精神時間表

“處理速度”和“處理速度”重定向。對於其他用途，請參閱處理速度（歧義）.
在典型的反應時間範式中的加工階段表示

精神時間表是處理速度的科學研究還是反應時間關於認知任務，以推斷精神操作的內容，持續時間和時間測序。反應時間（RT；有時稱為“響應時間”）通過刺激發作和個人對基本認知任務（ETC），這是相對簡單的感知運動任務，通常在實驗室環境中進行。[1]精神計時率是人類的核心方法論範例之一實驗，認知的， 和差異心理學，但也通常在心理生理學，認知神經科學， 和行為神經科學幫助闡明人類和其他物種的感知，注意力和決策的生物學機制。

精神計時率使用對感官刺激的時間和隨後的行為反應之間的時間的測量信息處理在神經系統中。[2]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。[3]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。反應時間被認為受信號傳輸速度的約束白質以及處理效率新皮質灰質。[4]

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中的個體差異的作用各種臨床和精神病結果。[3]精神計時的實驗方法包括主題，例如聲帶和手動潛伏期的實證研究，視覺和聽覺注意力，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，記憶和主觀的時間感知。[5]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。[6]

歷史和早期觀察

1664年，雷內笛卡爾（RenéDescartes）的疼痛途徑（人類論文）的疼痛途徑。

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。啟示思想家喜歡雷內笛卡爾提出，例如，對疼痛的反射反應是由某種纖維（我們將作為當今神經系統的一部分所識別的）攜帶到大腦的，然後將其作為疼痛的主觀經歷進行處理。然而，笛卡爾和其他人瞬間發生這種生物刺激反應反射，因此不受客觀的測量。[7]

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）將自己應用於錄製恆星透過的準確性問題，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。貝塞爾注意到這種方法在多個天文學家的記錄之間注意到了時序差異，並試圖通過考慮這些時間差異來提高準確性。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這些差異，這些差異最初被稱為天文學時機的“個人方程式”。[8]英國統計學家詳細探討了這種現象卡爾·皮爾森（Karl Pearson），他們設計了最早的測量設備之一。[7]

一種用於通過“個人方程式”測量反應時間的早期設備[9]

純粹的心理調查是在1850年代中期出現的。心理學作為一種定量，實驗科學在歷史上被認為主要分為兩個學科：實驗和差異心理學。[10]精神計時的科學研究是科學心理學的最早發展之一，早在1800年代中期就進行了這種分裂的縮影赫爾曼·馮·赫爾姆霍爾茲（Hermann von Helmholtz）和威廉·旺德（Wilhelm Wundt）設計了反應時間任務，以試圖測量神經傳播的速度。例如，Wundt進行了實驗，以測試情緒挑釁是否影響了脈搏和呼吸率Kymograph.[11]

先生弗朗西斯·加爾頓通常被認為是差異心理學，旨在確定和解釋個人之間的精神差異。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。加爾頓假設在智力感覺歧視和對刺激的響應速度的變化將反映出，他建造了各種機器來測試其不同措施，包括視覺和聽覺刺激。他的測試涉及倫敦公眾的10,000多名男性，婦女和兒童。[3]

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。[8]

感官因素

早期的研究人員指出，刺激的感覺質量改變了反應時間，其中提高刺激的感知顯著性傾向於減少反應時間。這種變化可以由許多操作帶來，其中幾種將在下面進行討論。通常，通過操縱感覺因子產生的反應時間的變化可能更多是外周機制差異而不是中心過程。[8]

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是，增加刺激的強度往往會產生較短的響應時間。例如，HenriPiéron（1920）提出的公式為一般形式的這種關係建模：

，

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。[12]該公式反映了以下觀察結果：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操作。[8]

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。這種現象的首次觀察之一來自於卡爾·霍夫蘭（Carl Hovland），他們用一系列蠟燭展示了不同的焦距，刺激強度對RT的影響取決於先前的水平適應.[13]

除刺激強度外，還可以通過增加兩者來實現不同的刺激強度（即，每單位時間可用的刺激量的“量”）區域和期間在RT任務中提出的刺激。早期研究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，從而改變味覺。[14]以及視覺刺激的大小作為視野中的面積。[15][16]同樣，發現在反應時間任務中可用的刺激持續時間會產生對視覺的反應時間稍快。[15]和聽覺刺激，[17]儘管這些作用往往很小，並且在很大程度上是對感覺受體的敏感性。[8]

