反应时新.pptx

,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第一节 反应时概述,一、反应时（,reaction time,）的概念,也叫反应潜伏期（,response latency,），是指刺激施于有机体之后到机体外部反应开始所需要的时间。,反应时是个体内部几部分操作时间之和：,1.,刺激引起感官兴奋，冲动传至感觉神经元的时间；,2.,神经冲动传入传出所需时间,大脑皮层的加工活动的时间,(,耗时最多,);,3.,效应器官接受冲动作出反应所耗费的时间,二、反应时研究简史,（一）反应时研究的开端,-,天文学的研究,贝塞尔德人差方程：,B-A=K(1923,年,),（二）反应时在心理学中的研究历史,1850,年，赫尔姆霍茨实施了第一个反应时实验：测定蛙的运动神经传导速度。,荷兰生理学家唐德斯提出的反应时,ABC,冯特和其学生的研究,1969,年，美国心理学家斯滕伯格提出了加因素法。,反应时研究的两个阶段：,第一阶段,:18501969,，唐德斯反应时,ABC,时期，方法学的核心是减数法；,第二阶段：,1969,至今，反应时研究的新时期，方法学的核心是斯滕伯格提出的加因素法。,三、反应时测量的发展,一种有效测量反应式的仪器包括三个部分：,刺激呈现装置,反应装置,计时装置。,第二节 反应时的影响因素,反应时的影响因素,（一）刺激变量的影响,1.,刺激类型的影响，人类各种感觉的反应速度由快到慢的顺序如下：,触觉 听觉 视觉 冷觉 温觉 嗅觉 味觉 痛觉,117-182,，,120-182,，,150-225,，,150-230,，,180-240,，,210-300,，,308-1082,，,400-1000,人类同一种感觉，刺激部位不同，反应时也不同。如视觉刺激离中央窝越远，反应时越长；鼻侧刺激的反应时比颞侧侧击短；视敏度越低反应时越长。,2.,刺激强度的影响，刺激越强，反应越快。如光强、空间面积、作用时间、刺激的联合与累积。,3.,刺激的复杂程度的影响，如刺激数目越多、任务越难，反应时越长。,4.,刺激呈现方式的影响，如对向上和向下运动的刺激的判断时间不同。对运动刺激的反应快于静止刺激的反应；个别情况下，刺激终止的反应比刺激开始的反应快；刺激减弱的反应比刺激增强的反应快。,(,二,),机体变量的影响,1.,适应水平，适应是指在刺激物的持续作用下，感受器的感受性发生的变化。各种感觉都有适应的问题。,适应对反应时有显著影响，如视觉的明适应使视觉刺激的反应时变慢，而暗适应是反应时加快。其他感觉也存在类似问题。,2.,准备状态，指机体对某种行为作出准备的情况。准备时间太长或太短都会使反应时延长。如中村以,1,秒、,1.5,秒和,2,秒作为预备时间的三个水平，对蹲踞式起跑时间进行了研究。结果表明，当,1.5,秒时，运动员的起跑速度最快。,3.,练习次数，在一定范围内，练习次数越多，反应越快，直到一个极限而稳定下来。反应越复杂，练习效应越显著。,4.,定势作用，当被试的注意力倾向与即将出现的刺激时，反应时延长；当注意力倾向于即将发出的动作时，反应时缩短。,5.,额外动机，受惩罚时反应时最快，受奖赏时稍慢，正常情况下最慢。,6.,年龄因素，在,25,岁之前，反应时随年龄的增大而变快；在,25,到,60,岁这一年龄段，反应时保持稳定；,60,岁以后明显变慢。,7.,个别差异，不同被试之间存在差异；同一被试在不同的时间也存在差异。,8.,心理不应期的影响，相继给予两个刺激，并要求对两个刺激分别产生反应的时候，若两刺激间隔短，第二个反应的时间就比较长，这种反应时间的推移叫做心理不应期。,第三节 反应时方法在心理学中的应用,一、减法反应时方法,(,一,),含义：是一种用相减方法将反应时间分解成各个成分，然后用来分析信息加工过程的方法。是唐德斯,（,Donders,）,提出的，又称唐德斯减数法。