La cronometría mental es el estudio científico de la velocidad de procesamiento o tiempo de reacción en tareas cognitivas para inferir el contenido, la duración y la secuencia temporal de las operaciones mentales. El tiempo de reacción (RT; también conocido como " tiempo de respuesta ") se mide por el tiempo transcurrido entre el inicio del estímulo y la respuesta de un individuo en tareas cognitivas elementales (ECT), que son tareas perceptivo-motoras relativamente simples que generalmente se administran en un laboratorio. [1] La cronometría mental es uno de los paradigmas metodológicos centrales de la psicología experimental , cognitiva y diferencial humana , pero también se analiza comúnmente en psicofisiología , neurociencia cognitiva y neurociencia conductual para ayudar a dilucidar los mecanismos biológicos subyacentes a la percepción, la atención y la decisión. en humanos y otras especies.
La cronometría mental utiliza mediciones del tiempo transcurrido entre la aparición de estímulos sensoriales y las respuestas conductuales posteriores para estudiar el curso temporal del procesamiento de la información en el sistema nervioso. [2] Las características distributivas de los tiempos de respuesta, como la media y la varianza, se consideran índices útiles de velocidad y eficiencia de procesamiento, que indican qué tan rápido un individuo puede ejecutar operaciones mentales relevantes para la tarea. [3] Las respuestas conductuales suelen ser presionar botones, pero a menudo se utilizan movimientos oculares, respuestas vocales y otros comportamientos observables. Se cree que el tiempo de reacción está limitado por la velocidad de transmisión de la señal en la sustancia blanca , así como por la eficiencia del procesamiento de la materia gris neocortical . [4]
El uso de la cronometría mental en la investigación psicológica es de amplio alcance y abarca modelos nomotéticos de procesamiento de información en los sistemas auditivo y visual humanos, así como temas de psicología diferencial como el papel de las diferencias individuales en RT en la capacidad cognitiva humana, el envejecimiento y la variedad de resultados clínicos y psiquiátricos. [3] El enfoque experimental de la cronometría mental incluye temas como el estudio empírico de las latencias vocales y manuales, la atención visual y auditiva , el juicio e integración temporal, el lenguaje y la lectura, el tiempo de movimiento y la respuesta motora, el tiempo de percepción y decisión, la memoria y Percepción subjetiva del tiempo. [5] Las conclusiones sobre el procesamiento de información extraídas de la RT a menudo se hacen teniendo en cuenta el diseño experimental de la tarea, las limitaciones en la tecnología de medición y el modelado matemático. [6]
La concepción de que la reacción humana ante un estímulo externo está mediada por una interfaz biológica (como un nervio) es casi tan antigua como la disciplina filosófica de la ciencia misma. Pensadores de la Ilustración como René Descartes propusieron que la respuesta refleja al dolor, por ejemplo, es transportada por algún tipo de fibra (lo que hoy se reconoce como parte del sistema nervioso) hasta el cerebro, donde luego se procesa como la experiencia subjetiva de dolor. Sin embargo, Descartes y otros pensaban que este reflejo biológico de estímulo-respuesta ocurría instantáneamente y, por lo tanto, no estaba sujeto a medición objetiva. [7]
La primera documentación del tiempo de reacción humana como variable científica llegaría varios siglos después, a partir de inquietudes prácticas que surgieron en el campo de la astronomía. En 1820, el astrónomo alemán Friedrich Bessel se dedicó al problema de la precisión en el registro de los tránsitos estelares, lo que normalmente se hacía utilizando el tictac de un metrónomo para estimar el tiempo en el que una estrella pasaba por la línea del cabello de un telescopio. Bessel notó discrepancias en el tiempo bajo este método entre registros de múltiples astrónomos y buscó mejorar la precisión teniendo en cuenta estas diferencias individuales en el tiempo. Esto llevó a varios astrónomos a buscar formas de minimizar estas diferencias entre individuos, lo que llegó a conocerse como la "ecuación personal" de la sincronización astronómica. [8] Este fenómeno fue explorado en detalle por el estadístico inglés Karl Pearson , quien diseñó uno de los primeros aparatos para medirlo. [7]
A mediados de la década de 1850 surgieron investigaciones puramente psicológicas sobre la naturaleza del tiempo de reacción. La psicología como ciencia cuantitativa y experimental se ha considerado históricamente dividida principalmente en dos disciplinas: la psicología experimental y la psicología diferencial. [10] El estudio científico de la cronometría mental, uno de los primeros avances de la psicología científica, ha adoptado un microcosmos de esta división ya a mediados del siglo XIX, cuando científicos como Hermann von Helmholtz y Wilhelm Wundt diseñaron tareas de tiempo de reacción para Intenta medir la velocidad de transmisión neuronal. Wundt, por ejemplo, realizó experimentos para comprobar si las provocaciones emocionales afectaban el pulso y la frecuencia respiratoria utilizando un quimógrafo . [11]
A Sir Francis Galton se le suele acreditar como el fundador de la psicología diferencial , que busca determinar y explicar las diferencias mentales entre los individuos. Fue el primero en utilizar pruebas RT rigurosas con la intención expresa de determinar promedios y rangos de diferencias individuales en rasgos mentales y de comportamiento en humanos. Galton planteó la hipótesis de que las diferencias en inteligencia se reflejarían en la variación de la discriminación sensorial y la velocidad de respuesta a los estímulos, y construyó varias máquinas para probar diferentes medidas de esto, incluida la RT ante estímulos visuales y auditivos. Sus pruebas involucraron una selección de más de 10.000 hombres, mujeres y niños del público londinense. [3]
Welford (1980) señala que el estudio histórico de los tiempos de reacción humana se centró en cinco clases distintas de problemas de investigación, algunos de los cuales evolucionaron hasta convertirse en paradigmas que todavía se utilizan en la actualidad. Estos dominios se describen ampliamente como factores sensoriales, características de respuesta, preparación, elección y acompañamientos conscientes. [8]