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。[8]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，[18]而視覺刺激往往大約需要20-40毫秒。[19]動物的感官在快速改變狀態的能力上也有很大差異，有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的位置的感知的前庭系統比聽覺系統更慢。[8]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差異。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，而在糖中反映出鹽的鹽比鹽更快地反映了鹽，而不是對糖。[20]

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）在一項關鍵的RT任務中發現，有75％的參與者傾向於納入延伸手指的常見震顫速率的下調，每秒約為每秒8-12震顫，在抑制A響應刺激的關鍵。[21]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。[22]

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，[23][24]其中肌肉張力被解釋為皮質喚醒水平的指標。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）對RT任務的性能產生負面影響。[8]

與許多感覺操作一樣，像RT的預測指標這樣的生理反應特徵在很大程度上在中央處理之外運行，從而將這些影響與製劑的影響區分開來。

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”標誌通常導致反應時間較短。這個簡短的警告期在這項基礎工作中被稱為“預期”，以簡單的RT任務來衡量，作為警告和呈現的刺激反應之間的間隔的長度。期望值和變異性在心理時間表研究中的重要性首先在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。今天在現代研究中反映了變量的使用前列這是在刺激呈現之前的。[8]

可以用公式簡單地概括這種關係：

在哪裡和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。[8]

在簡單的RT任務中，在一系列試驗中的恆定前膜約為300毫秒，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，該效果已證明了數百秒的前期。。[25]如果以相等的頻率顯示可變間隔的前膜，但按隨機順序顯示，當間隔短於序列的平均值時，RT往往會產生較慢的RT，並且在大於平均值時可以更快或更慢。[26][27]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。[28]

選擇

早期可能的選項數量被確認為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。[8]

第一個認識到響應選擇對RT重要性的科學家是Franciscus Donders（1869）。Donders發現簡單的RT比識別RT短，並且該選擇RT比兩者更長。[29]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。[30]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。[30]

儘管Donders的工作為未來的心理計時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”，是基於這樣的假設：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 - 無法進行以後的實驗測試，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。[3]

有意識的伴奏

對意識內容的興趣，代表了Wundt和其他其他研究結構主義者心理學家在1920年代的行為主義出現很大程度上陷入了青睞。然而，在反應時間的背景下，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此類任務執行過程中發生的有意識過程來研究反應時間。[8]

測量和數學描述

也可以看看：兩種強制選擇§決策的計算模型

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。這些時間通常在毫秒（MS），被認為是比例量表相等的間隔和真為零的測量。[3]

計時任務上的響應時間通常與五類測量有關：集中趨勢針對給定人員或任務條件的許多單獨試驗的響應時間，通常由算術平均值但偶爾在中位數不太常見模式;內部變異性，變化在任務的條件內或跨越條件內的個人響應中；偏斜，跨試驗反應時間分佈的不對稱度量；坡，跨不同類型或複雜性任務的平均RT之間的差異；和準確性或錯誤率，給定人員或任務條件的正確響應比例。[3]

人類對簡單反應時間任務的響應時間通常為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，涉及感知決策和電動機計劃.[31]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。[32]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，並且在刺激發作之前正在進行中，[3]並且可能不會反映感興趣的過程。[6]

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數據典型的右偏斜分佈

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，並且中位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（通常被認為是100-200毫秒之間的位置），在試驗期間，在邏輯上也不可能是負面的。[3]

一個原因變化性擴展個人RT分佈的右尾是暫時的注意力失誤。為了提高個人響應時間的可靠性，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。[32]

已經開發了許多不同的方法來分析RT測量結果，特別是如何有效地處理修剪異常值，，[33]數據轉換，[32]測量可靠性速度準確的權衡，[34]混合模型，[35][36]卷積模型，[37]隨機命令相關的比較，[38]和數學建模隨機定時響應的變化。[6]