,（二）具体做法为（减数法实验的逻辑）：,至少安排两种不同的的反应时作业，其中一种作业包含另一种作业所没有的某个特定的心理过程，此过程就是所要测量的心理过程；两种作业其余方面均相同，这两种反应时的差就是此加工过程所需的时间。,。,（三）唐得斯的反应时三成分说（减法反应时原理）,人的反应可分为三类,:,第一类称为,A,反应，只有一个刺激，一个反应，其反应时为简单反应时，又称基线反应时,;,第二类反应为,B,反应，有多个刺激，需进行多个反应，其反应时包括简单反应时、辨别反应时和选择反应时；,第三类反应为,C,反应，有多个刺激，只需做一种反应，其反应时包括简单反应时和辨别反应时。基于此，可得出如下算式：辨别反应时,=C-A,；选择反应时,=B-C,。,唐德斯反应时（,Donders ABC of reaction time),唐德斯,A,反应,刺激,唐德斯,B,反应,刺激,唐德斯,C,反应,A,反应时,C,反应时,C A,B,反应时,C,反应时,B C,基线时间,选择时间,辨别时间,反应,刺激,刺激,反应,反应,刺激,反应,反应,如果用,C-A,，那么所的反应时就是单独辨别过程所需的反应时；如果用,B,C,，那么所得的反应时就是单独选择所需要的反应时。于是通过对特定不同任务反应时的比较（相减），就可得到某一特定心理过程所需的反应时间。,反应时间的测定方法,反应时间的相减法,相减法的研究实例：,Posner,等关于视觉编码与听觉编码共存的实验研究,自变量,采用两种实验材料：形同音同，,AA vs.,形异音同，,Aa,两字母呈现时间间隔：,0s,、,0.5s,、,1s,、,2s,反应时间的测定方法,反应时间的相减法,相减法的研究实例：,Posner,等关于视觉编码与听觉编码共存的实验研究,结果,同时呈现时（时间间隔为,0s,），形同音同的字母对（,AA,）的反应时小于形异音同的字母对（,Aa,）,继时呈现时，随着两个字母的间隔时间增加，形同音同字母对的反应时急剧增加；而形异音同的字母对的反应时变化不大。且两种情况下的反应时差别逐渐减小。当两个字母呈现的间隔时间为,2s,时，其差别很小。,结论：短时记忆信息可以存在视觉编码和听觉编码两个阶段。,（四）反应时相减法在认知心理学研究中的应用,1.,在记忆信息的编码方式的研究；,2.,心理旋转时间的研究；,3.,启动效应于负启动效应的研究等；,4.,音、形、义加工时间的研究。,例：短时记忆的编码实验（,Posner,，,1969-1970,）,Aa,对,AA,对,0 0.5 2,字母间隔时间,/s,反,应,时,ms,解释：,在间隔较小时，,Aa,对的,RT,长，反映了包含,AA,对没有的加工过程；这种差异可能反映了短时记忆的内部编码过程的差异。前者需从视觉编码转换为听觉编码；先视觉编码，后听觉编码。,Location-matching effect:,The discrimination RT of the probe is faster at the location where the search item matches the memory item than at the other location.,SOA:,上一刺激呈现到下一刺激呈现之间的时间。,ISI,：,上一刺激消失到下一刺激呈现之间的时间。,相减法思想在认知神经科学研究中的应用,ERP,的相减,fMRI,脑激活区的相减,逻辑规则,减法技术中，减法法则是指一种用减数方法将总的反应时间分解成各个成分，然后分析不同成分信息加工过程的方法。,图,5-8 Donders,减数法则图解,B,反应时间,B,-,C,减法技术的实验举例,图,5-9,反应时是字母间隔的函数,二、加法反应时,（一）含义,认为完成一个作业所需的时间是一系列信息加工阶段分别需要的时间的总和，如果发现可以影响完成作业所需时间的一些因素，那么单独地或成对地应用这些因素进行实验，判断这些因素是否与特定的信息加工阶段相联系。该法的关键不在于区分每个加工阶段的时间，而是辨认加工的顺序并证实不同阶段的存在。