Los primeros investigadores notaron que variar las cualidades sensoriales del estímulo afectaba los tiempos de respuesta, donde el aumento de la prominencia perceptiva de los estímulos tiende a disminuir los tiempos de reacción. Esta variación puede lograrse mediante una serie de manipulaciones, varias de las cuales se analizan a continuación. En general, la variación en los tiempos de reacción producida por la manipulación de factores sensoriales probablemente sea más resultado de diferencias en los mecanismos periféricos que de procesos centrales. [8]
Uno de los primeros intentos de modelar matemáticamente los efectos de las cualidades sensoriales de los estímulos sobre la duración del tiempo de reacción provino de la observación de que el aumento de la intensidad de un estímulo tendía a producir tiempos de respuesta más cortos. Por ejemplo, Henri Piéron (1920) propuso fórmulas para modelar esta relación de forma general:
donde representa la intensidad del estímulo, representa un valor de tiempo reducible, representa un valor de tiempo irreducible y representa un exponente variable que difiere según los sentidos y las condiciones. [12] Esta formulación refleja la observación de que el tiempo de reacción disminuirá a medida que la intensidad del estímulo aumente hasta la constante , lo que representa un límite inferior teórico por debajo del cual la fisiología humana no puede operar de manera significativa. [8]
A principios de la década de 1930 se descubrió que los efectos de la intensidad del estímulo en la reducción de los TR eran relativos más que absolutos. Una de las primeras observaciones de este fenómeno proviene de la investigación de Carl Hovland , quien demostró con una serie de velas colocadas a diferentes distancias focales que los efectos de la intensidad del estímulo sobre la RT dependían del nivel previo de adaptación . [13]
Además de la intensidad del estímulo, también se puede lograr variar la fuerza del estímulo (es decir, la "cantidad" de estímulo disponible para el aparato sensorial por unidad de tiempo) aumentando tanto el área como la duración del estímulo presentado en una tarea de RT. Este efecto se documentó en investigaciones iniciales para los tiempos de respuesta al sentido del gusto al variar el área de las papilas gustativas para la detección de un estímulo gustativo, [14] y para el tamaño de los estímulos visuales como cantidad de área en el campo visual. [15] [16] De manera similar, se encontró que aumentar la duración de un estímulo disponible en una tarea de tiempo de reacción produce tiempos de reacción ligeramente más rápidos a estímulos visuales [15] y auditivos, [17] aunque estos efectos tienden a ser pequeños y en gran medida como consecuencia de la sensibilidad a los receptores sensoriales. [8]
La modalidad sensorial sobre la cual se administra un estímulo en una tarea de tiempo de reacción depende en gran medida de los tiempos de conducción aferente, las propiedades de cambio de estado y el rango de discriminación sensorial inherente a nuestros diferentes sentidos. [8] Por ejemplo, los primeros investigadores descubrieron que una señal auditiva es capaz de alcanzar los mecanismos de procesamiento central en 8 a 10 ms, [18] mientras que el estímulo visual tiende a tardar entre 20 y 40 ms. [19] Los sentidos de los animales también difieren considerablemente en su capacidad para cambiar rápidamente de estado: algunos sistemas pueden cambiar casi instantáneamente y otros mucho más lentamente. Por ejemplo, el sistema vestibular, que controla la percepción de la propia posición en el espacio, se actualiza mucho más lentamente que el sistema auditivo. [8] El rango de discriminación sensorial de un sentido determinado también varía considerablemente tanto dentro como a través de la modalidad sensorial. Por ejemplo, Kiesow (1903) encontró en una tarea de tiempo de reacción del gusto que los sujetos humanos son más sensibles a la presencia de sal en la lengua que de azúcar, lo que se refleja en un TR más rápido de más de 100 ms para la sal que para el azúcar. [20]
Los primeros estudios sobre los efectos de las características de respuesta en los tiempos de reacción se centraron principalmente en los factores fisiológicos que influyen en la velocidad de respuesta. Por ejemplo, Travis (1929) encontró en una tarea de RT al presionar una tecla que el 75% de los participantes tendían a incorporar la fase descendente de la tasa de temblor común de un dedo extendido, que es aproximadamente de 8 a 12 temblores por segundo, al presionar un dedo. clave en respuesta a un estímulo. [21] Esta tendencia sugirió que las distribuciones de los tiempos de respuesta tienen una periodicidad inherente, y que un RT determinado está influenciado por el punto durante el ciclo de temblor en el que se solicita una respuesta. Este hallazgo fue respaldado por trabajos posteriores a mediados del siglo XX que demostraron que las respuestas eran menos variables cuando los estímulos se presentaban cerca de los puntos superior o inferior del ciclo de temblor. [22]
La tensión muscular anticipatoria es otro factor fisiológico que los primeros investigadores encontraron como un predictor de los tiempos de respuesta, [23] [24] donde la tensión muscular se interpreta como un índice del nivel de excitación cortical. Es decir, si el estado de excitación fisiológica es alto al inicio del estímulo, una mayor tensión muscular preexistente facilita respuestas más rápidas; Si la excitación es baja, una tensión muscular más débil predice una respuesta más lenta. Sin embargo, también se descubrió que demasiada excitación (y por lo tanto tensión muscular) afecta negativamente el rendimiento en tareas de RT como consecuencia de una relación señal-ruido deteriorada. [8]
Como ocurre con muchas manipulaciones sensoriales, las características de respuesta fisiológica como predictores de RT operan en gran medida fuera del procesamiento central, lo que diferencia estos efectos de los de la preparación, que se analizan más adelante.
