PSICOFISICA DE LOS TIEMPOS DE REACCION: TEORIAS y METODOS
PSICOFISICA DE LOS TIEMPOS DE REACCION: TEORIAS
y METODOS
Autor:
CLAUDE BONNET * Université Louis Pasteur, Strasbourg, France
INTRODUCCION
El psicólogo holandés Donders
(1868) expuso: desde hace más de un siglo, se concibe que todas las actividades
mentales son tratamiento de información. Toda actividad mental toma tiempo y,
por ejemplo: cuando una persona tiene un reconocimiento a partir de una
fotografía es necesario tiempo, después de un tiempo que Fechner desarrollara
la Psicofísica propuso usar la medida del tiempo de reacción para investigar
los procesos mentales. En el artículo de este autor se presenta un enfoque
psicofísico de las bases teorías y metodológicas del uso de los tiempos de
reacción (Bonnet,1986, Link, 1992; Luce, 1986; Welford,1980) para investigar el
funcionamiento de la mente humana, haciendo referencia a la percepción, la
memoria y otras actividades en las que se manifiestan las relaciones del hombre
con su entorno.
CONCEPCION GENERAL DEL SIGNIFICADO DE UN TIEMPO
DE REACCION
El autor Claude Bonnet describe dos tipos de reacción: El
simple y el complejo.
El
Tiempo de Reacción Simple (TRS)
En una tarea de tiempo de reacción simple, se pide al sujeto que indique, lo
más rápidamente que pueda, cuándo aparece un estímulo. Se trata de una tarea de
detección. En un experimento así hay cuatro pasos:
1-
Se
presenta una señal preparatoria que está destinada a atraer la atención del
sujeto. La señal puede ser la palabra "atención" u otra señal (como
un sonido si el estímulo es auditivo o como una luz si el estímulo es visual).
2-Después de la señal preparatoria sigue
un período de tiempo al que llamamos el período preparatorio. -Este período se
termina con la presentación de la señal de respuesta que se considera el
estímulo real del experimento.
3-El sujeto debe responder tan pronto
como detecte la aparición de ese estímulo. Generalmente, la respuesta consiste
en presionar una tecla, pero puede ser también una respuesta verbal, la que
será registrada.
El tiempo de reacción: es el tiempo que
media entre el inicio del estímulo y la producción de la respuesta. Imaginemos
la siguiente situación en la que se usa una computadora: La señal preparatoria
es un sonido de 1000 Hz que aparece durante 500 milisegundos. Al mismo tiempo
aparece en el centro de la pantalla un pequeño punto luminoso, llamado punto de
fijación en el que el sujeto debe mantener la mirada
.
La duración del período preparatorio,
que comienza al finalizar el sonido, puede variar al azar de una prueba a la
otra, por ejemplo, entre 500 y 1.000 ms. Al final de este período, aparece a la
izquierda o a la derecha del punto de fijación, un disco luminoso que se define
como la señal de respuesta. Su duración puede ser constante, por ejemplo 48 ms,
o puede terminarse con la respuesta del sujeto. Como el sujeto tiene una sola tecla
para responder, el reloj de la computadora se pone en marcha cuando aparece el
estímulo y se detiene cuando el sujeto presiona la tecla.
En este tipo de experimento. el tiempo
de reacción más bajo que puede obtener un sujeto bien entrenado está cerca de
180-200 ms para un estímulo visual. Tenemos que recordar que la tarea del
sujeto es simplemente detectar la aparición del estímulo y no identificarlo.
El
Tiempo de Reacción Complejo (TRC)
Aquí la tarea del sujeto es un poco más
compleja. Debe discriminar si el estímulo aparece a la derecha o a la izquierda
del punto de fijación. Para esto tiene una tecla de cada lado, con una indica
que ha visto el estímulo a la izquierda, y con la otra que lo ha visto a la
derecha. Con la excepción de la consigna, el procedimiento experimental del
tiempo de reacción complejo (TRC) es esencialmente el mismo que el del tiempo
de reacción simple. Como es de esperar. el tiempo de reacción complejo será más
largo que el tiempo de reacción simple.
La Figura 1presenta la comparación de
los TRS y del TRC obtenidos en las situaciones descritas anteriormente. Estos
tiempos de reacción fueron medidos con cinco niveles de luminancia en
diferentes sesiones. Los dos tiempos de reacción disminuyen cuando aumenta la
luminancia del estímulo. Se observa que el TRC tiene un promedio de duración
12ms mayor que el TRS.
Aquaforest
TIFF Junction Evaluation.