,（二）相加因素法的逻辑：,如果两个因素的效应是相互制约的，即一个因素的效应可以改变另一个因素的效应，那么这两个因素只作用于同一个信息加工阶段；如果两个因素的效应是分别独立的，即可以相加，那么这两个因素各自作用于不同的加工阶段。,（三）在认知心理研究中的应用：,斯腾伯格有关短时记忆提取过程的研究。先发现影响因素，然后推断信息加工阶段，再验证信息加工过程阶段。,1.,斯滕伯格在进行一系列实验研究的基础上，确定了对短时记忆信息提取过程有独立作用的,4,个因素：,识记项目的数量（或称记忆集的大小）,探针刺激的质量（清晰和不清晰）,反应的类型（肯定的或否定的）,反应的频率,2.,在实验研究的基础上确定了上述,4,个因素分别对,4,个独立的加工阶段起作用，即：,a.,探针刺激的编码阶段（需时为,e,）,b.,顺序比较阶段（若每一项目的比较耗时为,b,，则,N,个项目所需时间为,Nb,）,c.,决策阶段,d.,反应组织阶段（这个阶段共需时间为,C,）,（他们的对应关系如下图,短时记忆信息提取的阶段及其影响因素,识记项目,的编码,探测刺激,的编码,顺序,比较,决策,反应,组织,反应时间,探测刺激,的性质,识记项目,的数量,反应,类型,反应类型,的相对频率,RT,e,Nb,C,RT=e+Nb+C,根据反应时相加因素法的原理，整个信息加工过程的时间应为：,RT=e+Nb+C,，设,a=e+C,则：,RT=a+bN,(,朱滢实验心理学中的实例数据,),反应时间的相加因素法实例,分析步骤：,第一步，改变检测刺激的质量，发现对一个残缺、模糊刺激的编码比对一个完整、清晰刺激花的时间较长，而且对不同大小的记忆,反应时间的相加因素法实例,分析步骤：,第二步，改变记忆表中项目的数量，得出记忆表大小与反应时间之间的线性关系，证实了系列比较阶段的存在。,反应时间的相加因素法实例,分析步骤：,第三步，改变分别计算“肯定”反应与“否定”反应，发现对不同大小的记忆表，都是否定反应长于肯定反应，表明了两种决定阶段的存在。且产生否定反应比产生肯定反应难。,反应时间的相加因素法实例,分析步骤：,第四步，改变某一类反应（肯定或否定）出现的频率，发现对两类反应产生同样的影响，提高任一类反应出现的频率，都会使这类反应的组织更为容易，从而使反应时下降。表明反应选择之后存在一个独立的反应组织阶段。,开窗实验,反应时间的“开窗”实验,反应时间的相减法和相加因素法都不是直接测量出某一特定加工阶段所需的时间，而是间接地通过作业之间的比较而得出的，并且相应的加工阶段还要通过严密的推理，才能被发现。,Hockey,等（,1981,）发展了“开窗”实验，试图通过该方法来对加工阶段的反应时间进行直接的测量。,三,、,开窗实验,（一）含义：,开窗实验是一种能够比较直接地测量每个加工阶段的时间，而且也能比较明显地看出这些加工阶段的新型反应时技术。由于利用这种方法可以象打开窗户一样直接观察到认知加工过程的阶段，所以叫做,“,开窗,”,实验。,（二）在认知心理学研究中的应用,最典型的研究范例为,Hamilton,（,1977,）和,Hockey(1981),的字母转换实验。,实验任务：给被试呈现,1-4,个英文字母并在字母后面加上一个数字,n,，要求被试说出英文字母表中，每个字母之后的第,n,个位置的字母。如，呈现,“,H+2,”,时，要求被试说出,“,J,”,；当呈现,“,ACFH+4,”,时，要求被试说出,“,EGJL,”,。,反应时间的“开窗”实验方法实例,字母转换实验：,所呈现的刺激：,1-4,个字母或字母串,+,数字,要求被试把每个字母按英文字母表中的位置转换到该数字所指的位置上的字母，如：,A+3,D,KENC+4 OIRG,反应时间的测定方法,反应时间的“开窗”实验方法实例,字母转换实验：,看第一个,字母,出声转换,将转换结果,储存,看第二,个字母,第一个字母加工的反应时间,被试按键,转换,开始,转换,结束,被试再按键,编码阶段,转换阶段,存储阶段,实验过程：以,KENC+4,为例，四个字母相继呈现，,由被试自己按键控制，第一次按键后出现,K,，开始记时；接着被试按要求进行出声转换，要求说出,LMNO,；然后再按键看第二个字母。