希克定律

主要文章：希克定律
W. E. Hick（1952）的數據證明了希克定律：兩名參與者（紅色和藍色）的反應時間和響應選項數量之間的關係。

基於Donders對響應選項數量對RT持續時間的影響的早期觀察，W. E. Hick（1952）設計了一個RT實驗，該實驗提出了一系列九個測試n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而增加，或者涉及的“不確定性”在下一步出現反應刺激。不確定性在“位”中衡量，這些信息定義為將不確定性降低一半的信息量信息理論。在希克的實驗中，發現RT是二進制對數可用選擇的數量（n）。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：

，

在哪裡和是代表函數的截距和斜率的常數，並且是替代品的數量。[39]詹森盒子是希克定律的最新應用。[3]希克定律在營銷方面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。[40][驗證失敗]

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。[41]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，並在其中生成了實際的響應決策。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）是該證據在存在這種隨機噪聲的情況下積累的平均速率。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。[42]

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式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排除。

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。大學時代的平均RT約為160毫秒檢測聽覺刺激，並大約190毫秒來檢測視覺刺激。[29][43]

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。[44]這項研究還得出結論，較長的雌性RT可以是所使用的測量方法的偽像，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。作者建議補償該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毫秒的速度移動錯誤的開始，而且他或她可能（自2009年以來，甚至必須被取消）取消資格 - 儘管2009年IAAF委託的研究表明，頂級短跑運動員有時能夠在80-85毫秒內做出反應。[45]

識別或進行/禁止範式

認出或者去/不做RT任務要求當出現一種刺激類型時，主體按下按鈕，並在出現其他刺激類型時拒絕響應。例如，當出現綠燈時，受試者可能必須按下按鈕，並且在出現藍光時不響應。

歧視範式

歧視RT涉及比較同時顯示的視覺顯示對，然後按兩個按鈕之一，根據該按鈕，在某種程度上，顯示屏顯得更明亮，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。[46]

在同時歧視RT範式的經典示例中社會心理學家萊昂·費斯丁格（Leon Festinger），兩條不同長度的垂直線同時顯示與參與者並排顯示。要求參與者盡快識別右側的線是比左側的線更長還是短。其中一條線將在整個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。[47]

成功或連續地管理刺激的第二種歧視範式的一個例子是經典的1963年研究，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。[48]

1955年的實驗，要求參與者在兩塊堆中分類一包，取決於該卡是大量的還是少量的點，在1955年的實驗中，將第三種廣泛的歧視RT任務（其中連續地給予刺激）進行了體現。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。[49]

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出現的：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。[50]

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。這詹森盒子是旨在用視覺刺激和按鍵響應來測量選擇RT的儀器的示例。[51]響應標準也可以是發聲的形式，例如原始版本的Stroop任務，指示參與者閱讀列表中彩色墨水印刷的單詞的名稱。[52]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。[53]

選擇反應時間的模型與希克定律，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出現：

，

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是否發生了信號（相當於在原始配方中）。[50]

在生物心理學/認知神經科學中的應用

大腦的區域參與了腦電圖和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”。

隨著功能的出現神經影像學技術的技術寵物和fMRI，心理學家開始修改其精神計時範式以進行功能成像。[54]雖然心理（生理學）現場者一直在使用腦電圖數十年來的測量值，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計時。精神時間表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。[54]

發明功能磁共振成像（fMRI），當要求受試者確定出現的數字是否高於還是低於五個時，在研究中，使用技術通過與電氣事件相關的電位測量活性。根據Sternberg的加性理論，執行此任務的每個階段都包括：編碼，與五個響應的存儲表示相比，選擇響應，然後檢查響應中的錯誤。[55]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可以通過注射來檢測局部大腦區域的活性放射性核素並使用正電子發射斷層掃描（寵物）檢測它們。同樣，使用了fMRI，該功能磁共振成像在精神計時任務中檢測到了精確的大腦區域。許多研究表明，少數大腦區域廣泛分佈，這些大腦區域參與執行這些認知任務。

當前的醫學評論表明信號通過多巴胺途徑起源於腹側段區域與改善（縮短）RT密切相關；[56]例如。，多巴胺能藥品苯丙胺已顯示在間隔時間安排期間加快反應的加快，而多巴胺拮抗劑（特別是，對於d2-類型受體）產生相反的效果。[56]同樣，與年齡相關的多巴胺損失紋狀體，通過SPECT成像來衡量多巴胺轉運蛋白，與RT緩慢相關。[57]

