精神時間表

在典型的反應時間範式中的加工階段的表示

精神時間表是對認知任務的處理速度或反應時間的科學研究,以推斷精神操作的內容,持續時間和時間測序。反應時間(RT;也稱為“響應時間”)是通過刺激發作和個人對基本認知任務(ECT)的響應之間經過的時間來衡量的,這些任務是相對簡單的感知運動任務,通常在實驗室環境中進行。精神計時術是人類實驗認知差異心理學的核心方法論範式之一,但在心理生理學認知神經科學行為神經科學方面也經常進行分析,以幫助闡明人類註意,注意力和決策的生物學機制和其他物種。

精神時間表使用對感官刺激的時間和隨後的行為反應之間的時間測量,以研究神經系統中信息處理的時間過程。響應時間(如均值和方差)的分佈特徵被認為是處理速度和效率的有用指數,表明個人可以執行與任務相關的心理操作的速度。行為響應通常是按鈕按下,但是經常使用眼睛運動,聲音反應和其他可觀察的行為。人們認為反應時間受到白質信號傳遞速度以及新皮層灰質的處理效率的約束。

在心理學研究中使用精神計時率的使用範圍很大,包括人類聽覺和視覺系統中信息處理的名義模型,以及差異心理學主題,例如RT在人類認知能力,衰老和A中的個體差異在RT中的作用各種臨床和精神病結果。精神時間表的實驗方法包括主題,例如對聲音和手動潛伏期的實證研究,視覺和聽覺的關注,時間判斷和整合,語言和閱讀,運動時間和運動響應,感知和決策時間,記憶以及主觀時間感知。關於從RT繪製的信息處理的結論通常是考慮到任務實驗設計,測量技術的局限性和數學建模的結論。

歷史和早期觀察

雷內笛卡爾(RenéDescartes)的疼痛途徑的插圖(人類論著)1664。

人類對由生物界面(例如神經)介導的外部刺激的反應的概念幾乎與科學本身的哲學學科一樣古老。像雷內·笛卡爾(RenéDescartes)這樣的啟蒙思想家提出,例如,對疼痛的反射反應是由某種纖維攜帶的(當今被認為是神經系統的一部分)攜帶到大腦的,然後將其作為當作作為主觀經驗的處理疼痛。但是,笛卡爾和其他人瞬間認為這種生物刺激反應反射是瞬間發生的,因此不受客觀的測量。

人類反應時間作為科學變量的第一個文獻將在幾個世紀後出現,這是由於天文學領域引起的實際關注。 1820年,德國天文學家弗里德里希·貝塞爾(Friedrich Bessel)將自己應用於錄製出色的過渡的準確性問題,這通常是通過使用節拍器的滴答來估計一顆星星通過望遠鏡髮際線的時間來完成的。貝塞爾(Bessel)在多個天文學家的記錄之間注意到了這種方法下的時序差異,並試圖通過考慮這些定時差異來提高準確性。這導致各種天文學家尋求方法來最大程度地減少個人之間的差異,這些差異最終被稱為天文學時機的“個人方程式”。英國統計學家卡爾·皮爾森(Karl Pearson)詳細探討了這種現象,他設計了最早的測量儀器之一。

一種用於通過“個人方程”來測量反應時間的早期設備

純粹是對反應時間性質的心理詢問,發生在1850年代中期。心理學作為一種定量的實驗科學在歷史上被認為主要分為兩個學科:實驗性和差異心理學。精神時間表的科學研究是科學心理學的最早發展之一,早在1800年代中期就進行了該部門的縮影,當時的科學家(例如Hermann von von HelmholtzWilhelm Wundt)等科學家設計了反應時間任務,以嘗試測量措施。神經傳播的速度。例如,Wundt進行了實驗,以測試使用Kymograph的情緒挑釁是否影響脈搏和呼吸率。

弗朗西斯·加爾頓爵士(Francis Galton)爵士通常被認為是差異心理學的創始人,該心理學旨在確定和解釋個人之間的心理差異。他是第一個使用嚴格的RT測試的人,其明確的意圖是確定人類心理和行為特徵的個體差異的平均值和範圍。加爾頓假設智力的差異將反映在感覺歧視和對刺激的響應速度的變化中,並且他建造了各種機器來測試其不同度量的措施,包括視覺和聽覺刺激。他的測試涉及從倫敦公眾中選擇10,000多名男性,婦女和兒童。

Welford(1980)指出,人類反應時間的歷史研究廣泛關註五個不同的研究問題,其中一些發展為當今仍在使用的範式中。這些領域被廣泛描述為感官因素,響應特徵,製備,選擇和有意識的伴奏。

感官因素

早期的研究人員指出,改變刺激的感覺質量影響了反應時間,其中提高刺激的感知顯著性傾向於減少反應時間。這種差異可以由許多操縱帶來,其中一些將在下面討論。通常,通過操縱感覺因子產生的反應時間變化可能更多是外圍機制差異而不是中心過程。

