第四章-反应时间(09级).ppt

反应时间的概念 反应时间的含义反应时间的时段反应时间的种类 反应时间的含义 反应时间 reactiontime RT 是指从刺激的呈现到反应的开始之间的时距 反应并不能在给予刺激的同时就发生 刺激的呈现引起一种过程的开始 此过程在机体内部的进行是潜伏的 直至此过程到达肌肉这一效应器时 才产生一种外显的 对环境的效应为止 因而 反应时间往往也被称为 反应的潜伏期 反应时间的时段 在反应的潜伏期中包含着感觉器官 大脑加工 神经传入传出所需的时间以及肌肉效应器反应所需的时间 其中大脑加工所消耗的时间最多 包含以下时段 刺激使感受器产生了兴奋 其冲动传递到感觉神经元的时间神经冲动经感觉神经传至大脑皮质的感觉中枢和运动中枢 大脑加工 从那里经运动神经到效应器官的时间效应器官接受冲动后开始效应活动的时间 反应时间的种类 以刺激与反应的不同数目进行分类 简单反应时 simplereactiontime 选择反应时 choicereactiontime 简单反应时 simplereactiontime 给予被试以单一的刺激 要求他作同样的反应 灯光 按键 被试的任务很简单 他预先已知道将有什么样的刺激出现并需要作出什么样的反应 总的来说 简单反应时是比较短的 灯光 0 2秒声音 0 12秒膝跳反射 眨眼反射 0 04秒 根据不同的刺激物 在各种可能性中选择一种符合要求的反应 红光 A键绿光 B键在这一选择时间里包括了被试的辨别和选择活动所花费的时间 他必须在作出反应之前对不同刺激有所辨别 并作出不同反应的选择 一般来说 选择反应时总比简单反应时要长 选择反应时 choicereactiontime 反应时间的研究简史 自学 反应时间是心理实验中使用最早 应用最广的反应变量之一 对反应时间的研究最早始于天文学 人差方程 不同观测者所得数据的差异 1850年生理学家Helmholtz运用反应时间来测定神经的传导速度 1868年 荷兰生理学家Donders发明了分离反应时间的实验 1879年 Wundt及其学生以反应时间为指标进行了一系列得实验研究 20世纪50年代中期之后 认知心理学兴起 反应时间相加因素法 开窗实验 速度 准确率分解技术 一些有影响力的实验心理学教科书 把心理学上反应时间的研究划分为两个时期 第一时期 减数法时期它是由唐德斯 Donders 奠定基础的 又称唐德斯反应时ABC DondersABCofreactiontime 或唐德斯三成分说 Dondersthreecomponents 第二个时期 加因素法时期 它是由斯腾伯格 Sternberg 奠定基础的 反应时间的研究简史 反应时间的测定方法 相减法或减数法 subtractivemethod 加因素法或相加因素法 additivefactorsmethod 开窗实验 openwindow 相减法或减数法 subtractivemethod 是一种用减数方法将反应时间分解成各个成分 然后来分析信息加工过程的方法 在这种实验里 通常需要安排两种不同的反应时作业 其中一种作业包括另一种作业所没有的某个特定的心理过程 此特定心理过程即为所要测量的心理过程 而两者在其余方面均相同 这两种反应时的差即为此过程所需的时间 作业1 A反应 RT1 灯光刺激 右手按键作业2 C反应 RT2 红 右手按键绿 不作反应作业3 D反应 RT3 红 右手按键绿 左手按键作业2与作业1区别仅仅在于作业2需要将红绿两个色光刺激区分开来 所以这两种反应只差就是辨别过程所需要的时间 RT2 RT1 辨别过程时间作业3不但需要作出辨别 而且还要对反应作出选择 RT3 RT2 选择过程时间 Donders首先测定3种不同的反应时间 A 反应时间 S1 R1 简单反应时间 B 反应时间 S1 R1S2 R2 包含简单反应时间 辨别反应时间 选择反应时间 C 反应时间 S1 R1S2 不反应 包含简单反应时间和辨别反应时间 A反应时 C反应时 C A B反应时 C反应时 B C 基线时间 baselinetime 简单反应时间 辨别反应时间 indentificationtime 选择反应时间 selectiontime 反应 辨别时间 同类基线时间同类 刺激信号上相同 相减法的实验研究 Cooper和Shepard的心理旋转实验 见 普通心理学 书籍Posner的有关短时记忆的实验 p91 Clark和Chase的句子 图画匹配实验 Posner的实验 p132 133 Posner等曾设计过一个实验 运用反应时相减法来证实 短时记忆的信息除听觉编码之外 是否还存在视觉编码的问题 他们在实验中安排了两种材料 一种是形同音同的两个字母如AA 另一种是形状不同但读音相同的两个字母如Aa 并安排了两种呈现方式 一种是同时呈现 另一种是继时呈现 时间间隔为0 5s 1s和2s 要求被试判定所呈现的两个字母是否相同并按键反应 记录反应时间 在这两种情况下 正确反应都是 相同 自变量 材料 AA Aa呈现方式的时间间隔 0 0 5 1 2秒 Posner的实验 结果 同时呈现时 