反應時間隨實驗條件的函數

可以通過執行時間進行精神操作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。[2]這種研究精神計時術的方法通常旨在測試理論驅動的假設，旨在解釋測得的RT與某些實驗操縱的感興趣變量之間觀察到的關係，這通常是精確表達的數學預測。[3]

這種實驗方法與使用計時工具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。[3]精神計時術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眾所周知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）[58]

索爾·斯特恩伯格（1966年）設計了一個實驗，該實驗被告知記住一組獨特的數字短期記憶。然後給受試者進行探測刺激以0–9的數字形式。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，如果主題有四個項目短期記憶（STM），然後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串行詳盡搜索的想法，而不是串行自我終止搜索。[59]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。[60]

Shepard和Metzler的心理旋轉任務

主要文章：心理旋轉
心理旋轉任務刺激的示例

謝潑德Metzler（1971）提出了一對三維形狀，它們相同或鏡像版本相同。RT確定它們是否相同是其方向之間的角度差的線性函數，無論是在圖片平面還是深度。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。[61]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）偏轉到倒置（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反轉的。[62]

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句子的差異：真實的肯定（TA），錯誤的肯定（FA），假陰性（FN）和真實負面（TN）。可以用相關句子呈現圖片，該句子屬於這四個類別之一。然後，主題決定該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。[63][64]

內存模型

由於一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。這可教語言理解者（TLC）提出的模型柯林斯Quillian（1969）具有層次結構，表明記憶中的回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，一個受試者會可靠地回答說，羅賓是一隻鳥，比他會回答的是，鴕鳥是鳥，儘管這些問題在記憶中獲得了相同的兩個級別。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層次結構上組織的，而是出於重要性。[65][66]

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）[58]

在1960年代後期，邁克爾·波斯納開發了一系列字母匹配的研究，以衡量與識別一對字母有關的幾個任務的心理處理時間。[67]最簡單的任務是物理匹配任務，其中顯示了受試者一對字母，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是否呈現兩個字母是元音還是元音。

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。在做名字匹配任務時，被迫在做出決定之前添加認知步驟：他們必須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。[2]

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恆定狀態，以確定RT及其與其他心理變量的關係之間的受試者間變異性。[3]

認知能力

跨越一個世紀的研究人員通常報告了中型相關性在RT和措施之間智力：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就像心理學中的任何現像一樣，是一個良好的經驗事實。[3]發現2008年關於反應時間和智力措施之間平均相關性的文獻綜述被發現為-0.24（SD= 0.07）。[68]

對反應時間與措施之間關係的性質的實證研究智力有悠久的研究歷史可以追溯到1900年代初期[69][70]一些早期的研究人員報告了五個學生的樣本中幾乎完美的相關性。[71]這些初期研究的首次綜述在1933年進行了分析，分析了兩次研究，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。[72]

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普通人群中反應時間和心理智能之間關聯的真實規模。這可能是由於從大學中選擇了大多數研究的樣本，並且相對於普通人群的精神能力得分異常高。[73]2001年，心理學家伊恩·J·迪亞（Ian J. Deary）在一系列年齡段的代表性種群樣本中發布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的相關性和–0.49的四個選擇反應時間之間存在相關性。[74]

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學理論建立共識，該理論充分解釋了RT與認知能力之間的關係。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非同樣依賴通用情報或心理測量g。例如，研究人員發現，可以並行處理多個刺激的感知處理，而這些刺激必然是在做出響應和響應本身的決定之前進行的，而決策組件必須串行處理。[75]此外，RT的這一決策組成部分主要代表了一般智力的變化，而感官處理和運動時間似乎主要反映了非 - g個體差異。[3]
  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。簡單和多選擇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，將RT的斜率聯繫起來與所需決策的複雜性增加（以不確定性的單位衡量克勞德·香農（Claude Shannon）作為信息理論的基礎）。這有望將智能直接鏈接到即使在非常基本的信息任務中的信息解決方案。只要反應時間嚴格控制，RT曲線和智能之間的斜率之間有一定的支持。[76]影響這種關係規模的信息的“位”的概念已經普及亞瑟·詹森和詹森盒子工具和“選擇反應設備“與他的名字相關聯成為RT-IQ研究中的常見標準工具。[3][77]
  3. RT試驗中的平均響應時間和可變性均導致其與他們的關聯的獨立差異g。發現RT的標準偏差已與一般智力的度量密切相關或密切相關（g）比平均RT，在個人分佈RT的分佈中具有更大的差異或“傳播”g，雖然更高 - g個體往往的響應較小。[78]
  4. 當在人群中研究多個RT測量時，因子分析表示反應時間的一般因素的存在，有時被標記為G，這既與心理測量g。這麼大-G在四項研究中進行薈萃分析時，RT的RT可以解釋RT的50％以上的差異，其中包括九個獨立的RT範式。[3]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”。[79]