刺激的強度

數學上最早的嘗試模擬刺激質量對反應時間持續時間的影響的嘗試之一是觀察結果,即增加刺激的強度傾向於產生較短的響應時間。例如, HenriPiéron (1920)提出了公式,以建模一般形式的這種關係:

,

在哪裡代表刺激強度, 代表還原的時間值, 代表不可約的時間值,並且表示在感官和條件之間有所不同的可變指數。該公式反映了這樣的觀察結果,即隨著刺激強度的增加,反應時間將減少 ,這代表了理論下限,以下是人類生理無法有意義的工作。

在1930年代初期,發現刺激強度對減少RT的影響是相對的,而不是絕對的。這種現象的最早觀察之一來自卡爾·霍夫蘭(Carl Hovland)的研究,卡爾·霍夫蘭(Carl Hovland)證明了一系列位於不同焦距距離的蠟燭,刺激強度對RT的影響取決於先前的適應水平。

除了刺激強度外,還可以通過增加RT任務中提出的刺激的面積持續時間來實現不同的刺激強度(即,每單位時間的“刺激量”)。在早期研究中記錄了這種效果的響應時間,以通過改變味蕾的區域來檢測味覺刺激,以及視覺刺激的大小作為視野中的面積,以改變味蕾。同樣,發現反應時間任務中可用的刺激持續時間會產生對視覺和聽覺刺激的反應時間稍快,儘管這些效果往往很小,並且在很大程度上是由於對感覺受體的敏感性。

感官方式

在反應時間任務中施用刺激的感覺方式高度取決於傳入的傳導時間,狀態變化特性以及我們不同感官固有的感覺歧視的範圍。例如,早期的研究人員發現,聽覺信號能夠在8-10毫秒內達到中央處理機制,而視覺刺激往往需要20-40毫秒。動物的感官在快速改變狀態的能力上也有很大差異,某些系統幾乎可以立即改變,而另一些系統也可以慢得多。例如,控制一個人在空間中位置的感知的前庭系統比聽覺系統更慢。給定意義的感覺歧視的範圍在感覺方式內部和跨感覺方式上也有很大變化。例如,Kiesow(1903)在反應時間的味道任務中發現,人類受試者對舌頭上的鹽的存在比糖的鹽更敏感,而在鹽中反映了鹽的速度超過100毫秒,而不是對糖。

響應特徵

早期研究反應特徵對反應時間的影響主要與影響反應速度的生理因素有關。例如,特拉維斯(Travis,1929年)在一個鑰匙壓力的RT任務中發現,75%的參與者傾向於將延伸手指的常見震顫率的下降融合在一起,每秒大約是每秒8- 12個震顫。響應刺激的關鍵。這種趨勢表明,響應時間分佈具有固有的周期性,並且給定的RT受到徵求響應的震顫週期的影響。隨後在1900年代中期的後續工作進一步支持了這一發現,表明當刺激在震顫週期的頂部或底部附近呈現刺激時,響應的變化較小。

預期的肌肉張力是早期研究人員作為反應時間預測指標的另一個生理因素,其中肌肉張力被解釋為皮質喚醒水平的指數。也就是說,如果生理喚醒狀態在刺激發作時較高,那麼較高的肌肉張力會促進更快的反應。如果喚醒較低,則較弱的肌肉張力可以預測較慢的反應。然而,由於信噪比受損,也發現過多的喚醒(因此肌肉張力)會對RT任務的性能產生負面影響。

與許多感覺操作一樣,像RT的預測指標一樣,這種生理反應特徵在很大程度上在中央處理之外,這將這些影響與製劑的影響區分開來,以下討論。

準備

早期計時研究首先提出的另一個觀察結果是,刺激出現之前的“警告”跡象通常導致反應時間較短。在這項基礎工作中被稱為“預期”的短暫警告期,以簡單的RT任務來衡量,因為警告和示出刺激的示意之間的間隔長度。預期在精神時間表研究中的長度和變異性的重要性首先在1900年代初觀察到,並且在現代研究中仍然是一個重要的考慮因素。如今,它在現代研究中反映在使用刺激呈現之前的變量前膜的研究中。

可以用公式簡單地概括這種關係:

在哪裡是與任務相關的常數表示在任何給定時間出現刺激的可能性。

在簡單的RT任務中,在一系列試驗中持續約300毫秒的恆定前膜往往會對給定的個體產生最快的響應,並且隨著前部的響應延長,響應延長了,這種效果已被證明是數百秒鐘的前期。 。如果以相等的頻率表示可變間隔的前隔離,但隨機順序顯示,當間隔較短時,RT往往會產生較慢的RT,並且在均值中的平均值較短,並且在大於平均值時可以更快或更慢。無論是保持恆定還是可變,較少300毫秒的前膜可能會產生延遲的RT,因為警告的處理可能沒有時間在刺激到來之前完成。這種類型的延遲對串行組織的中央處理問題具有重要意義,這是一個複雜的主題,在這項基礎工作之後,在本世紀受到了很多經驗的關注。

