión de la respuesta (b).

En resumen, para cada criterio de respuesta de un sujeto (b) obtenemos un punto, cuyas coordenadas son [P(FA), P(AC)].

Para interpretar el parámetro d' (discriminabilidad de la señal), conviene tener en cuenta las siguientes consideraciones:

Si los sujetos respondiesen al azar, entonces P(AC) y P(FA) resultarían aproximadamente iguales (si el número de ensayos es sufiente), teniendo en cuenta que la probabilidad de acertar fuese la misma que la de fallar. Por consiguiente los puntos de estos sujetos se situarían en la diagonal principal, es decir, se obtendría que d'=0, lo que implicaría que no discriminan o detectan esta señal y responden aleatoriamente. O dicho en otras palabras, que no son sensibles a la diferencia entre R y SR.

Sin embargo, cuanta más distintividad exista entre SR y R (más separación entre las distribuciones), la detectabilidad (d') aumentará:



FIGURA 26.



Cuanta menos distintividad exista entre SR y R (más solapamiento entre las dos distribuciones), la detectabilidad disminuirá.



 
FIGURA 27.