Otra observación realizada por primera vez en las primeras investigaciones cronométricas fue que una señal de "advertencia" que precedía a la aparición de un estímulo normalmente daba como resultado tiempos de reacción más cortos. Este breve período de advertencia, denominado "expectativa" en este trabajo fundacional, se mide en tareas simples de RT como la duración de los intervalos entre la advertencia y la presentación del estímulo al que se debe reaccionar. La importancia de la duración y variabilidad de la expectativa en la investigación de la cronometría mental se observó por primera vez a principios del siglo XX y sigue siendo una consideración importante en la investigación moderna. Esto se refleja hoy en la investigación moderna en el uso de un período anterior variable que precede a la presentación del estímulo. [8]
Esta relación se puede resumir en términos simples mediante la ecuación:
donde y son constantes relacionadas con la tarea y denota la probabilidad de que aparezca un estímulo en un momento dado. [8]
En tareas de RT simples, períodos previos constantes de aproximadamente 300 ms durante una serie de pruebas tienden a producir las respuestas más rápidas para un individuo determinado, y las respuestas se alargan a medida que el período previo se hace más largo, un efecto que se ha demostrado hasta períodos previos de muchos cientos de segundos. . [25] Los períodos anteriores de intervalo variable, si se presentan con la misma frecuencia pero en orden aleatorio, tienden a producir RT más lentos cuando los intervalos son más cortos que la media de la serie, y pueden ser más rápidos o más lentos cuando son mayores que la media. [26] [27] Ya sea que se mantengan constantes o variables, los períodos previos de menos de 300 ms pueden producir RT retrasados porque es posible que el procesamiento de la advertencia no haya tenido tiempo de completarse antes de que llegue el estímulo. Este tipo de retraso tiene implicaciones significativas para la cuestión del procesamiento central organizado en serie, un tema complejo que ha recibido mucha atención empírica en el siglo posterior a este trabajo fundacional. [28]
El número de opciones posibles se reconoció desde el principio como un determinante importante del tiempo de respuesta, y los tiempos de reacción se alargaban en función tanto del número de posibles señales como de las posibles respuestas. [8]
El primer científico en reconocer la importancia de las opciones de respuesta en RT fue Franciscus Donders (1869). Donders descubrió que el RT simple es más corto que el RT de reconocimiento, y que el RT de elección es más largo que ambos. [29] Donders también ideó un método de resta para analizar el tiempo que tardaban en realizarse las operaciones mentales. [30] Restando el RT simple del RT elegido, por ejemplo, es posible calcular cuánto tiempo se necesita para realizar la conexión. Este método proporciona una manera de investigar los procesos cognitivos que subyacen a tareas perceptivo-motoras simples y formó la base de desarrollos posteriores. [30]
Aunque el trabajo de Donders allanó el camino para futuras investigaciones sobre pruebas de cronometría mental, no estuvo exento de inconvenientes. Su método de inserción, a menudo denominado "inserción pura", se basó en el supuesto de que insertar un requisito complicado particular en un paradigma RT no afectaría a los demás componentes de la prueba. Esta suposición (que el efecto incremental sobre la RT era estrictamente aditiva) no pudo resistir pruebas experimentales posteriores, que demostraron que las inserciones podían interactuar con otras partes del paradigma de la RT. A pesar de ello, las teorías de Donders siguen siendo de interés y sus ideas todavía se utilizan en determinadas áreas de la psicología, que ahora cuentan con las herramientas estadísticas para utilizarlas con mayor precisión. [3]
El interés por el contenido de la conciencia que caracterizó los primeros estudios de Wundt y otros psicólogos estructuralistas cayó en gran medida en desgracia con la llegada del conductismo en la década de 1920. Sin embargo, el estudio de los acompañamientos conscientes en el contexto del tiempo de reacción fue un desarrollo histórico importante a finales del siglo XIX y principios del XX. Por ejemplo, Wundt y su socio Oswald Külpe a menudo estudiaron el tiempo de reacción pidiendo a los participantes que describieran el proceso consciente que ocurría durante la realización de tales tareas. [8]
Las mediciones cronométricas de los paradigmas estándar de tiempo de reacción son valores brutos del tiempo transcurrido entre el inicio del estímulo y la respuesta motora. Estos tiempos generalmente se miden en milisegundos (ms) y se consideran mediciones de escala de relación con intervalos iguales y un cero verdadero. [3]
El tiempo de respuesta en tareas cronométricas generalmente se relaciona con cinco categorías de medición: tendencia central del tiempo de respuesta en una serie de pruebas individuales para una persona o condición de tarea determinada, generalmente capturada por la media aritmética pero ocasionalmente por la mediana y, menos comúnmente, por la moda ; variabilidad intraindividual, la variación en las respuestas individuales dentro o entre las condiciones de una tarea; sesgo , una medida de la asimetría de las distribuciones del tiempo de reacción entre las pruebas; pendiente , la diferencia entre los RT medios entre tareas de diferente tipo o complejidad; y precisión o tasa de error, la proporción de respuestas correctas para una determinada persona o condición de tarea. [3]
Los tiempos de respuesta humana en tareas simples de tiempo de reacción suelen ser del orden de 200 ms. Los procesos que ocurren durante este breve tiempo permiten al cerebro percibir el entorno circundante, identificar un objeto de interés, decidir una acción en respuesta al objeto y emitir una orden motora para ejecutar el movimiento. Estos procesos abarcan los dominios de la percepción y el movimiento e implican la toma de decisiones perceptivas y la planificación motora . [31] Muchos investigadores consideran que el límite inferior de una prueba de tiempo de respuesta válida está entre 100 y 200 ms, lo que puede considerarse el mínimo de tiempo necesario para procesos fisiológicos como la percepción de estímulos y las respuestas motoras. [32] Las respuestas más rápidas que esto a menudo resultan de una "respuesta anticipatoria", en la que la respuesta motora de la persona ya ha sido programada y está en progreso antes del inicio del estímulo, [3] y probablemente no reflejan el proceso de interés. [6]