Bonnet
Figura 1 tiempos de reacción
(ms) y niveles de luminancia en una tarea de TRS y una tarea de TRC.el estudio
es un pequeño cuadro que aparece al azar a la derecha o a la izquierda del
punto de fijación. Su excentricidad retinal es de 10 grados.
El Modelo Aditivo de Donders
Para explicar que el TRC es
sistemáticamente más largo que el TRS, Donders propuso que un TRC es la suma de
cuatro tiempos o latencias: una latencia sensoria' (t S )' una latencia
perceptual (tp)' una latencia de decisión (td) y una latencia motora (tm).
En cambio, el TRS necesita solamente dos tipos
de procedimiento: sensorial y motor.
Si este modelo es válido, entonces podemos
estimar la duración de cada etapa. Al menos, podemos explicar la diferencia
entre un TRC y un TRS, y estimar la duración de la latencia perceptual y de la
latencia de decisión. ¿En qué consisten esas etapas? La etapa perceptual
corresponde a las actividades de discriminación o de categorización de los dos
estímulos (izquierda o derecha en el ejemplo anterior).
La etapa decisional
corresponde a la aplicación de la regla experimental: si el estímulo está a la
izquierda entonces debo presionar la tecla izquierda y no la tecla derecha.
Para estimar las
duraciones de estas etapas, se hacen otros dos experimentos.
En el primero, los dos
estímulos aparecen al azar a la izquierda o a la derecha, pero el sujeto debe
responder solamente a uno de los dos (por ejemplo: el que aparece a la
derecha). Entonces, el sujeto debe discriminar los dos estímulos, pero no
discriminar las respuestas, porque tiene solamente una respuesta. Este
experimento lo llamamos tiempo de reacción de discriminación (TRD).
En el segundo experimento, aparece
solamente un estímulo, por ejemplo, el de la izquierda. Pero, este estímulo no
aparece en todas las pruebas, después de la señal preparatoria y del período
preparatorio. Si el estímulo aparece a la izquierda, el sujeto debe presionar
la tecla izquierda, y cuando el estímulo no aparece, el sujeto debe presionar
la tecla de la derecha. De esta manera debe discriminar entre las respuestas.
Esto es lo que se llama tiempo de reacción de decisión de la respuesta (TRR).
Ahora, si el modelo de Donders es válido, y si
la operación que hacemos es también válida, debemos verificar que:
(TRC - TRS) = (TRD - TRS) + (TRR - TRS)
En un experimento usando las cuatro
situaciones descritas anteriormente, Taylor (1966) obtuvo los resultados
siguientes:
(TRC - TRS) = 44 rus
(TRD - TRS) = 25 ms
(TRR - TRS) = 22 rus
Entonces, se puede predecir que la
diferencia entre el TRC y el TRS será: (TRC - TRS) = 25 + 22 = 47 ms. El
resultado está muy cerca de la predicción.
La diferencia entre TRC y TRS que
obtenemos en el experimento de la Figura 1 es más pequeña. La razón es que la
correspondencia entre el estímulo y la respuesta es perfecta de manera que la
etapa decisional está reducida al mínimo. En otro experimento, el estímulo fue
una barra luminosa inclinada a 450 o a 1350. De la misma manera que antes, el
TRS fue medido. Para medir el TRC, el sujeto recibió la instrucción de pulsar
la tecla de la izquierda cuando la orientación de la barra fuera de 450y la
tecla de la derecha cuando la orientación fuese de 1350. De esta manera la
correspondencia entre el estímulo y la respuesta fue más arbitraria. Aunque el
sujeto estaba bien entrenado, la media de la diferencia entre sus TRC y sus TRS
fue de 42 ms (Fig. 2).
Bonette
Figura 2 tiempos de reacción (ms) y niveles de luminancia en una tarea
de TRS y una tarea de discriminación de orientación (TRC) de una barra
luminosa.
Hay también maneras
de estimar la duración de la etapa motora de un TRS. Por ejemplo, se pueden
registrar los potenciales evocados por el estímulo, con electrodos ubicados
sobre la cabeza del sujeto de acuerdo al área cerebral que le corresponde por
su modalidad sensorial. Se demostró que la respuesta eléctrica (cerebral) se
anticipa a la respuesta motora (TRS) en cerca de 10 ms (Breitrneyer, 1975).