反应时差距大 随着间隔时间增加 对两种材料的反应时变化速度不一样 Posner的实验 解释和结论 如何解释 结论 应用减法反应时间的方法 证明了某些短时记忆的信息加工 可有视觉和听觉编码两个连续阶段 相减法的应用 反应时间的相减法最初是被用来测定某一心理过程所需的时间的 但是 反过来看 也可以从两种反应时的差数来判定某个心理过程的存在 认知心理学正是这样来应用反应时间相减法的 相减法的缺点 使用这种方法要求实验者对实验任务引起的刺激与反应之间的一系列心理过程有精确的认识 并且要求两个相减的任务中共有的心理过程要严格匹配 这一般是很难的 这些弱点大大限制了减数法的广泛使用 反应时间的相加因素法 这种方法假定 完成一个作业所需的时间是一系列信息加工阶段分别所需时间的总和 如果两个因素的效应是相互制约的 即一个因素的效应可影响另一因素的效应 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 即可相加 那么这两个因素各自作用于某一特定的加工阶段 相加因素法实验的逻辑 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 这样 通过单变量和多变量的实验 从完成作业的时间变化来确定这一信息加工过程的各个阶段 因此 重要的不是区分出每个阶段的加工时间 而是辨别认知加工的顺序 并证实不同加工阶段的存在 相加因素法的基本手段是探索有相加效应的因素 以区分不同的加工阶段 独立因素相加效应的图解 反应时 f1 f2 加因素法的典型实验 Sternberg运用反应时相加因素法研究短时记忆信息提取的阶段 方法 先给被试看1 6个数字 识记项目 然后看一个数字 测试项目 并同时开始计时 要求被试判定此测试数字是否是刚才识记过的 按键作出是或否的反应 计时也随即停止 1 6个数字 识记项目 不超过短时记忆的容量数字无规律 被试难以进行组织如3 7 1 8 0 41 0 3 7 4 在这一实验中 主试可以改变的因素 识记项目的数量 记忆集大小 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 反应类型的相对频率在Y反应中 探针刺激是识记项目的哪一项识记项目的类型 数字 字母 汉字等 加因素法的典型实验 清晰度和项目数对反应时的影响 刺激质量 项目数对反应时的影响 反应种类和项目数对反应时的影响 反应种类 频率和反应种类对反应时的影响 频率 Sternberg在进行一系列的实验研究的基础上 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 记忆集大小 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 反应类型的相对频率并且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 加因素法的典型实验 短时记忆信息提取的阶段及其影响因素 加因素法的缺点 它的基本前提是人的信息加工是系列加工而不是平行加工 其应用受到很多限制 更为直接的问题是关于加因素法反应时实验的逻辑 即能否应用可相加和相互制约的效应来确认信息加工的阶段 加因素法反应时实验本身并不能指明一些加工阶段的顺序 在这个方面 它极大地依赖于一定的理论模型 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出某一特定加工阶段所需时间 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 Hamilton等 1977 Hockey等 1981 发展了一种新的实验技术 这就是 开窗 实验 这种方法能直接测量出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 就好象打开窗户一览无遗了 开窗实验 字母转换实验 方法 给被试呈现1 4个英文字母并在字母后面标上一个数字 如 F 3 KENC 4 等 当呈现 F 3 时 要求被试说出英文字母表中F后面第三个位置的字母即 I 换句话说 F 3 即将F转换为I 而 KENC 4 的正确回答是 OIRG 但这四个转换结果要一起说出来 在实验中字母相继呈现 被试通过按键 计时也就开始了 控制速度凡刺激字母在一个以上时 要求将转换结果一起说出来 只作出一次反应 Hamilton Hockey KENC 4 实验的具体过程 四个字母一个一个地继时呈现 由被试者按键自行控制 被试者第一次按键就可以看见第一个字母K 同时开始计时 接着被试者按照要求作出声转换 说出LMNO 然后再按键看第二个字母E 再作转换 如此循环直至四个字母全部呈现并作出回答 计时也随之停止 出声转换的开始和结束均在时间记录中标出来 根据这种实验的反应时数据 可以明显地看出完成字母转换作业的三个加工阶段 从被试者按键看到一个字母到开始出声转换的时间为编码阶段 被试对所看到的字母进行编码并在记忆中找到此字母在字母表中的位置 