選擇

早期可能的選項數量被認為是響應時間的重要決定因素,反應時間延長是可能的信號數量和可能的響應的函數。

Franciscus Donders (1869)是第一位認識到響應選擇重要性的科學家。 Donders發現簡單的RT比識別RT短,並且選擇RT比兩者更長。 Donders還設計了一種減法方法,以分析進行心理操作所花費的時間。例如,通過從Choice RT中減去簡單的RT,可以計算建立連接需要多少時間。該方法提供了一種研究簡單感知運動任務的認知過程的方法,並構成了後續發展的基礎。

儘管Donders的工作為未來的心理時間表測試研究鋪平了道路,但並非沒有缺點。他的插入方法通常稱為“純插入”,是基於以下假設:將特定複雜的要求插入RT範式不會影響測試的其他組成部分。這個假設 - 對RT的增量效應是嚴格的添加劑 - 無法堅持以後的實驗測試,這表明插入能夠與RT範式的其他部分相互作用。儘管如此,Donders的理論仍然令人感興趣,他的想法仍在某些心理學領域中使用,這些領域現在擁有統計工具可以更準確地使用它們。

有意識的伴奏

對意識的內容的興趣是對旺德和其他結構主義心理學家的早期研究的代表,這在很大程度上不受歡迎,這是1920年代的行為主義的出現。然而,在反應時間中對有意識伴奏的研究是1800年代末和1900年代初的重要歷史發展。例如,旺德(Wundt)和他的同事奧斯瓦爾德·庫爾普(OswaldKülpe)經常通過要求參與者描述在此類任務上表現過程中發生的有意識過程來研究反應時間。

測量和數學描述

來自標準反應時間範式的計時測量是刺激發作和運動反應之間經過的時間的原始值。這些時間通常以毫秒(MS)為單位進行測量,被認為是比率量表測量值相等的,並且是真實的零。

計時任務上的響應時間通常與五類的測量有關:針對給定人員或任務條件的許多單個試驗的響應時間的中心趨勢,通常由算術平均值捕獲,但偶爾是由中位數捕獲的,較少常見的模式;個體內的可變性,任務條件內或跨任務中各個響應的變化偏斜,對反應時間分佈的不對稱度量的衡量;斜率,跨不同類型或複雜性任務的平均RT之間的差異;以及準確性或錯誤率,給定人員或任務條件的正確響應的比例。

對簡單反應時間任務的人類響應時間通常為200 ms的階。在此短暫時間內發生的過程使大腦能夠感知周圍的環境,確定感興趣的對象,對對像做出響應的措施,並發布電動機命令以執行運動。這些過程涵蓋了感知和運動的領域,涉及感知決策和運動計劃。許多研究人員認為,有效響應時間試驗的下限位於100至200毫秒之間,這可以被認為是生理過程(例如刺激感知和運動反應)所需的最短時間。響應速度比這通常是由於“預期響應”而產生的,其中該人的運動響應已經進行了編程,並且在刺激開始之前正在進行中,並且可能不會反映感興趣的過程。

在兩項任務上進行反應時間(MS)試驗的密度圖和中心趨勢,證明了RT數據的典型偏斜分佈

響應時間的分佈

任何給定個體的反應時間試驗始終是非對稱分佈的,並偏向右側,因此很少遵循正常(高斯)分佈。典型的觀察到的模式是,平均RT始終比中值RT更大,並且中值RT將比分佈的最大高度(模式)更大。這種標準模式的最明顯原因之一是,雖然任何數量的因素都可以擴展給定試驗的響應時間,但在生理上不可能在給定試驗中縮短RT超過人類感知的限制(通常認為在100 -200毫秒之間),在試驗期間,在邏輯上也不可能為負。

擴展個人RT分佈的右尾的可變性原因之一是暫時的注意力失誤。為了提高單個響應時間的可靠性,研究人員通常要求受試者進行多個試驗,從中可以計算出“典型”或基線響應時間的度量。將原始響應時間的平均值用於表徵典型響應時間的有效方法,而替代方法(例如對整個響應時間分佈進行建模)通常更合適。

已經開發了許多不同的方法來分析RT測量值,特別是在如何有效地處理構成異常值,數據轉換,測量可靠性速度準確性權衡,混合模型,卷積模型,相關比較和相關比較以及相關比較以及相關比較的問題和問題中如何有效地處理問題。定時響應中隨機變化的數學建模。