Los tiempos de reacción de cualquier individuo siempre se distribuyen de forma no simétrica y están sesgados hacia la derecha, por lo que rara vez siguen una distribución normal (gaussiana). El patrón típico observado es que el RT medio siempre será un valor mayor que el RT mediano, y el RT mediano será un valor mayor que la altura máxima de la distribución (moda). Una de las razones más obvias para este patrón estándar es que si bien es posible que cualquier número de factores extienda el tiempo de respuesta de una prueba determinada, no es fisiológicamente posible acortar el RT en una prueba determinada más allá de los límites de la percepción humana. normalmente se considera entre 100 y 200 ms), ni es lógicamente posible que la duración de una prueba sea negativa. [3]
Una de las razones de la variabilidad que se extiende a la cola derecha de la distribución RT de un individuo son los lapsos de atención momentáneos . Para mejorar la confiabilidad de los tiempos de respuesta individuales, los investigadores generalmente requieren que un sujeto realice múltiples pruebas, a partir de las cuales se puede calcular una medida del tiempo de respuesta "típico" o de referencia. Tomar la media del tiempo de respuesta bruto rara vez es un método eficaz para caracterizar el tiempo de respuesta típico, y enfoques alternativos (como modelar la distribución completa del tiempo de respuesta) suelen ser más apropiados. [32]
Se han desarrollado varios enfoques diferentes para analizar las mediciones de RT, particularmente en cómo abordar eficazmente los problemas que surgen al recortar valores atípicos, [33] transformaciones de datos, [32] compensaciones entre velocidad y precisión de confiabilidad de las mediciones , [34] modelos de mezcla, [ 35] [36] modelos de convolución, [37] comparaciones relacionadas con órdenes estocásticas, [38] y el modelado matemático de variación estocástica en respuestas cronometradas. [6]
Basándose en las primeras observaciones de Donders sobre los efectos del número de opciones de respuesta sobre la duración del TR, WE Hick (1952) ideó un experimento de RT que presentó una serie de nueve pruebas en las que hay n opciones igualmente posibles. El experimento midió el RT del sujeto en función del número de opciones posibles durante cualquier prueba determinada. Hick demostró que el RT del individuo aumentaba en una cantidad constante en función de las opciones disponibles, o la "incertidumbre" involucrada en qué estímulo de reacción aparecería a continuación. La incertidumbre se mide en "bits", que en la teoría de la información se definen como la cantidad de información que reduce la incertidumbre a la mitad . En el experimento de Hick, se encuentra que el RT es una función del logaritmo binario del número de opciones disponibles ( n ). Este fenómeno se llama "ley de Hick" y se dice que es una medida de la "tasa de obtención de información". La ley suele expresarse mediante la fórmula:
donde y son constantes que representan la intersección y la pendiente de la función, y es el número de alternativas. [39] La Caja de Jensen es una aplicación más reciente de la ley de Hick. [3] La ley de Hick tiene interesantes aplicaciones modernas en marketing, donde los menús de los restaurantes y las interfaces web (entre otras cosas) aprovechan sus principios para esforzarse por lograr velocidad y facilidad de uso para el consumidor. [40] [ verificación fallida ]
El modelo de deriva-difusión (DDM) es una formulación matemática bien definida para explicar la variación observada en los tiempos de respuesta y la precisión entre las pruebas en una tarea de tiempo de reacción (normalmente de dos opciones). [41]
Este modelo y sus variantes tienen en cuenta estas características distributivas al dividir una prueba de tiempo de reacción en una etapa residual de no decisión y una etapa de "difusión" estocástica, donde se genera la decisión de respuesta real. La distribución de los tiempos de reacción entre los ensayos está determinada por la velocidad a la que se acumula la evidencia en las neuronas con un componente subyacente de "caminata aleatoria". La tasa de deriva ( v ) es la tasa promedio a la que se acumula esta evidencia en presencia de este ruido aleatorio. El umbral de decisión ( a ) representa el ancho del límite de decisión, o la cantidad de evidencia necesaria antes de dar una respuesta. El juicio termina cuando la evidencia acumulada alcanza el límite correcto o el incorrecto. [42]
La investigación cronométrica moderna suele utilizar variaciones en una o más de las siguientes categorías amplias de paradigmas de tareas de tiempo de reacción, que no tienen por qué ser mutuamente excluyentes en todos los casos.
El tiempo de reacción simple es el movimiento necesario para que un observador responda a la presencia de un estímulo. Por ejemplo, se le podría pedir a un sujeto que presione un botón tan pronto como aparezca una luz o un sonido. El RT medio para individuos en edad universitaria es de aproximadamente 160 milisegundos para detectar un estímulo auditivo y aproximadamente 190 milisegundos para detectar un estímulo visual. [29] [43]
Los RT medios de los velocistas en los Juegos Olímpicos de Beijing fueron 166 ms para los hombres y 169 ms para las mujeres, pero en una de cada 1.000 salidas pueden alcanzar 109 ms y 121 ms, respectivamente. [44] Este estudio también concluyó que los RT femeninos más largos pueden ser un artefacto del método de medición utilizado, lo que sugiere que el sistema de sensores del bloque de salida podría pasar por alto una salida en falso femenina debido a una presión insuficiente sobre las almohadillas. Los autores sugirieron que compensar este umbral mejoraría la precisión de la detección de salidas en falso en las corredoras.
La IAAF tiene una regla controvertida según la cual si un atleta se mueve en menos de 100 ms, cuenta como una salida en falso y, desde 2009, debe ser descalificado, incluso a pesar de un estudio encargado por la IAAF en 2009 que indicaba que los mejores velocistas son A veces puede reaccionar en 80 a 85 ms. [45]
Las tareas de reconocimiento o RT de ir/no ir requieren que el sujeto presione un botón cuando aparece un tipo de estímulo y retenga una respuesta cuando aparece otro tipo de estímulo. Por ejemplo, es posible que el sujeto tenga que presionar el botón cuando aparece una luz verde y no responder cuando aparece una luz azul.