PSICOFISICA
DEL TIEMPO DE REACCION SIMPLE
El objetivo
principal de la psicofísica es estudiar la relación entre las dimensiones del
mundo físico y las dimensiones correspondientes al mundo sensorial. Fechner,
Thurstone y Stevens fueron los principales autores que propusieron maneras y
métodos de medir la sensación y como ésta cambia con la intensidad de un estímulo.
Como se sabe Stevens propuso una ley que dice que la sensación (S) aumenta como
una función de potencia de la intensidad del estímulo (I)
Donde b es un
parámetro que depende de las unidades, ya es el exponente de la función (e.g.
Guirao, 1980). El método de la estimación de la magnitud es ahora el más usado
de los métodos psicofísicos. Consiste en pedir al sujeto que estime la
sensación con un número o un juicio cuantitativo; si el sujeto dice que para
una intensidad su respuesta es diez, cuando se le presenta otra intensidad, su
respuesta, o sea el número dado, debe ser proporcional al cambio perceptivo de
la sensación.
"cuanto menor sea el exponente tanto mayor será la capacidad de
discriminación de un sistema sensorial" (Guirao, 1980, p. 68).
¿Cuál es el significado del valor del exponente?
En psicofísica es muy importante saber cuál es el significado de los
valores de los exponentes de las funciones.
¿Representan realmente la manera en que funciona el sistema sensorial?
Para algunos autores como Parducci (1990) la respuesta no refleja
directamente la sensación sino un juicio sobre la sensación.
En el siglo pasado
Exner, Wundt o Cattell demostraron que un tiempo de reacción simple disminuye
cuando aumenta la intensidad de un estímulo sensorial (una luz o un sonido).
Piéron (1914, 1920, 1952), además de la luz y del sonido, estudió también la
sensación de presión en la piel, de gusto, de calor, de frío, y la sensación
eléctrica. Piéron (1920) propuso una ley que describe las variaciones del
tiempo de reacción simple con la intensidad
La variación tiene
la forma de una hipérbola: el tiempo de reacción disminuye cuando la intensidad
aumenta. Pero, a partir de una intensidad, el tiempo de reacción se mantiene
constante. Este tiempo se denomina cronobase.
Podemos observar
que esta función de Piéron (Fig., 3) es también una función de potencia con un
exponente negativo.
Bonette
Figura 3 Ejemplo de función de Piéron. El tiempo de reacción disminuye cuando
aumenta la luminancia del estímulo (cf. Mansfield, 1973)
Esta hipótesis fue
propuesta por Restle (1961) Y de una manera más formal por Norwich (1977, 1978,
1984). Norwich propone una ley para describir la transmisión de la información
entre el estímulo y el receptor. De esta ley derivaron otras leyes psicofísicas
como la ley de Fechner, la ley de Weber, la ley de Stevens (Stevens, 1975), la
ley de Piéron.
según Norwich, tres
de estas leyes deben tener un exponente del mismo valor.
En la literatura
experimental tenemos muchos resultados que muestran que la discriminación
(DI/I) cambia con el valor del estímulo: en otras palabras, la razón de Weber
disminuye cuando la intensidad del estímulo aumenta. Aquí H es el valor de la
entropía. No es necesario desarrollar aquí la argumentación formal de Norwich.
Lo importante es la validez funcional de sus predicciones.
La ley de la
psicofísica más precisamente, la hipótesis sostiene que para los mismos
estímulos el exponente de las funciones descritas por las tres leyes debe ser
el mismo, aunque las tareas que el sujeto deba realizar sean muy diferentes.
Ward y Davidson (Davidson,
1990) hacen el primer experimento para comparar directamente los exponentes
para los tres métodos. Usan sonidos puros de diferentes frecuencias (entre 70
Hz y 10.000 Hz). Para cada frecuencia, usan 10 niveles de intensidad del
sonido. Se utilizaron:
-Medidas de los tiempos de reacción simple
(TRS) a las diez intensidades.
-Medidas del umbral diferencial por cada nivel
de intensidad. Cálculos de las razones de Weber (RW).
-Estimaciones de la magnitud (EM).
Presentamos los
resultados de la Tabla l. Cuatro sujetos bien entrenados participaron en los
experimentos. Los números de la Tabla 1 representaron el promedio de los
exponentes individuales de la función de Piéron (para los TRS), de la función
de Weber (RW) y de la función de Stevens (para la estimación de la magnitud).
TABLA 1 Valores de
los exponentes obtenidos en tres situaciones experimentales: tiempos de
reacción simple (TRS), razones de Weber (discriminación, RW), y estimaciones de
la magnitud (EM) Medias de los resultados de Ward y Davidson
TRS WR
EM
70Hz
0.765 0.698 0.751
100Hz 0.601
0.527 0.550
200Hz
0.431 0.407 0.501
1.000Hz 0.330 0.425 0.372
10.000Hz 0.471 0.647 0.458
Estos resultados son muy alentadores.