希克定律

We Hick(1952)的數據展示了希克定律:兩個參與者(紅色和藍色)的反應時間與響應選項數量之間的關係。

在Donders對RT持續時間的影響的早期觀察基礎上, We Hick (1952)設計了一個RT實驗,該實驗提出了一系列九個測試,其中n種同樣可能的選擇。該實驗根據任何給定試驗期間的可能選擇數來測量受試者的RT。希克(Hick)表明,個人的RT隨著可用選擇的函數或涉及的“不確定性”的函數增加了恆定量,而下一個反應刺激將出現。不確定性在“位”中衡量,這些信息被定義為信息理論中不確定性降低一半的信息數量。在希克的實驗中,發現RT是可用選擇數量( n )的二進制對數的函數。這種現象稱為“希克定律”,據說是對“信息獲取率”的衡量標準。法律通常由公式表示:

,

在哪裡代表函數的截距和斜率的常數,以及是替代品的數量。詹森盒子是希克定律的最新應用。希克定律在營銷中具有有趣的現代應用,餐廳菜單和網絡界面(除其他事項)都利用了其努力實現速度和易於使用的原則。

漂移擴散模型

用於在兩項選擇任務中模擬反應時間的漂移擴散率的圖形表示

漂移擴散模型(DDM)是一種定義明確的數學公式,可以解釋在(通常是兩項選擇)反應時間任務中試驗中觀察到的響應時間和準確性方差。該模型及其變體通過將反應時間試驗劃分為非決策殘留階段和隨機的“擴散”階段來解釋這些分佈特徵,並在其中產生了實際的響應決策。反應時間在試驗中的分佈取決於基本“隨機行走”成分神經元中的證據積累的速率。漂移速率(V)是在存在這種隨機噪聲的情況下該證據積累的平均速率。決策閾值(a)表示決策界限的寬度或做出響應之前所需的證據量。當累積證據到達正確或不正確的邊界時,試驗終止了。

標準反應時間範例

詹森盒子的虛擬渲染。主頁按鈕在陣列的下部中心描繪。當特定的LED燈照明時,參與者被告知將手指從主頁按鈕移至八個額外的響應按鈕之一。這會產生幾種參與者響應時間(RT)的衡量標準。

現代計時研究通常會在以下一個或多個反應時間任務範例的一個或多個類別上使用變化,在所有情況下,這些範式範圍均不必相互排斥。

簡單的RT範式

簡單的反應時間是觀察者對刺激的存在響應所需的運動。例如,可能會要求受試者在出現燈光或聲音後立即按下按鈕。大學年齡個體的平均RT是檢測聽覺刺激的約160毫秒,大約190毫秒來檢測視覺刺激。

在北京奧運會上的短跑運動員的平均RT為男性為166毫秒,女性的平均RT為169毫秒,但是在1,000次開始中,他們可以分別達到109毫秒和121毫秒。這項研究還得出結論,較長的女性RT可以是所使用的測量方法的工件,這表明由於墊子上壓力不足,起始塊傳感器系統可能會忽略女性假啟動。作者建議補償這一閾值將提高女性跑步者的虛假啟動檢測準確性。

IAAF有一個有爭議的規則,即如果運動員以不到100毫秒的速度移動,那是一個錯誤的開始,並且他或她可能(自2009年以來,甚至必須被取消) - 即使2009年進行了IAAF委託研究,指示的頂級短跑運動員有時能夠在80-85毫秒內做出反應。

識別或進行/禁止範式

識別go/no-go rt任務要求當出現一種刺激類型時,主體按下按鈕並在出現另一種刺激類型時拒絕響應。例如,當出現綠燈時,可能必須按下按鈕,並且在出現藍光時不響應。

歧視範式

歧視RT涉及比較同時呈現的視覺顯示對,然後按兩個按鈕之一,根據該按鈕,在某種程度上,顯示器顯得更明亮,更長,更重或更大。歧視RT範式分為三個基本類別,涉及刺激,這些刺激是同時,順序或連續地給予的。

社會心理學家Leon Festinger構想的同時歧視RT範式的一個經典示例中,同時向參與者並排顯示了兩條不同長度的垂直線。要求參與者盡快識別右側的線比左側的線更長還是短。其中一條線將在試驗中保留恆定的長度,而另一個線路的範圍為15個不同的值,每個值都在整個會話中呈現相等的次數。

成功或連續地施用刺激的第二種歧視範式的一個例子是1963年經典的研究,其中為參與者提供了兩個依次提升的重量,並要求判斷第二個參與者是否比第一個重量更重或更輕。

1955年的實驗,要求參與者將一包洗牌的撲克牌分類為兩個樁,這是第三種刺激的歧視RT任務,其中刺激是連續管理的它的背。這種任務中的反應時間通常是通過完成任務所需的總時間來衡量的。

選擇RT範式

選擇反應時間(CRT)任務需要針對每種可能的刺激類別做出不同的響應。在選擇反應時間任務中,要求對幾個不同的信號進行單一響應,認為有四個不同的過程是按順序發生的:首先,感覺器官接收刺激的感覺質量並傳播到大腦;其次,由個人識別,處理和推理信號。第三,做出選擇決定;第四,與該選擇相對應的電動機響應是由動作啟動和執行的。