如此循环直到被试最后报告出“,OIRG”,，停止记时。这样记录的是总体的转换时间。为了进一步区分各个加工阶段的时间，可以对实验过程各阶段的具体时间进行记录。如从字母出现，到开始出声的时间就是编码阶段所花的时间；从出声开始到出声结束，是转换阶段所花的时间；从出声结束到下一个字母呈现之间的时间，就是存储阶段所消耗的时间。,实验结果：个体在完成字母转换任务过程中包含三个加工阶段：编码阶段、转换阶段和储存阶段。详见,P155-156,，,实验心理学,（杨志良，,1998,）。,（四）反应时实验的速度与准确率的权衡技术,1,速度与准确率权衡现象（,speed-accuracy trade off,SAT,）,SAT,现象是指在反应时实验中，被试能根据不同的实验要求或在不同的实验条件下，建立一个权衡反应速度与反应准确率的标准来指导其反应。如，有时牺牲准确率换取反应速度，而有时牺牲反应速度换取准确率。,这种现象得到了多种研究的证实。如锡奥斯（,Theios,1975,）对刺激呈现概率与反应时关系的研究。实验任务：说出呈现在屏幕上的某个数字。自变量为数字出现的概率，变化范围为,02.,、,0.3,直到,0.8,，共有,7,个水平。因变量为反应时和错误率。实验结论：（,1,）初步结论，反应时与出现概率无关。（,2,）结合错误率，上述结论有问题。,P111,。如帕切拉的研究表明，为了使错误率降低到,2%,，,0.2,概率的条件下的反应时增加,100,毫秒。,上述研究证明反应时和正确率之间是存在内在关系的。只有把反应时与正确率两种因变量结合起来考虑，反应时才具有真正的心理学研究价值。,2,2.,速度与准确率权衡范式（,SAT,范式）,这种范式的基本方法是：,通过控制被试作出反应的时间长短作为实验自变量，测定在各种时间条件下的反应准确率，然后以反应时间为横坐标，准确率为纵坐标，可得到一条速度与准确率权衡曲线，最后根据曲线的三种参数可以明确反应时与准确率的具体关系，为选择恰当的权衡标准提供依据。,P140,，,实验心理学,（朱滢，,2000,）。,三个参数为,I,表示截距，,R,表示准确率随反应时变化的速率，,A,表示准确率的饿渐进值，即无限延长时间条件下的最高准确率。,反应时和准确率的最佳权衡标准就是准确率刚刚达到渐进值时的反应时间。这时的反应时是最有心理学研究意义的。,3.,反应速度与准确率的分离技术（,SAD,技术）,由,Meyer,等（,1987,、,1988,）提出的一种新型反应时实验方法。运用这种技术可以把反应过程中猜测过程的准确率和反应时分布分别加以描述，从而了解认知过程中信息的累积情况，并以此推测信息加工的特点。,（,1,）,TRT,程序,TRT,程序是一个具体获得反应时分布和反应准确率的方法。该程序包括两类试验：即普通试验和信号试验。通过这两类实验结果的比较，可以精确地推论出时间上部分信息的累积情况。具体做法如下：,首先进行普通试验，要求被试在保证准确率的前提下尽快作出反应。记录反应时和准确率；然后进行信号实验，在刺激呈现后的不同时间间隔内出现一个信号，要求被试觉察到该信号后再进行反应，如果信号出现较早，来不及作出准确的反应，可以进行猜测。,（,2,）平行精细的猜测模型,该模型是对,TRT,程序所获得的数据进行定量分析的理论框架。,该模型假定，在,TRT,程序的实施过程中，存在两个相互独立的加工过程：即正常的加工过程和猜测加工过程。猜测反应是根据正常加工过程中已积累的所有的部分信息作出的。,根据上述假设，就可以计算出猜测加工时间的累积分布函数，从而揭示出猜测加工过程的时间特性。,另外，根据猜测加工过程的准确率的估计方程，就能获得各种时间间隔下反应时作业中的猜测加工过程的准确率。根据准确率随信号时间间隔的变化而变化的情况分析，能了解在信息加工过程中信息到底是怎样积累的。