Los exponentes varían con la frecuencia del sonido de la misma manera en las
tres tareas. Pero, por cada frecuencia, los valores de los exponentes son muy
semejantes en las tres funciones, a pesar de la diferencia de las tareas.
MODELO FUNCIONAL DEL TIEMPO DE REACCION SIMPLE
McGill (1967) propuso
que, para detectar un estímulo, el sistema sensorial debe acumular eventos que
podemos entender como los potenciales de las neuronas. McGill formuló la
hipótesis de que la detección no puede aparecer antes de que un cierto número
de esos eventos sean producidos en un tiempo determinado. Otra propuesta fue la
de Luce y Green (1972) para quienes el criterio para responder es el tiempo
necesario para obtener un número fijo de estos eventos. En ambas hipótesis, la
idea es la misma: el sistema debe acumular una cantidad de información antes de
detectar el estímulo (e.g. Link, 1992).
Hay experimentos en
los cuales el tiempo de reacción cambia con la situación. Por ejemplo, Wundt
(1874) presentó dos intensidades de un sonido de dos maneras. En una situación,
los dos sonidos fueron presentados de una manera regular y el sujeto, en cada
prueba sabía qué sonido iba a aparecer. En la otra situación, los dos sonidos
estaban presentados al azar de manera que el sujeto nunca podía anticipar cuál
iba a aparecer. En la última situación, la diferencia entre los tiempos de
reacción fue de 109ms. En la primera situación fue de II ms.
Grice (1968; Grice,
Nullmeyer y Schnizlein, 1979) propuso que la tasa de acumulación de la
información debe ser la misma en las dos situaciones. Cambia solamente con la
intensidad. Sin embargo, el valor del criterio puede cambiar de una situación a
la otra. Cuando los estímulos son presentados al azar, el sujeto debe tener un
único criterio. Cuando no hay incertidumbre, el sujeto puede tener un criterio
de respuesta más bajo para un sonido de intensidad baja que para un sonido de
intensidad alta. Este modelo predice bien los resultados de Wundt y otros
resultados que obtuvieron Grice y otros.
FIGURA 4. Modelo de Grice: acumulación de información (Al) en función
del tiempo para un estímulo de mayor intensidad y un estímulo de menor
intensidad. Cuando las dos intensidades están mezcladas, el criterio de
respuesta es constante (Ca) y la diferencia de TRS es grande. Cuando las dos
intensidades están presentadas en bloques separados, se usan diferentes criterios
(Cb l y Cb2), y la diferencia de TRS es pequeña.
Uno de los métodos
que Grice usó fue comparar los resultados que se obtienen cuando las
intensidades se presentan en bloques mezclados (la intensidad cambia al azar de
una prueba a otra) Con los resultados obtenidos en bloques puros (cuando la
intensidad no cambia de una prueba a la otra). La diferencia de los tiempos de
reacción es más baja en las puras que en las mezcladas.
El problema del
criterio que un sujeto adopta para responder es muy general en todos los
métodos psicofísicos (Bonnet, 1990 b; Gescheider, 1988).
A las latencias ts y
tm del modelo de Donders, añadimos una latencia de decisión (td) y un factor de
error porque cada tiempo de reacción es una variable aleatoria.
Es importante mantener
constante el criterio de los sujetos, y reducir al mínimo las variaciones al
azar. Es una tarea muy difícil y es por lo que un psicofísico debe aprender
esta táctica. Se prefieren sujetos bien entrenados, porque son los que pueden
mantener un criterio constante. Una manera de demostrar que el criterio es
constante consiste en la comparación entre resultados obtenidos entre bloques
puros y bloques mezclados. La diferencia debe ser mínima. En dos experimentos
con TRS a la intensidad de una luz (cf. Fig. 1YFig. 2) se obtuvieron resultados
usando los dos tipos de bloques. La diferencia máxima que obtuvimos entre las
dos condiciones fue de 10 ms, cuando en Wundt o en Grice que usaban sujetos no
entrenados esta diferencia fue cerca de 100ms.
Otro factor de
importancia para la validación de la ley de Piéron es el número de niveles de
intensidad. En sus experimentos Grice usó solamente dos intensidades. El efecto
de bloques puros vs. bloques mezclados es más reducido cuando se usan más
niveles como 5 o 10. Pero más niveles significa más pruebas y entonces más
entrenamiento del sujeto.