CRT任務可能是高度可變的。它們可以涉及任何感覺方式的刺激,最通常是視覺或聽覺性質的,並且需要通常通過按鍵或按鈕來指示的響應。例如,如果出現紅燈,如果出現紅燈,則可能會要求對象按下一個按鈕。詹森盒子是一種儀器的一個示例,旨在用視覺刺激和按鍵響應來測量選擇RT。響應標準也可以是發聲的形式,例如stroop任務的原始版本,其中參與者被指示閱讀列表中彩色墨水中印刷的單詞的名稱。對於每個試驗,使用單個刺激對的現代版本,也是多項選擇CRT範式的示例,並響應了人聲。

選擇反應時間的模型與希克定律緊密對準,這將平均反應時間延長,這是更多可用選擇的函數。希克定律可以重新重新制定為:

,

在哪裡表示跨試驗的平均RT, 是一個常數,並且表示包括“無信號”的可能性之和。這說明了以下事實:在選擇任務中,受試者不僅必須做出選擇,而且還必須首先檢測信號是否發生(相當於在原始配方中)。

在生物心理學/認知神經科學中的應用

大腦的區域參與了來自EEG和FMRI研究得出的許多比較任務。代表的區域對應於顯示數字(粉紅色和孵化)符號的效果,與測試號(橙色),手(紅色)和錯誤(紫色)的距離。文章中的圖片:“大腦的時機:精神計時器作為神經科學的工具”。

隨著PETFMRI功能性神經影像學技術的出現,心理學家開始改變其精神計時範圍的功能成像範式。儘管精神( Physio )的後勤師數十年來一直在使用腦電圖測量值,但用寵物獲得的圖像引起了神經科學其他分支的極大興趣,近年來在更廣泛的科學家中普及了精神時間表。精神計時術的使用方式是通過執行基於RT的任務,這些任務通過神經成像來顯示出參與認知過程的大腦部分。

隨著功能磁共振成像(fMRI)的發明,在研究受試者被要求確定出現的數字是否高於或以下是五個時,使用技術與事件相關電位來測量活動。根據Sternberg的加性理論,執行此任務的每個階段都包括:編碼,與五個的存儲表示形式進行比較,選擇響應,然後檢查響應中的錯誤。 fMRI圖像顯示了這些階段在大腦中發生的特定位置,同時執行了這項簡單的精神計時任務。

在1980年代,神經影像學實驗使研究人員通過注射放射性核素並使用正電子發射斷層掃描(PET)來檢測它們來檢測局部大腦區域的活性。同樣,使用了fMRI,這些fMRI檢測到精神計時任務中活躍的精確大腦區域。許多研究表明,有少數大腦區域廣泛分佈,這些區域涉及執行這些認知任務。

當前的醫學評論表明,源自腹側對段區域的多巴胺途徑的信號與改善(縮短)RT密切相關;例如,已經證明,苯丙胺多巴胺能藥物在間隔時間內加快反應,而多巴胺拮抗劑(特別是對於D 2受體)會產生相反的作用。同樣,通過多巴胺轉運蛋白的SPECT成像測量了與年齡相關的多巴胺相關的多巴胺損失,與RT速度緩慢密切相關。

反應時間隨實驗條件的函數

可以通過執行時間來衡量心理操作的假設被認為是現代認知心理學的基礎。為了了解不同的大腦系統如何通過神經系統的信息處理時間來獲取,處理和響應刺激,實驗心理學家經常在不同的實驗條件下將響應時間用作因變量。這種研究精神時間表的方法通常旨在測試理論驅動的假設,旨在解釋所觀察到的RT與某些實驗操縱的感興趣變量之間的觀察到的關係,這通常是精確表達的數學預測。

這種實驗方法與使用計時工具來研究個體差異之間的區別比實踐更概念性,許多現代研究人員整合了來自這兩個領域的工具,理論和模型來研究心理現象。然而,從他們的研究問題以及設計了許多計時任務的目的方面,將這兩個領域區分開來是一個有用的組織原則。用於精神計時的實驗方法已用於研究所有人類共有的多種認知系統和功能,包括記憶,語言處理和生產,注意力以及視覺和聽覺感知的各個方面。以下是對精神天文計算中幾個著名的實驗任務的簡要概述。

斯特恩伯格的內存掃描任務

Sternberg內存掃描任務的示例(圖改編自Plomin&Spinath,2002)

