Automatische Verfahren zur Bestimmung der Hörschwelle Christian Kaernbach Institut für Allgemeine Psychologie Universität Leipzig

klassische Audiometrie bewährtes Diagnostikon preiswert, unaufwendig flexibel einsetzbar, auch bei Patienten mit Kommunikationsproblemen und motorischen Störungen Versuchsleitereffekte, Kriterienproblem

Versuchsleitereffekte bewährtes Diagnostikon preiswert, unaufwendig flexibel einsetzbar, auch bei Patienten mit Kommunikationsproblemen und motorischen Störungen Der „kluge Hans“ bei einer Vorführung Der Besitzer, Wilhelm von Osten war fest von der Leistung des Pferdes überzeugt. Oskar Pfungst löste 1907 das Rätsel: das Pferd reagierte auf unwillentlich gegebene nonverbale Signale Versuchsleitereffekte, Kriterienproblem

Receiver Operating Characteristics Kriterienproblem Receiver Operating Characteristics bewährtes Diagnostikon preiswert, unaufwendig flexibel einsetzbar, auch bei Patienten mit Kommunikationsproblemen und motorischen Störungen Bei Ja/Nein-Aufgaben ist die Wahr- scheinlichkeit für die Antwort „Ja“ vom Kriterium abhängig Versuchsleitereffekte, Kriterienproblem

Automatische Verfahren Gustav Theodor Fechner (1801-1887) 3 Verfahren zur Schwellenmessung (1860) Herstellungsverfahren Konstanzverfahren Grenzverfahren Georg von Békésy (1899-1972) simple up-down (1946) erstes adaptives Verfahren Signal- stärke Wahrnehm- barkeit 100% +  10 Versuche 20 Versuche 30 Versuche 20 Versuche +  + + p(+) = 50% +   +  + 0% Zeit

Kriterienfreie Verfahren Problem mit Ja/Nein-Aufgaben: (Békésy, Herstellung, manuell, z.T. auch Konstanz- und Grenzverfahren) Kriterium für Antwort „Ja“ variabel  „kriterienfreie“ Aufgaben z.B. 2IFC (2-Intervals Forced-Choice, Paarvergleich) 2AFC: „kurzer oder langer Ton?“ (2-Alternatives Forced-Choice) Treffer: 50% (Zufall) – 100% (perfekt)

Kriterienfreie adaptive Verfahren Gustav Theodor Fechner (1801-1887) 3 Verfahren zur Schwellenmessung (1860) Herstellungsverfahren Konstanzverfahren Grenzverfahren Georg von Békésy (1899-1972) simple up-down (1946) erstes adaptives Verfahren Verfahren für forced-choice Aufgaben parameter estimation by sequential testing (Taylor, 1967) maximum likelihood Methoden transformed up-down (Levitt, 1971) Verfahren für forced-choice Aufgaben Lösbarkeit (Paarvergleich) Signal- stärke Wahrnehm- barkeit 100% weighted up-down (Kaernbach, 1991) p(+) = 79% +  3-down 1-up, 3-step +  +  ? p(+) = 50% p(+) = 75% ? p(+) = 71% +  2-down 1-up, 2-step unforced weighted up-down (Kaernbach, 2001) ? timeout 50% 0% Zeit

Kriterienfreie adaptive Verfahren Ja/Nein-Aufgaben: simple up-down ja:  nein:  richtig:  falsch:  Paarvergleiche: weighted up-down unforced weighted up-down richtig:  ???: falsch:   3 „schlechte“ 4 VPn (2+2) nach Training 6 Versuchspersonen 3 „gute“

Kriterienfreie adaptive Verfahren Ja/Nein-Aufgaben: simple up-down ja:  nein:  richtig:  falsch:  Paarvergleiche: weighted up-down unforced weighted up-down richtig:  ???: falsch:   Wiederholte Schwellenmessungen mit Versuchspersonen: simple up-down ist nicht reliabel. Bestenfalls geeignet für trainierte/begabte VPn. Beide weighted up-down Verfahren sind reliabel. unforced weighted up-down ist etwas genauer, und deutlich komfortabler als (forced) weighted up-down. Der Vorteil (Genauigkeit, Komfort) von unforced weighted up-down ist besonders deutlich bei untrainierten VPn.

Vergleich verschiedener Methoden WS 98/99: 88 Studenten absolvieren in 6 Wochen je 6 Audiogramme (3 Methoden je 2-mal). (1 Audiogramm = 14 Meßwerte) manuelle Audiometrie 2 stud. Versuchsleiter, je 1 Woche Instruktion BWK Leipzig autom. Grenzverfahren wie implementiert im von Auritec gestellten Audiometer unforced weighted up-down 2 Alternativen: kurzer oder langer Ton? mit Heuristiken

Vergleich verschiedener Methoden WS 98/99: 88 Studenten absolvieren in 6 Wochen je 6 Audiogramme (3 Methoden je 2-mal). (1 Audiogramm = 14 Meßwerte) Fehler [dB] Abbrüche von 176 Dauer [min] manuelle Audiometrie autom. Grenzverfahren unforced weighted up-down 5.88 5.97 5.25 22 2 5 12+3

Zeit - Fehler - Ausgleich WS 99/00

Schlußfolgerungen weitere Arbeiten Automatische adaptive Verfahren sind geeignet, zuverlässig Audiogramme zu ermitteln. Heuristiken können dabei unplausible Meßwerte detektieren. Vorteile: kriterienfrei unabhängig vom Versuchsleiter spart Versuchsleiterzeit Nachteil: erhöhter Zeitaufwand für Patienten weitere Arbeiten Heuristiken optimieren Zeitaufwand reduzieren  < 10 min Test mit Patienten

Dank Raphael Hüfner Susanne Lamm Frank Neutzler Thomas Rigotti Auritec Hamburg GmbH