RT-的生物學和神經生理表現g關係

雙胞胎和收養研究已經表明，在計時任務上的表現是遺傳.[80][81][82]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。此外，發現智商的平均RT和措施是遺傳相關在0.90的範圍內，表明觀察到的較低表型智商和平均RT之間的相關性包括尚不清楚的環境力。[3]

在2016年，全基因組協會研究（GWAS）認知功能發現36個基因組顯著遺傳變異與大約95,000個個體樣本中的反應時間相關。發現這些變體跨越了兩個區域染色體2和染色體12，似乎在或附近基因捲入到精子發生和信號活動細胞因子和生長因子受體， 分別。這項研究還發現了重要的遺傳相關性在RT，記憶和言語數字推理之間。[83]

神經生理研究使用事件相關的電位（ERP）已使用P3潛伏期作為反應時間任務的“決策”階段的關聯。這些研究通常發現gP3潛伏期隨著更苛刻的任務條件而增加。[84]還發現P3潛伏期的度量與最差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數的增加而變得更加強烈。[85]其他ERP研究發現了對解釋的一致性g-RT關係主要屬於任務的“決定”部分，其中大多數g - 相關的大腦活動在刺激評估後但在運動反應之前發生，[86]而參與感官處理的組件在跨越差異的變化很小g.[87]

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。t嗯，非決策反應時間分量，由編碼時間的總和組成te（第一個面板）和響應輸出時間tr（第三個面板），這樣t嗯=te+tr.

儘管統一的反應時間和智力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“擴散”階段，後者代表在兩項選擇任務中產生決策。[88][89]該模型成功地集成了平均反應時間，響應時間變異性以及將擴散速率建模為變量的精度的作用，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每個響應選擇。該模型的應用表明，g-RT關係特別是g隨著擴散過程的速率，而不是非決策剩餘時間。[90][91][92]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的性能，從而成功地解釋了最壞的性能規則，這在理論上一直是[93]並經驗[94]支持的。

認知發展

主要文章：新觀點的認知發展理論

最近有大量的研究使用精神計時器進行研究認知發展。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，從幼儿期到成年期，加工速度成倍增加。[95]對各個年齡段的幼兒的RT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。[3]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的人聲和運動技能，這些聲音和運動技能在成長中的孩子中迅速發展。[96]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）。[97]實際上，認知放緩被認為是大腦功能和智力.Demetriou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）。這些關係在新觀點的認知發展理論.[98]

在衰老期間，RT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）的變化有系統地關聯。[98]理論Andreas Demetriou，[99]之一新觀點的認知發展理論，隨著RT的降低表明，隨著年齡的增長速度的變化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[100]以及諸如心肺完整性之類的特定措施。[101]發現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。[102]這些研究通常發現，對反應時間任務的更快，更準確的響應與更好的健康結果和更長的壽命有關。

大五個人格特徵

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與五大人格因素外向和神經質。儘管這些研究中的許多研究都遭受了低樣本量（通常少於200人），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反應有關。[103]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-Extraverraversion關係是表示運動響應中個體差異的，這可能是由多巴胺.[104]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，其他研究人員也發現了一個小（r< 0.20) association between RT and Neuroticism, wherein more neurotic individuals tended to be slower at RT tasks. The authors interpret this as reflecting a higher arousal threshold in response to stimuli of varying intensity, speculating that higher Neuroticism individuals may have relatively "weak" nervous systems.[105]在對242名大學大學生的一項更大的研究中，發現神經質的相關性更大（r≈0.25）具有響應變異性，具有更高的神經質與RT標準偏差有關。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。[106]

也可以看看

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