索爾·斯特恩伯格(Saul Sternberg,1966)設計了一個實驗,其中的受試者被告知記住一組短期記憶中的獨特數字。然後給受試者以數字從0-9的數字形式進行探針刺激。然後,該受試者是否在上一組數字中進行探測盡快回答。初始數字集的大小確定了受試者的RT。這個想法是,隨著一組數字的大小,在做出決定之前也增加了需要完成的過程數量。因此,如果受試者在短期內存(STM)中有四個項目,則在編碼來自探針刺激的信息後,受試者需要將探針與內存中的四個項目進行比較,然後做出決定。如果初始數字中只有兩個項目,則只需要兩個進程。這項研究的數據發現,對於添加到數字集中的每個其他項目,將大約38毫秒添加到受試者的響應時間中。這支持了一個主體通過記憶進行詳細搜索而不是串行自我終止搜索的想法。 Sternberg(1969)開發了一種備受改善的方法,用於將RT分為連續或串行階段,稱為添加因子方法。

Shepard和Metzler的心理旋轉任務

心理旋轉任務刺激的示例

Shepard and Metzler(1971)提出了一對彼此相同或鏡像版本的三維形狀。 RT確定它們是否相同是其方向(無論是在圖片平面還是深度)之間的角度差的線性函數。他們得出的結論是,觀察者進行了恆定的精神旋轉以對齊兩個物體,以便可以比較它們。庫珀和謝潑德(Cooper and Shepard,1973)提出了一個正常或反鏡面的字母或數字,並以60度的單位呈直立或以旋轉的角度呈現。受試者必須確定刺激是正常的還是鏡面的。隨著字母從直立(0度)偏離倒置(180度)的方向,響應時間大致增加,然後再次減小直至達到360度。作者得出的結論是,受試者在智力上以最短的直立距離旋轉圖像,然後判斷其是正常的還是鏡子的。

句子驗證

精神時間表已用於確定與理解句子相關的一些過程。這種類型的研究通常圍繞處理四種類型的句子的差異:真實的肯定(TA),錯誤的肯定(FA),假陰性(FN)和真正的負面(TN)。可以用相關的句子呈現圖片,該句子屬於這四個類別之一。然後,主題決定句子是匹配圖片還是不匹配。句子的類型確定在做出決定之前需要執行多少個過程。根據Clark和Chase(1972)和Just and Carpenter(1971)的數據,TA句子比FA,FN和TN句子最簡單,最少的時間。

內存模型

由於某些與精神時間表有關的發現,記憶的分層網絡模型在很大程度上被丟棄了。 Collins和Quillian(1969)提出的可教語言理解者(TLC)模型具有層次結構,表明記憶速度應基於記憶遍歷中的級別數量,以便找到必要的信息。但是實驗結果不同意。例如,一個主題將可靠地回答說,羅賓是鳥比他要回答的要快,儘管這些問題在記憶中獲得了相同的兩個級別,但鴕鳥是鳥。這導致了傳播記憶激活模型的發展(例如,Collins&Loftus,1975),其中內存中的鏈接不是在層次上組織的,而是出於重要性。

波斯納的信件匹配研究

Posner字母匹配任務的示例(圖改編自Plomin&Spinath,2002)

在1960年代後期,邁克爾·波斯納(Michael Posner)開發了一系列匹配的研究,以衡量與識別一對字母相關的幾個任務的心理處理時間。最簡單的任務是物理匹配任務,在該任務中,向受試者展示了一對字母,並且必須確定這兩個字母在物理上是否相同。下一個任務是名稱匹配任務,受試者必須確定兩個字母是否具有相同的名稱。涉及最認知過程的任務是規則匹配任務,在該任務中,受試者必須確定兩個字母呈現的兩個字母是否是元音。

物理匹配任務最簡單。受試者必須對字母進行編碼,將它們相互比較,然後做出決定。在做名字匹配時,任務主體在做出決定之前被迫添加認知步驟:他們必須在確定之前搜索內存以獲取字母的名稱,然後在決定之前對其進行比較。在基於規則的任務中,他們還必須在選擇之前將字母歸類為元音或輔音。執行規則匹配任務所花費的時間比名稱匹配任務長,該任務比物理匹配任務更長。使用減法方法實驗者能夠確定受試者執行與每個任務相關的每個認知過程所花費的大約時間。

反應時間與個體差異的關係

差異心理學家經常研究通過實驗心理學的計時研究建模的信息處理的原因和後果。儘管RT的傳統實驗研究是用RT進行的,作為受實驗操作影響的依賴性措施,但研究RT的差異心理學家通常會保持狀況持續,以確定RT及其與其他心理變量的關係差異。

認知能力

跨越一個世紀的研究人員通常報告了RT與智力度量之間的中等大小相關性:因此,智商較高的個體在RT測試中的趨勢更快。儘管其機械基礎仍在爭論中,但如今的RT和認知能力之間的關係與心理學中的任何現像一樣,是一個良好的經驗事實。 2008年關於反應時間和智力措施之間平均相關性的2008年文獻綜述被認為為-0.24( SD = 0.07)。