Se presentan los
métodos clásicos para estudiar los tiempos de reacción, primero en su
perspectiva clásica, basada en Donders, como una forma de explorar los pasos
sucesivos del procesamiento de información. En segundo lugar, se muestra su
utilización en las escalas psicofísicas (ley de Piéron). En tercer lugar, se
enfatiza su importancia como modelo de producción de respuestas, que permite
separar los componentes decisionales y sensoriales de la respuesta.
Los resultados que conocemos ahora
permiten sugerir los valores siguientes:
PSICOFISÍCA DE LOS TIEMPOS DE REACCIÓN 443
Audición: sonido
puro 120ms
Sensación cutánea: eléctrica ISOms
táctil 220ms
frío 220ms
calor 220ms
Visión:
brillo 180-200 ms
Gusto:
salado 450ms
dulce 500ms
ácido 370ms
amargo 700ms
Si pensamos que la duración de la parte
motora del TRS está cerca de 100 rns, tenemos una estimación de la rapidez
máxima que presenta cada sistema sensorial. el desarrollo de una psicofísica
del tiempo de reacción es muy necesaria para resolver algunas de las
dificultades que presentan otros métodos, y particularmente los de la estimación
de la magnitud (e.g. Bonnet, 1990a b; l992a, b; Lockhead, 1992). Si la hipótesis
de una ley psicofísica única (Norwich, 1977) no aparece finalmente demostrada,
la medida de los tiempos de reacción es necesaria para entender, por lo menos,
el funcionamiento de los sistemas sensoriales.
Conclusión del autor:
Los tiempos de reacción simple permiten
desarrollar una psicofísica que tiene la ventaja de no preguntar al sujeto
ninguna otra cosa fuera de su decisión sobre cuándo aparece el estímulo. De
esta manera, la tarea es muy fácil. Seguramente, esta psicofísica tiene sus
limitaciones. Por ejemplo, cuando el tiempo de reacción simple llega a la
cronobase, el cambio de intensidad es todavía percibido aun cuando el cambio de
sensación es reducido. Este resultado puede significar que encima de la
intensidad por la que estamos en la cronobase, otros tipos de procesamientos
intervienen en el organismo para elaborar el cambio de la intensidad sensorial.
Esto es un tema para futuras investigaciones.
Muy probablemente, se demostrará que,
por lo menos cuando la dimensión sensorial es simple, el exponente de la ley de
Piéron será más o menos igual al exponente de la ley de Stevens. Estamos, pues
cerca de resolver definitivamente el problema de la significación de este
exponente. Si, como piensan muchos de los autores refleja el poder de
discriminación (Link, 1992) de un sistema sensorial, entonces, la fórmula de la
ley de Weber deberá demostrarlo.
Conclusión personal:
¿Por qué tal estudio psicofísico encontrado es muy importante para la
comprensión del fenómeno sensoperceptual?
Estas investigaciones y experimentos
nos permiten abordar experimentalmente los aspectos implicados en el proceso
perceptivo, estos procedimientos posteriormente fueron aplicados a contextos de
la psicología, por ejemplo: a la elaboración de escalas de actitudes, de
intereses etc. La psicofísica tiene el mérito de haber abordado científicamente
algunos problemas relativos a la percepción. Los métodos psicofísicos
representan un vehículo de investigación, de manera precisa, que permite
cuantificar cuatro tipos básicos de comportamientos perceptivos: la detección,
la discriminación el reconocimiento y la estimación. En este estudio el autor
Bonnet muestra que los tiempos de reacción simple permiten desarrollar una
psicofísica que tiene la ventaja de no preguntar al sujeto ninguna otra cosa
fuera de su decisión sobre cuándo aparece el estímulo. De esta manera, la tarea
es muy fácil. medir la sensación con el TRS también nos muestra una variable
que es exclusiva de este método: la rapidez de elaboración de una sensación en
un sistema dado, este estudio también es muy importante para la comprensión de
la sensopercepción ya que describe un modelo de procesamiento sensorial y
decisional que puede explicar los resultados que se obtienen con tiempo de
reacción simple. Aparte de la etapa motora del TRS e investiga las correlaciones
y regularidades entre la intensidad y la calidad del estímulo y la percepción y
los juicios.
Bibliografía
Bonnet, C. (1994).
Psicofísica de los tiempos de reacción: teorías y métodos. Revista Latinoamericana de
Psicología,26 (3), 431-444.
Comentarios
Publicar un comentario