被试按规定进行转换所用的时间即为转换阶段 从出声转换结束到按键看下一个字母的时间为贮存阶段 被试将转换的结果贮存到记忆中 有时还须将前面的转换结果加以复述和归并 开窗实验的评价 不难看到 这种 开窗 实验的优点是引人注目的 但也存在着一些问题 例如 可能在后一个加工阶段出现对前一个阶段的复查 贮存阶段有时还包含对前面字母的转换结果的提取和整合 并且它难以与反应组织分开来 反应时间的速度与准确性的权衡 研究者们为了研究人类信息加工的特性 常常把反应时间作为指标 其考虑的逻辑是 心理加工过程的复杂性和反应时间的长短之间有一种对应关系 即对一个复杂刺激的加工所需时间较长 而对一个简单刺激的加工时间则要短一些 然而 反应时实验中除了反应速度之外还有反应准确率问题 研究者们注意到 被试有时会以牺牲准确率为代价去换取反应速度 有时则会以牺牲反应速度为代价去换取反应准确率 亦即被试能根据不同的实验要求或在不同的实验条件下 建立一个反应速度与反应准确率的标准来指导他的反应 这就是反应速度与准确率的权衡 speed accuracytrade off SAT 一般而言 被试可以在充分准备的情况下反应 也可以在准备不充分的情况下反应 在充分准备情况下 因其能提取全部与刺激有关的信息而作出反应 此时 准确率总是很高 速度却慢些 在准备不充分情况下 即没有足够时间或不允许被试去提取全部与刺激有关的信息的条件下 被试还可利用在加工阶段的初期所积累的部分信息去反应 也可利用某种不同于上述完全加工的信息加工方式 如猜测加工 去反应 而对这种不完全的信息加工过程的研究 可以获得信息加工的最初阶段的加工特性 速度与准确率权衡范式 SAT范式 在SAT实验中 可以通过控制被试作出反应的时间长短来作为实验自变量 测定在各种时间条件下反应准确率 限时任务 反应时和准确率之间的权衡关系在加工早期是很显著的 当接近或达到A值之后 随反应时的延长 准确率变化很小 p96 在进行反应时间实验时 应考虑速度和准确性两个指标 当然 有时可以同时选择两个指标 有时可以选择其中一个指标 但是在只选择其中一个指标时 应对另一个指标有所交代 说明其可以忽略不计的原因 这是反应时实验中一种重要技术 影响反应时间的因素 反应时间受刺激变量的影响 在刺激变量中 对反应时间影响比较大的因素有 刺激的不同类型 强度 复杂程度及刺激呈现的方式等 反应时间受机体变量影响 影响反应时间的机体变量为数众多 主要有 机体适应水平 准备状态 练习次数 动机 年龄因素和个别差异 酒精和药物作用等 反应时间因刺激的不同类型 所刺激的感觉器官 而异 不同类型的刺激通过特定的通道作用于各个感官 它们的反应时间是不同的 同一感觉器官受到不同的刺激物 其反应时间也不相同 同一感觉道里 刺激的部位不同 反应时间也有差异 见p101 102 表4 5 表4 6 表4 7 因刺激的强度不同而异 这里所指的刺激强度除了刺激物理强度外 还包括与物理刺激有关的心理强度 时间积累作用 空间积累作用 一般而言 当刺激强度较弱时 反应时间较长 并且随着刺激强度增加 反应时间会逐渐缩短 这种反应时间的缩短 最初 随刺激强度增加 缩短得快些 而当刺激强度增加到一定程度时 反应时间的缩短速度减小甚至停留在某一水平上 好象反应时间渐近一个极限 见p99 100 表4 2 图4 5 因刺激的复杂程度而异 刺激的复杂程度可以从两个方面来分析 刺激选择数目越多 愈复杂 刺激相似程度越高 则愈复杂 刺激越复杂 反应时间必然越长 一些标志性的图标 易读性 环岛行驶 直行 向左转弯 施工 右侧饶行 注意非机动车 慢行 注意危险 紧急电话 鸣喇叭 注意信号灯 适应水平 适应 adaptation 在此处意指在刺激物的持续作用下 感受器发生的变化 如明适应 暗适应等感受器的适应水平对反应时间有着明显的影响 p102 表4 8 准备状态 准备状态 readiness 是指机体对于某种行为作出的准备情况 从预备信号的发出到刺激的呈现这一时距称为预备时间 最有利的预备时间大约是1 5 2秒 p103 表4 9 练习次数 在一定范围内 练习次数越多 上百次 反应会越快 反应时间减少的趋势是逼近一个极限而稳定下来 反应越复杂 经练习 反应时间变化幅度越大 简单反应 反应时间的变化幅度则较小 额外动机 反应时间实验中被试者易受某种额外动机的影响 p103 图4 6 年龄 一般认为 自发育阶段至25岁前 青少年阶段 反应时间随年龄增长而减少 起初减得快 以后较慢 此外 还有人发现在25岁以后到60岁的一段时间内 反应时间的增长极为缓慢 但60岁以后反应时间开始有了较大增加 p103 图4 7 个体差异 菲萨尔 Fessard 1926 曾对1000名男性成人被试者作听觉简单反应时间的测定 结果发现反应时间的均数分配大致上呈常态 但是老年组的变异系数较显著地高于青年和中年组 说明老年组在感觉 运动反应速度方面存在着较大的个别差异 酒精及药物的作用 酒精在脑神经系统达到一定浓度时 中枢神经系统逐渐迟钝 对周围情况变化的反应速度大大下降 如果是酗酒 其反应时间将延长2 3倍 甚