關於反應時間和智力措施之間關係性質的性質的實證研究具有悠久的研究歷史,可以追溯到1900年代初,一些早期的研究人員報告說,在五個學生的樣本中,一些早期的研究人員報告了幾乎完美的相關性。對這些初期研究的首次綜述,1933年分析了超過兩十個研究,並發現智力度量與對各種RT任務的更快響應的產生之間存在較小但可靠的關聯。

在21世紀初,研究反應時間和智力的心理學家繼續找到這種關聯,但在很大程度上無法同意一般人群中反應時間與心理智能之間的關聯的真實規模。這可能是由於從大學中選擇了大多數研究的樣本,並且相對於一般人群的精神能力得分異常高。在2001年,心理學家伊恩·J·迪爾(Ian J. Deary)在一系列年齡段的代表人群樣本中發表了第一項關於智力和反應時間的大規模研究,發現心理智能與– 0.31和四個選擇反應時間的簡單反應時間之間存在相關性–0.49。

RT認知能力關係的機械特性

研究人員尚未對統一的神經生理理論建立共識,該理論完全解釋了RT與認知能力之間關係的基礎。它可能反映出更有效的信息處理,更好的注意力控製或神經元過程的完整性。這樣的理論需要解釋這種關係的幾個獨特特徵,其中一些將在下面討論。

  1. 反應時間試驗的串行組件並不同樣取決於一般智力或心理測量G。例如,研究人員發現,可以並行處理多個刺激的感知處理,而多個刺激必然是在做出響應和響應本身之前進行的,而決策組件必須串行處理。此外,一般智能中的變化主要在RT的決策組成部分中表示,而感官處理和運動時間似乎主要反映了非G個體差異。
  2. 認知能力和RT之間的相關性隨著任務複雜性的函數而增加。簡單和多選的RT範式中智能與RT之間的相關性差異舉例說明了這一關聯在很大程度上是由任務中可用的選擇數量介導的。 RT的許多理論興趣是由希克定律驅動的,將RT的斜率增加與所需決策的複雜性有關(以克勞德·香農(Claude Shannon)普及的不確定性為單位來衡量,作為信息理論的基礎)。即使在非常基本的信息任務中,這也有望將智能直接鏈接到信息的分辨率。只要反應時間緊緊控制,RT曲線和智能之間的斜率之間有一定的支持。 Arthur Jensen和Jensen Box工具普及了影響這種關係規模的信息的“位”概念,與他的名字相關的“選擇反應設備”成為RT-IQ研究中的常見標準工具。
  3. RT試驗中的平均響應時間和可變性都在與G的關聯中造成了獨立的差異。發現RT的標準偏差與一般智力( G)的度量(G )相比,與均值RT相比,與較低的RT相關的RT分佈更大或“傳播”的差異與均值更大或“擴散” ,而與較低的G相關,而較低的G,而較低的G,而較低的G ,而較低的RT差異與均值RT的衡量標準偏差更大或更密切相關。較高個體往往具有較小的響應。
  4. 當在人群中研究了多種RT測量時,因子分析表明存在反應時間的一般因素,有時將其標記為G ,這既與心理測量g相關又不同。當在四項研究中進行薈萃分析時,發現RT的大g可以解釋RT的50%以上,其中包括九個獨立的RT範式。儘管正在進行研究,但該總體因素的生物學和神經生理基礎尚未牢固確定。
  5. 與個人最快的反應相比,個人的RT試驗中最慢的RT試驗往往與認知能力更強烈,這種反應被稱為“最差的績效規則”。

RT- G關係的生物學和神經生理表現

雙胞胎收養研究表明,在計時任務上的表現是可遺傳的。這些研究中的平均RT揭示了約0.44的遺傳力,這意味著平均RT方差的44%與遺傳差異有關,而RT的標準偏差顯示遺傳力約為0.20。另外,已經發現智商的平均RT和措施在0.90的範圍內與遺傳相關性,這表明智商和平均RT之間觀察到的表型相關性較低,包括尚未知道的環境力。

在2016年,全基因組關聯研究(GWAS)的認知功能發現了與大約95,000個個體樣本相關的36個基因組的重要遺傳變異。發現這些變體跨越了第2​​染色體12號染色體的兩個區域,這些區域似乎分別在細胞因子生長因子受體中參與精子發生和信號活性的基因或附近。這項研究還發現,RT,記憶和言語數字推理之間存在顯著的遺傳相關性

使用事件相關電位(ERP)的神經生理研究使用P3潛伏期作為反應時間任務的“決策”階段的相關性。這些研究通常發現,隨著任務條件的要求, G和P3潛伏期之間的關聯幅度增加。還發現P3潛伏期的度量與最壞的性能規則是一致的,其中P3潛伏期均值平均值和認知評估得分之間的相關性隨著分位數的增加而變得更加強大。其他ERP研究發現,與任務的“決策”組成部分中的G -RT關係的解釋有關,其中大多數G相關的大腦活動在刺激評估後但在運動響應之前發生,而在運動反應之前,則進行了涉及的成分處理g的差異很少。