La RT de discriminación implica comparar pares de visualizaciones presentadas simultáneamente y luego presionar uno de los dos botones según cuál de las visualizaciones parezca más brillante, más larga, más pesada o de mayor magnitud en alguna dimensión de interés. Los paradigmas de RT de discriminación se dividen en tres categorías básicas, que involucran estímulos que se administran de manera simultánea, secuencial o continua. [46]
En un ejemplo clásico de paradigma RT de discriminación simultánea, concebido por el psicólogo social Leon Festinger , se muestran dos líneas verticales de diferentes longitudes, una al lado de la otra, a los participantes simultáneamente. Se pide a los participantes que identifiquen lo más rápido posible si la línea de la derecha es más larga o más corta que la línea de la izquierda. Una de estas líneas mantendría una longitud constante a lo largo de las pruebas, mientras que la otra adoptó un rango de 15 valores diferentes, cada uno presentado el mismo número de veces a lo largo de la sesión. [47]
Un ejemplo del segundo tipo de paradigma de discriminación, que administra estímulos con éxito o en serie, es un estudio clásico de 1963 en el que a los participantes se les dan dos pesas levantadas secuencialmente y se les pide que juzguen si la segunda era más pesada o más liviana que la primera. [48]
El tercer tipo amplio de tarea RT de discriminación, en la que los estímulos se administran continuamente, se ejemplifica en un experimento de 1955 en el que se pide a los participantes que clasifiquen mazos de cartas barajadas en dos montones, dependiendo de si la carta tenía un número grande o pequeño de puntos en está de vuelta. El tiempo de reacción en una tarea de este tipo a menudo se mide por la cantidad total de tiempo que lleva completarla. [49]
Las tareas de tiempo de reacción de elección (CRT) requieren respuestas distintas para cada clase posible de estímulo. En una tarea de tiempo de reacción de elección que requiere una respuesta única a varias señales diferentes, se cree que ocurren cuatro procesos distintos en secuencia: primero, las cualidades sensoriales de los estímulos son recibidas por los órganos sensoriales y transmitidas al cerebro; en segundo lugar, la señal es identificada, procesada y razonada por el individuo; tercero, se toma la decisión de elección; y cuarto, la respuesta motora correspondiente a esa elección es iniciada y llevada a cabo por una acción. [50]
Las tareas de CRT pueden ser muy variables. Pueden involucrar estímulos de cualquier modalidad sensorial, generalmente de naturaleza visual o auditiva, y requieren respuestas que generalmente se indican presionando una tecla o un botón. Por ejemplo, se le podría pedir al sujeto que presione un botón si aparece una luz roja y un botón diferente si aparece una luz amarilla. La caja Jensen es un ejemplo de un instrumento diseñado para medir el RT de elección con estímulos visuales y respuesta a la pulsación de teclas. [49] Los criterios de respuesta también pueden ser en forma de vocalizaciones, como la versión original de la tarea Stroop , donde se instruye a los participantes a leer los nombres de las palabras impresas con tinta de colores de las listas. [51] Las versiones modernas de la tarea Stoop, que utilizan pares de estímulos únicos para cada prueba, también son ejemplos de un paradigma CRT de opción múltiple con respuesta vocal. [52]
Los modelos de tiempo de reacción de elección están estrechamente alineados con la Ley de Hick , que postula que los tiempos de reacción promedio se alargan en función de más opciones disponibles. La ley de Hick se puede reformular como:
donde denota el RT medio entre las pruebas, es una constante y representa la suma de posibilidades, incluido "sin señal". Esto explica el hecho de que en una tarea de elección, el sujeto no sólo debe elegir, sino también detectar primero si se ha producido alguna señal (equivalente a la formulación original). [50]
Con la llegada de las técnicas de neuroimagen funcional PET y fMRI , los psicólogos comenzaron a modificar sus paradigmas de cronometría mental para la obtención de imágenes funcionales. [53] Aunque los psico( fisi )ólogos han estado utilizando mediciones electroencefalográficas durante décadas, las imágenes obtenidas con PET han atraído un gran interés de otras ramas de la neurociencia, popularizando la cronometría mental entre una gama más amplia de científicos en los últimos años. La forma en que se utiliza la cronometría mental es realizando tareas basadas en RT que muestran a través de neuroimágenes las partes del cerebro que están involucradas en el proceso cognitivo. [53]
Con la invención de la resonancia magnética funcional (fMRI), se utilizaron técnicas para medir la actividad a través de potenciales eléctricos relacionados con eventos en un estudio en el que se pidió a los sujetos que identificaran si un dígito que se presentaba estaba por encima o por debajo de cinco. Según la teoría aditiva de Sternberg, cada una de las etapas involucradas en la realización de esta tarea incluye: codificar, comparar con la representación almacenada de cinco, seleccionar una respuesta y luego verificar si hay errores en la respuesta. [54] La imagen de resonancia magnética funcional presenta las ubicaciones específicas donde ocurren estas etapas en el cerebro mientras se realiza esta simple tarea de cronometría mental.
En la década de 1980, los experimentos de neuroimagen permitieron a los investigadores detectar la actividad en áreas localizadas del cerebro mediante la inyección de radionúclidos y el uso de tomografía por emisión de positrones (PET) para detectarlos. Además, se utilizó fMRI, que detectó las áreas precisas del cerebro que están activas durante las tareas de cronometría mental. Muchos estudios han demostrado que hay una pequeña cantidad de áreas del cerebro que están ampliamente distribuidas y que participan en la realización de estas tareas cognitivas.
Las revisiones médicas actuales indican que la señalización a través de las vías de dopamina que se originan en el área tegmental ventral se correlaciona fuertemente y positivamente con una RT mejorada (acortada); [55] por ejemplo, se ha demostrado que los productos farmacéuticos dopaminérgicos como la anfetamina aceleran las respuestas durante el intervalo, mientras que los antagonistas de la dopamina (específicamente, para los receptores de tipo D 2 ) producen el efecto opuesto. [55] De manera similar, la pérdida de dopamina del cuerpo estriado relacionada con la edad , medida mediante imágenes SPECT del transportador de dopamina , se correlaciona fuertemente con la RT más lenta. [56]
La suposición de que las operaciones mentales pueden medirse por el tiempo necesario para realizarlas se considera fundamental en la psicología cognitiva moderna. Para comprender cómo los diferentes sistemas cerebrales adquieren, procesan y responden a los estímulos a lo largo del tiempo del procesamiento de la información por parte del sistema nervioso, los psicólogos experimentales suelen utilizar los tiempos de respuesta como variable dependiente en diferentes condiciones experimentales. [2] Este enfoque para el estudio de la cronometría mental generalmente tiene como objetivo probar hipótesis basadas en teorías destinadas a explicar las relaciones observadas entre el RT medido y alguna variable de interés manipulada experimentalmente, que a menudo hacen predicciones matemáticas formuladas con precisión. [3]
La distinción entre este enfoque experimental y el uso de herramientas cronométricas para investigar las diferencias individuales es más conceptual que práctica, y muchos investigadores modernos integran herramientas, teorías y modelos de ambas áreas para investigar los fenómenos psicológicos. Sin embargo, es un principio organizativo útil distinguir las dos áreas en términos de sus preguntas de investigación y los propósitos para los cuales se idearon una serie de tareas cronométricas. [3] El enfoque experimental de la cronometría mental se ha utilizado para investigar una variedad de sistemas y funciones cognitivas que son comunes a todos los humanos, incluida la memoria, el procesamiento y la producción del lenguaje, la atención y aspectos de la percepción visual y auditiva. La siguiente es una breve descripción de varias tareas experimentales bien conocidas en cronometría mental.
