Pythonで心理学実験・分析

心理学実験プログラム・分析スクリプトをPythonコードから作っていきます．

1. 目次

1.1. 導入

PythonとPsychoPyの基本的な使い方です．

• 1.1.0. Pythonとは
• 1.1.1. Pythonの基本
• 1.1.2. 心理学実験のための知識
• 1.1.3. PsychoPyの主な機能

1.2. 実験

Stroop課題を作ります．

• 1.2.1. 実験の下書きを作る
• 1.2.2. 実験プログラムを清書する

1.3. 分析

Stroop課題の結果 (ダミー) を分析します．

• 1.3.1. 前処理
• 1.3.2. 1要因分析
• 1.3.3. 2要因分析
• 1.3.4. Rとの連携

1.4. Appendix

• 実験・分析でよく使う操作

2. インストールするもの

2.1. Anaconda

**Anaconda**をインストールしておいてください．
Anacondaとは分析環境が全て整ったPythonみたいなものです．
(雑に言えばHAD付きExcelとか，PsychToolBox付きMatlabみたいなもの)．

実験作成と分析には，AnacondaについてくるJupyter Notebookという開発環境を使います．

なお，AnacondaはPython2版とPython3版があります．Python2版にしましょう．
(本当はPython3版がおすすめですが，2系でなければPsychoPyが動きません)

• Anaconda for Windows
• Anaconda for Mac

2.2. 日本語フォント

チュートリアルでは日本語刺激呈示のためにIPAexフォントを使います．次のようにしてインストールしましょう．

• ページ下段，"IPAexゴシック"のzipファイルをダウンロードしてください．
• 次に，zipを展開し，中の"ipaexg.ttf"にフォントパスを通してください．
  • Windows: ファイルを右クリックしたらインストールできます．
  • Mac: ファイルを~/Library/Fontsの中にコピペします．

また，このフォントを作図にも使いたい場合，以下のように設定します (分析はRで，という人は読み飛ばしてください)．

• 「Anaconda2」があるディレクトリに移動します．
• 「.matplotlib」というディレクトリに移動します (なければ作ってから入ります)．
• 「matplotlibrc」というファイルを作成し，「font.family : IPAexGothic」と書き保存します．

2.3. ANOVA君

Pythonでは分散分析ができません．したがってRを呼び出してANOVA君を使うのが良いと思います．

3. Jupyter Notebookの設定

3.1. 動作確認

Jupyter Notebookを起動できるかどうか確認してください．

• Windowsなら，以下の2つのいずれかの方法で起動できます．
  1. スタートメニューの中の「Jupyter Notebook」をクリックします (環境によっては落ちるかも)．
  2. スタートメニューの中の「Anaconda Navigator」を開き，「Jupyter Notebook」をクリックします．
• Macなら，以下の2つのいずれかの方法で起動できます．
  1. ターミナルを開き，「jupyter notebook」を入力します (ターミナルが使える人はこっちを使ったほうが絶対楽です)．
  2. 「Anaconda Navigator」を開き，「Jupyter Notebook」をクリックします．

うまく起動すると，ブラウザが立ち上がり，以下のような画面が表示されます．

なお，Jupyter Notebookはウイルスバスターに引っかかって起動しない場合があります．その場合，Anaconda2フォルダを監視の例外設定に追加してください．

3.2. 追加設定

WindowsユーザーはAnaconda Promptを起動してください．
Macユーザーはターミナルを起動してください．

その後，以下を入力してください．

python -m ipykernel install --user
pip install pyglet pygame psychopy configobj

• 1行目はとりあえず，jupyter notebookを使えるようにする魔法の呪文ということで．気になる人は調べてみてください．
• pipはPythonのパッケージ管理ツールです．
• PsychoPyと一緒にインストールしたPygletとPygameは，PsychoPyが裏で動かしている描画ライブラリです．
• configobjはPsychoPyの一部のモジュールの使用に必要なので入れています．
• ここらへんのインストール方法は様々です．pipの代わりにcondaを使っても，また併用しても良いと思います．
• もし今後，プログラム実行時にNo module named '◯◯'が表示された場合，大抵はpip install ◯◯で解決します．
  • pip install時の名前とインポート時の名前が異なる場合もありますが，ググればすぐにpip installすべきパッケージ名が分かるはずです．

4. Rとの連携

せっかくJupyterでRが使えるのでざっくり説明します (参考)

Rを開いて，以下を実行してください．ただし，実行前に後述の注意書きを読んで下さい．

install.packages(c('repr', 'IRdisplay', 'evaluate', 'crayon', 'pbdZMQ', 'devtools', 'uuid', 'digest'))
devtools::install_github('IRkernel/IRkernel')
IRkernel::installspec()

4.1. 注意点 (Windows)

1. https://cran.ism.ac.jp/ から「Download R for Windows」を開き，baseとRtoolsをダウンロードしインストールしておいてください．
2. Rは管理者権限で開いてください

4.2. 注意点 (Mac)

1. https://cran.ism.ac.jp/ から「Download R for Mac」を開き，最新のpkgをダウンロードしインストールしてください．
2. Rはターミナルから開いてください，

うまくいけば，Jupyter Notebook右上「New」からRが選択できるようになっているハズです．

5. ハマりどころ

呈示したウィンドウが「応答なし」になる

• 無視して良いです．ちゃんと刺激は呈示されます．

出力ファイルをExcelで開くと文字化けする

Excelは何故かShift-JISでファイルを開こうとします．以下のいずれかの方法で対策してください．

1. Excelは使わない．
2. df.to_csv(filename, encoding='Shitf-JIS')のように，ファイル出力時のエンコーディングを変える．
   • Excelで分析したいなら一番楽．
   • この対策をとった場合，RやPythonでcsvを読む際にエンコーディングを指定する必要がある．
3. Excelを開いて，データ -> 外部データの取り込み -> テキストファイルで，UTF-8を選択して開く．

時間制御が不安

正確な時間制御が必要な場合，呈示時間ではなく呈示フレーム数で指定すれば良いです．例えば60Hzのディスプレイで，

for i in range(6):
    something_to_draw.draw()
    win.flip()

は，

win.flip()
core.wait(0.1)

と同じ (しかし正確な) 挙動になります．win.flip()は「次のフレームで，予め描画しておいた刺激を呈示する」ので，6回実行すると必ず6フレーム (= 100ms) 呈示になります．

No module named ◯◯とエラーが出る

単にそのモジュールが入ってないだけです．pip install ◯◯で大抵解決します

UnicodeDecodeError

つらい．原因は色々です．よくあるのは，

• ログインユーザー名に全角文字が混じっている．
• ファイルパスに全角文字が混じっている．「Desktop/experiments/実験1/main.py」の場合もアウト．"実験1"を"exp1"等に修正しましょう．
• from __future__ import unicode_liseralsしてない．