,（一）,速度与准确率权衡现象（,speed-accuracy trade off,SAT,）,SAT,现象，是指在反应时实验中，被试能根据不同的实验要求或在不同的实验条件下，建立一个权衡反应速度与反应准确率的标准来指导其反应。如，有时牺牲准确率换取反应速度，而有时牺牲反应速度换取准确率。,说明只有把反应时与正确率两种因变量结合起来考虑，反应时才具有真正的心理学研究价值。,四、反应时实验的速度与准确率的权衡技术,（二）速度与准确率权衡范式（,SAT,范式）,这种范式的基本方法是：通过控制被试作出反应的时间长短作为实验自变量，测定在各种时间条件下的反应准确率，然后以反应时间为横坐标，准确率为纵坐标，可得到一条速度与准确率权衡曲线，最后根据曲线的三种参数可以明确反应时与准确率的具体关系，为选择恰当的权衡标准提供依据。三个参数为：,I,表示截距，,R,表示准确率随反应时变化的速率，,A,表示准确率的渐进值，即无限延长时间条件下的最高准确率。,实验心理学,（朱滢，,2000,）。未见详细介绍。,反应时和准确率的最佳权衡标准就是准确率刚刚达到渐进值时的反应时间。这时的反应时是最有心理学研究意义的。,实际研究中通常采取的措施：（,1,）控制实验的错误率，当错误率太大时（,5%,），删除有关数据；并删除大于或小于平均数,3,个标准差的数据；（,2,）分析二者的变化趋势，如果,RT,与正确率成反比例，则存在,SAT,；如果相同难度下错误率恒定，则不存在；（,3,）同时采用这两个因变量，分别做分析。,（三）反应速度与准确率的分离技术（,SAD,技术）,是由,Meyer,等（,1987,、,1988,）提出的一种新型反应时实验方法。运用这种技术可以把反应过程中猜测过程的准确率和反应时分布分别加以描述，从而了解认知过程中信息的累积情况，并以此推测信息加工的特点。,1,、,TRT,程序,TRT,程序是一个具体获得反应时分布和反应准确率的方法。该程序包括两类试验：即普通试验和信号试验。通过这两类实验结果的比较，可以精确地推论出时间上部分信息的累积情况。具体做法如下：,普通试验中，要求被试在保证准确率的前提下尽快作出反应。记录反应时和准确率；,信号实验中，在刺激呈现后的不同时间间隔内出现一个信号，要求被试觉察到该信号后再进行反应，如果信号出现较早，来不及作出准确的反应，可以进行猜测。在同一研究中，两类试验随机混合进行。,2,、平行精细的猜测模型（,PSG,模型）,该模型是对,TRT,程序所获得的数据进行定量分析的理论框架。,该模型假定，在,TRT,程序的实施过程中，存在两个相互独立的加工过程：即正常的加工过程和猜测加工过程。猜测反应是根据正常加工过程中已积累的所有的部分信息作出的。,根据上述假设，就可以计算出猜测加工时间的累积分布函数，从而揭示出猜测加工过程的时间特性。,另外，根据猜测加工过程的准确率的估计方程，就能获得各种时间间隔下反应时作业中的猜测加工过程的准确率。根据准确率随信号时间间隔的变化而变化的情况分析，能了解在信息加工过程中信息到底是怎样积累的。,P142-145,，,实验心理学,（朱滢，,2000,）。,刺激的神经传导过程,感受器,感觉神经,中枢,运动神经,效应器,速度准确性权衡技术,从黑箱到灰箱,假设的合理程度,对反应时技术的思考,锡奥斯（,Theios,1975,）考察了刺激呈现概率与反应时关系的研究。实验任务：说出呈现在屏幕上的某个数字。自变量为数字出现的概率，变化范围为,02,、,0.3,直到,0.8,，共有,7,个水平。因变量为反应时。结果发现，在不同的呈现概率下，被试的反应时差异不显著。如图所示。实验结论：反应时与刺激出现概率无关。,帕切拉（,Pachella,）对上述研究进行了验证，只是增加了一个因变量，即错误率。结果发现，尽管被试的反应时差异不显著，但是不同呈现概率条件下的错误率差异显著。而当被试试图降低错误率时，反应时变长。如，为使错误率降低到,2%,，,0.2,概率的条件下的反应时增加,100,毫秒。因此，该研究证明，,锡奥斯的研究结论是错误的。,一个简单而发人深省的研究,