Saul Sternberg (1966) ideó un experimento en el que se pedía a los sujetos que recordaran un conjunto de dígitos únicos en la memoria a corto plazo . Luego, los sujetos recibieron un estímulo sonda en forma de dígito del 0 al 9. Luego, el sujeto respondió lo más rápido posible si la sonda estaba en el conjunto de dígitos anterior o no. El tamaño del conjunto inicial de dígitos determinó el RT del sujeto. La idea es que a medida que aumenta el tamaño del conjunto de dígitos, también aumenta el número de procesos que deben completarse antes de poder tomar una decisión. Entonces, si el sujeto tiene cuatro elementos en la memoria a corto plazo (STM), luego de codificar la información del estímulo de la sonda, el sujeto necesita comparar la sonda con cada uno de los cuatro elementos en la memoria y luego tomar una decisión. Si sólo hubiera dos elementos en el conjunto inicial de dígitos, entonces sólo se necesitarían dos procesos. Los datos de este estudio encontraron que por cada elemento adicional agregado al conjunto de dígitos, se agregaban alrededor de 38 milisegundos al tiempo de respuesta del sujeto. Esto apoyaba la idea de que un sujeto realizaba una búsqueda exhaustiva en serie a través de la memoria en lugar de una búsqueda en serie autoterminada. [58] Sternberg (1969) desarrolló un método muy mejorado para dividir RT en etapas sucesivas o en serie, llamado método del factor aditivo. [59]
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Shepard y Metzler (1971) presentaron un par de formas tridimensionales que eran idénticas o versiones especulares entre sí. RT para determinar si eran idénticos o no era una función lineal de la diferencia angular entre su orientación, ya sea en el plano de la imagen o en profundidad. Concluyeron que los observadores realizaron una rotación mental de ritmo constante para alinear los dos objetos y poder compararlos. [60] Cooper y Shepard (1973) presentaron una letra o un dígito que era normal o invertido, y se presentaba en posición vertical o en ángulos de rotación en unidades de 60 grados. El sujeto tenía que identificar si el estímulo era normal o invertido. El tiempo de respuesta aumentó aproximadamente de forma lineal a medida que la orientación de la letra se desvió de vertical (0 grados) a invertida (180 grados), y luego disminuye nuevamente hasta alcanzar los 360 grados. Los autores concluyeron que los sujetos giran mentalmente la imagen la distancia más corta hasta colocarla en posición vertical y luego juzgan si es normal o invertida. [61]
La cronometría mental se ha utilizado para identificar algunos de los procesos asociados con la comprensión de una oración. Este tipo de investigación generalmente gira en torno a las diferencias en el procesamiento de cuatro tipos de oraciones: verdadero afirmativo (TA), falso afirmativo (FA), falso negativo (FN) y verdadero negativo (TN). Se puede presentar una imagen con una oración asociada que caiga en una de estas cuatro categorías. Luego, el sujeto decide si la oración coincide con la imagen o no. El tipo de sentencia determina cuántos procesos deben realizarse antes de poder tomar una decisión. Según los datos de Clark y Chase (1972) y Just y Carpenter (1971), las oraciones TA son las más simples y toman menos tiempo que las oraciones FA, FN y TN. [62] [63]
Los modelos de memoria de redes jerárquicas fueron descartados en gran medida debido a algunos hallazgos relacionados con la cronometría mental. El modelo Teachable Language Comprehender (TLC) propuesto por Collins y Quillian (1969) tenía una estructura jerárquica que indicaba que la velocidad de recuperación en la memoria debería basarse en el número de niveles de la memoria atravesados para encontrar la información necesaria. Pero los resultados experimentales no coincidieron. Por ejemplo, un sujeto responderá de manera confiable que un petirrojo es un pájaro más rápidamente que un avestruz es un pájaro a pesar de que estas preguntas acceden a los mismos dos niveles en la memoria. Esto condujo al desarrollo de modelos de activación de la memoria cada vez más extendidos (por ejemplo, Collins y Loftus, 1975), en los que los vínculos en la memoria no están organizados jerárquicamente sino por importancia. [64] [65]
A finales de la década de 1960, Michael Posner desarrolló una serie de estudios de correspondencia de letras para medir el tiempo de procesamiento mental de varias tareas asociadas con el reconocimiento de un par de letras. [66] La tarea más simple fue la tarea de coincidencia física, en la que a los sujetos se les mostró un par de letras y tuvieron que identificar si las dos letras eran físicamente idénticas o no. La siguiente tarea fue la de coincidencia de nombres, donde los sujetos tenían que identificar si dos letras tenían el mismo nombre. La tarea que involucró la mayor cantidad de procesos cognitivos fue la tarea de coincidencia de reglas en la que los sujetos tenían que determinar si las dos letras presentadas eran vocales o no.