RT和認知能力的擴散建模

反應時間任務的假設階段的視覺表示以及每個階段與擴散模型參數的關聯。 Ter ,非決策反應時間組件,由編碼時間t e (第一個面板)和響應輸出時間t r (第三個面板)組成,從而使t er = t e + t r組成。

儘管反應時間和智力的統一理論尚未達成心理學家之間的共識,但擴散建模提供了一個有希望的理論模型。擴散建模RT將RT分配到殘留的“非決策”和隨機的“擴散”階段,後者代表在兩項任務中產生決策。該模型成功地集成了平均反應時間,響應時間變異性和準確性在建模擴散速率作為變量中的角色,該變量代表了在RT任務中產生決策的證據的累積權重。在擴散模型下,該證據通過在兩個界限之間進行連續隨機行走來積累,這些邊界代表任務中的每個響應選擇。該模型的應用表明, g -RT關係的基礎是G的基礎,是G與擴散過程速率的關係,而不是與非決策剩餘時間的關係。擴散建模還可以通過假設相同的能力度量(擴散率)介導了簡單和復雜的認知任務上的性能,從而成功地解釋了最壞的性能規則,這在理論上和經驗上得到了支持。

認知發展

最近,使用精神等級進行了廣泛的研究來研究認知發展。具體而言,使用各種處理速度的度量來檢查信息處理速度隨著年齡的函數的變化。凱爾(Kail,1991)表明,從童年到成年期,加工速度呈指數增長。對不同年齡段的幼兒的RT的研究與從事通常與時間表無關的活動的兒童的共同觀察一致。這包括計數的速度,伸手去拿東西,重複的單詞以及其他發展中的人聲和運動技能,這些聲音和運動技能在成長中成長中很快發展。一旦達到早期成熟,就有很長的穩定性,直到處理速度從中年開始下降到衰老(Salthouse,2000年)。實際上,認知放緩被認為是大腦和智力功能更大變化的良好指數。 Demetriou及其同事使用各種測量處理速度的方法表明,它與工作記憶和思想的變化密切相關(Demetriou,Mouyi和Spanoudis,2009年)。這些關係在認知發展的新觀點理論中進行了廣泛討論。

在衰老過程中,RT會惡化(流體智能),並且這種惡化與許多其他認知過程(例如執行功能,工作記憶和推論過程)的變化系統地相關。在Andreas Demetriou的理論中, Neo-Piagetian認知發展理論之一,隨著年齡的增長速度的變化(通過降低RT)是認知發展的關鍵因素之一。

健康與死亡率

在簡單和選擇的反應時間任務上的表現與各種與健康相關的結果有關,包括一般,客觀的健康復合材料以及心臟呼吸系統完整性等特定措施。智商與早期全因死亡率之間的關聯主要是通過一種反應時間量度介導的。這些研究通常發現,對反應時間任務的更快,更準確的反應與更好的健康結果和更長的壽命有關。

大五個性格特徵

儘管對人格特徵和反應時間的全面研究尚未進行,但一些研究人員報告了RT與外向性神經質五個人格因素之間的關聯。儘管其中許多研究的樣本量(通常少於200個人)遭受的損失,但在此簡要總結了它們的結果以及作者提出的生物學上可行的機制。

一項2014年的研究測量了63個高和63個低外向參與者的樣本中的選擇RT,發現較高水平的外向性與更快的響應有關。儘管作者指出,這可能是特定任務需求的函數,而不是基本的個體差異,但其他作者提出了RT偏移關係是表示運動反應中個體差異的,這可能是由多巴胺介導的。但是,這些研究很難根據其小樣本來解釋,並且尚未得到復制。

同樣,其他研究人員發現RT和神經質之間存在很小的( r <0.20)的關聯,其中,在RT任務下,更多的神經病個體傾向於較慢。作者將其解釋為反映了響應不同強度刺激的較高喚醒閾值,猜測較高的神經質個體可能具有相對“弱”的神經系統。在對242名大學大學生的一項更大的研究中,發現神經質與反應變異性更為基本相關( r≈0.25 ),而神經質較高,與RT標準偏差更高有關。作者推測,神經質可以通過乾擾“精神噪聲”來賦予反應時間的差異。

反應時間是不同分析選擇的函數

啟動主義者經常研究我們的分析選擇影響反應時間分析的順序。預處理的影響削弱了推論科學證據,可以看作是不同但理性的,導致結果相互矛盾,誤報和負面因素。需要考慮選擇某些預處理方法的效果(例如,第二,我們需要披露預處理決策,以便複製和復制發現。進行分析選擇的順序很少報告,Simon效應中的發現受到不同的分析選擇。結果,建議對反應時間進行預處理以使決策更明確,透明度,以使反應時間數據更加透明,以最大程度地提高反應時間數據中的透明度。

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