La tarea del partido físico fue la más sencilla; Los sujetos tenían que codificar las letras, compararlas entre sí y tomar una decisión. Al realizar la tarea de coincidencia de nombres, los sujetos se vieron obligados a agregar un paso cognitivo antes de tomar una decisión: tenían que buscar en la memoria los nombres de las letras y luego compararlos antes de decidir. En la tarea basada en reglas, también tuvieron que clasificar las letras como vocales o consonantes antes de hacer su elección. El tiempo necesario para realizar la tarea de coincidencia de reglas fue mayor que la tarea de coincidencia de nombres, que fue más larga que la tarea de coincidencia física. Utilizando el método de la resta, los experimentadores pudieron determinar la cantidad de tiempo aproximada que les tomó a los sujetos realizar cada uno de los procesos cognitivos asociados con cada una de estas tareas. [2]
Los psicólogos diferenciales frecuentemente investigan las causas y consecuencias del procesamiento de la información modelada por estudios cronométricos de la psicología experimental. Si bien los estudios experimentales tradicionales de RT se llevan a cabo dentro de los sujetos con la RT como una medida dependiente afectada por manipulaciones experimentales, un psicólogo diferencial que estudia la RT generalmente mantendrá las condiciones constantes para determinar la variabilidad entre sujetos en la RT y sus relaciones con otras variables psicológicas. [3]
Los investigadores, a lo largo de más de un siglo, han informado en general de correlaciones medianas entre el RT y las medidas de inteligencia : existe, por tanto, una tendencia entre los individuos con mayor coeficiente intelectual a ser más rápidos en las pruebas de RT. Aunque sus fundamentos mecanicistas todavía se debaten, la relación entre RT y la capacidad cognitiva hoy en día es un hecho empírico tan bien establecido como cualquier fenómeno en psicología. [3] Una revisión de la literatura de 2008 sobre la correlación media entre varias medidas de tiempo de reacción e inteligencia resultó ser −0,24 ( DE = 0,07). [67]
La investigación empírica sobre la naturaleza de la relación entre el tiempo de reacción y las medidas de inteligencia tiene una larga historia de estudio que se remonta a principios del siglo XX, [68] [69] y algunos de los primeros investigadores informaron una correlación casi perfecta en una muestra de cinco estudiantes. [70] La primera revisión de estos estudios incipientes, en 1933, analizó más de dos docenas de estudios y encontró una asociación más pequeña pero confiable entre las medidas de inteligencia y la producción de respuestas más rápidas en una variedad de tareas de RT. [71]
Hasta principios del siglo XXI, los psicólogos que estudiaban el tiempo de reacción y la inteligencia continuaron encontrando este tipo de asociaciones, pero en gran medida no podían ponerse de acuerdo sobre el verdadero tamaño de la asociación entre el tiempo de reacción y la inteligencia psicométrica en la población general. Esto probablemente se deba al hecho de que la mayoría de las muestras estudiadas habían sido seleccionadas de universidades y tenían puntuaciones de capacidad mental inusualmente altas en relación con la población general. [72] En 2001, el psicólogo Ian J. Deary publicó el primer estudio a gran escala sobre la inteligencia y el tiempo de reacción en una muestra de población representativa de un rango de edades, y encontró una correlación entre la inteligencia psicométrica y el tiempo de reacción simple de –0,31 y cuatro- tiempo de reacción de elección de –0,49. [73]
Los investigadores aún tienen que desarrollar un consenso para una teoría neurofisiológica unificada que explique completamente la base de la relación entre RT y la capacidad cognitiva. Puede reflejar un procesamiento de información más eficiente, un mejor control de la atención o la integridad de los procesos neuronales. Una teoría de este tipo necesitaría explicar varias características únicas de la relación, varias de las cuales se analizan a continuación.
Los estudios de gemelos y de adopción han demostrado que el rendimiento en tareas cronométricas es hereditario . [79] [80] [81] El RT medio en estos estudios revela una heredabilidad de alrededor de 0,44, lo que significa que el 44 % de la varianza en el RT medio está asociado con diferencias genéticas, mientras que la desviación estándar de los RT muestra una heredabilidad de alrededor de 0,20. Además, se ha descubierto que los RT medios y las medidas de CI están genéticamente correlacionados en el rango de 0,90, lo que sugiere que la menor correlación fenotípica observada entre el CI y el RT medio incluye fuerzas ambientales aún desconocidas. [3]
En 2016, un estudio de asociación de todo el genoma (GWAS) de la función cognitiva encontró 36 variantes genéticas significativas en todo el genoma asociadas con el tiempo de reacción en una muestra de alrededor de 95.000 individuos. Se descubrió que estas variantes abarcan dos regiones en el cromosoma 2 y el cromosoma 12 , que parecen estar en o cerca de genes implicados en la espermatogénesis y las actividades de señalización de los receptores de citocinas y factores de crecimiento , respectivamente. Este estudio también encontró correlaciones genéticas significativas entre RT, memoria y razonamiento verbal-numérico. [82]
La investigación neurofisiológica que utiliza potenciales relacionados con eventos (ERP) ha utilizado la latencia P3 como correlato de la etapa de "decisión" de una tarea de tiempo de reacción. Estos estudios generalmente han encontrado que la magnitud de la asociación entre gy la latencia P3 aumenta con condiciones de tarea más exigentes. [83] También se ha descubierto que las medidas de latencia P3 son consistentes con la regla del peor desempeño, en la que la correlación entre la media del cuantil de latencia P3 y las puntuaciones de la evaluación cognitiva se vuelve más negativa a medida que aumenta el cuantil. [84] Otros estudios de ERP han encontrado concordancia con la interpretación de la relación g -RT que reside principalmente en el componente de "decisión" de una tarea, en el que la mayor parte de la actividad cerebral relacionada con g ocurre después de la evaluación de estimulación pero antes de la respuesta motora, [85 ] mientras que los componentes involucrados en el procesamiento sensorial cambian poco entre las diferencias en g . [86]
Aunque aún no se ha llegado a un consenso entre los psicólogos sobre una teoría unificada del tiempo de reacción y la inteligencia, el modelo de difusión proporciona un modelo teórico prometedor. El modelado de difusión divide el RT en etapas residuales de "no decisión" y de "difusión" estocástica, la última de las cuales representa la generación de una decisión en una tarea de dos opciones. [87] [88] Este modelo integra con éxito las funciones del tiempo medio de reacción, la variabilidad del tiempo de respuesta y la precisión en el modelado de la tasa de difusión como una variable que representa el peso acumulado de la evidencia que genera una decisión en una tarea de RT. Según el modelo de difusión, esta evidencia se acumula al realizar un recorrido aleatorio continuo entre dos límites que representan cada opción de respuesta en la tarea. Las aplicaciones de este modelo han demostrado que la base de la relación g -RT es específicamente la relación de g con la velocidad del proceso de difusión, en lugar de con el tiempo residual de no decisión. [89] [90] [91] El modelado de difusión también puede explicar con éxito la regla del peor desempeño al suponer que la misma medida de capacidad (tasa de difusión) media el desempeño en tareas cognitivas tanto simples como complejas, lo cual ha sido teórico [92] y empíricamente [93] apoyado. Esta sección explica cómo el modelo de difusión ayuda a explicar la relación RT-capacidad cognitiva. [94] Una mayor claridad podría implicar una mezcla de vocabulario técnico con algunos ejemplos particularmente evocadores. Por ejemplo, una metáfora de una balanza que comienza a inclinarse en un sentido u otro a medida que se acumula evidencia es una forma de hacerlo más claro. Y los ejemplos vívidos pueden ser situaciones del mundo real, como deliberar sobre una decisión y compararla con el análisis de pruebas en un tribunal. Esta combinación de vocabulario técnico con ejemplos prácticos permite al lector obtener una comprensión más profunda de cómo funciona el modelo de difusión en relación con los estudios cognitivos.
Existe una amplia investigación reciente que utiliza la cronometría mental para el estudio del desarrollo cognitivo . Específicamente, se utilizaron varias medidas de velocidad de procesamiento para examinar los cambios en la velocidad de procesamiento de la información en función de la edad. Kail (1991) demostró que la velocidad de procesamiento aumenta exponencialmente desde la primera infancia hasta la edad adulta temprana. [95] Los estudios de RT en niños pequeños de diversas edades son consistentes con observaciones comunes de niños involucrados en actividades que no suelen estar asociadas con la cronometría. [3] Esto incluye la velocidad para contar, alcanzar cosas, repetir palabras y otras habilidades vocales y motoras en desarrollo que se desarrollan rápidamente en los niños en crecimiento. [96] Una vez que se alcanza la madurez temprana, hay un largo período de estabilidad hasta que la velocidad de procesamiento comienza a disminuir desde la mediana edad hasta la senilidad (Salthouse, 2000). [97] De hecho, la desaceleración cognitiva se considera un buen índice de cambios más amplios en el funcionamiento del cerebro y la inteligencia . Demetriou y sus colegas, utilizando varios métodos para medir la velocidad de procesamiento, demostraron que está estrechamente asociada con cambios en la memoria de trabajo y el pensamiento (Demetriou, Mouyi y Spanoudis, 2009). Estas relaciones se analizan ampliamente en las teorías neopiagetianas del desarrollo cognitivo . [98]
Durante la senescencia, la RT se deteriora (al igual que la inteligencia fluida ), y este deterioro se asocia sistemáticamente con cambios en muchos otros procesos cognitivos, como las funciones ejecutivas, la memoria de trabajo y los procesos inferenciales. [98] En la teoría de Andreas Demetriou , [99] una de las teorías neopiagetianas del desarrollo cognitivo , el cambio en la velocidad de procesamiento con la edad, como lo indica la disminución del RT, es uno de los factores fundamentales del desarrollo cognitivo.
El desempeño en tareas simples y de tiempo de reacción de elección se asocia con una variedad de resultados relacionados con la salud, incluidos compuestos de salud generales y objetivos [100], así como medidas específicas como la integridad cardiorrespiratoria. [101] Se ha descubierto que la asociación entre el coeficiente intelectual y la mortalidad temprana por todas las causas está mediada principalmente por una medida del tiempo de reacción. [102] Estos estudios generalmente encuentran que respuestas más rápidas y precisas a las tareas de tiempo de reacción se asocian con mejores resultados de salud y una vida útil más larga.
Aunque aún no se ha realizado un estudio exhaustivo de los rasgos de personalidad y el tiempo de reacción, varios investigadores han informado de asociaciones entre la RT y los cinco grandes factores de personalidad: la extraversión y el neuroticismo . Si bien muchos de estos estudios adolecen de tamaños de muestra bajos (generalmente menos de 200 individuos), sus resultados se resumen aquí brevemente junto con los mecanismos biológicamente plausibles propuestos por los autores.
Un estudio de 2014 midió la RT de elección en una muestra de 63 participantes con extraversión alta y 63 con extraversión baja, y encontró que los niveles más altos de extraversión se asociaban con respuestas más rápidas. [103] Aunque los autores señalan que esto probablemente sea una función de las demandas de tareas específicas en lugar de diferencias individuales subyacentes, otros autores han propuesto que la relación RT-Extraversión representa diferencias individuales en la respuesta motora, que puede estar mediada por la dopamina . [104] Sin embargo, estos estudios son difíciles de interpretar a la luz de sus pequeñas muestras y aún no se han replicado.
De manera similar, otros investigadores han encontrado una pequeña asociación ( r <0,20) entre la RT y el neuroticismo, en la que los individuos más neuróticos tendían a ser más lentos en las tareas de RT. Los autores interpretan que esto refleja un umbral de excitación más alto en respuesta a estímulos de intensidad variable, especulando que los individuos con mayor neuroticismo pueden tener sistemas nerviosos relativamente "débiles". [105] En un estudio algo más amplio de 242 estudiantes universitarios, se encontró que el neuroticismo estaba más sustancialmente correlacionado ( r ≈ 0,25) con la variabilidad de la respuesta, con un mayor neuroticismo asociado con mayores desviaciones estándar del RT. Los autores especulan que el neuroticismo puede conferir una mayor variación en el tiempo de reacción a través de la interferencia del "ruido mental". [106]
Los metacientíficos frecuentemente investigan el orden en el que nuestras elecciones analíticas afectan los análisis del tiempo de reacción. El efecto del preprocesamiento debilita las inferencias de la evidencia científica, puede verse como diferente pero racional, dando lugar a resultados contradictorios, falsos positivos y negativos. [107] [108] Es necesario considerar el efecto de elegir ciertos métodos de preprocesamiento (por ejemplo, [108] [109] En segundo lugar, nosotros [ ¿quién? ] debemos revelar las decisiones de preprocesamiento para poder reproducir y replicar los hallazgos. [110] ) Como resultado, una revisión sistemática de la literatura sobre el efecto Simon reveló que el orden en el que se realizan las elecciones analíticas rara vez se informa y los hallazgos dentro de los efectos Simon se vieron afectados por diferentes elecciones analíticas. Como resultado, se ha recomendado una lista de verificación para informar el preprocesamiento del tiempo de reacción para hacer que las decisiones sean más explícitas y transparentes para hacer que los datos del tiempo de reacción sean más transparentes [111] con el fin de maximizar la transparencia dentro de los datos del tiempo de reacción.
El neurotransmisor dopamina se libera de proyecciones que se originan en el mesencéfalo. Las manipulaciones de la señalización dopaminérgica influyen profundamente en el tiempo de los intervalos, lo que lleva a la hipótesis de que la dopamina influye en la actividad del marcapasos interno o "reloj" (Maricq y Church, 1983; Buhusi y Meck, 2005, 2009; Lake y Meck, 2013). Por ejemplo, la anfetamina, que aumenta las concentraciones de dopamina en la hendidura sináptica (Maricq y Church, 1983; Zetterström et al., 1983) adelanta el inicio de la respuesta durante el intervalo (Taylor et al., 2007), mientras que los antagonistas de tipo D2 los receptores de dopamina suelen retardar la sincronización (Drew et al., 2003; Lake y Meck, 2013). ... El agotamiento de la dopamina en voluntarios sanos afecta el tiempo (Coull et al., 2012), mientras que la anfetamina libera dopamina sináptica y acelera el tiempo (Taylor et al., 2007).
