Cronometraje Preciso

Antecedentes y Contexto

El tiempo de reacción en la investigación psicológica se utiliza para cuantificar procesos cognitivos y comportamientos. Una definición clara del tiempo de reacción tiene que ver con la cantidad de tiempo que pasa entre un estímulo que aparece y la respuesta.

Hay dos componentes para medir el tiempo de reacción, el momento de aparición del estímulo y cuándo ocurrió la respuesta del participante, ilustrado por Fig.1.

Fig. 1: Los dos componentes principales de la medición del tiempo de reacción.

Para que el tiempo de reacción se mida con precisión, se debe conocer la hora exacta de aparición del estímulo (Punto A), así como cuándo ocurrió la respuesta del participante (Punto B), ya que el tiempo de reacción es la diferencia entre estos dos puntos. A partir de los dos puntos, es fácil determinar cuándo ocurrió la respuesta de un participante, pero es un desafío saber exactamente cuándo ocurrió la aparición exacta del estímulo (Punto A).

¿Por qué es difícil determinar cuándo ocurre el Punto A? Hay tres razones principales que influyen en cuándo aparece un estímulo:

1. Tasa de refresco de la pantalla: La tasa de refresco del monitor ocurre a 60Hz, por lo que si algo está programado para ocurrir, puede suceder solo cuando se refresca el monitor. Aunque esto está en una escala de milisegundos, es un factor importante a cuantificar (que discutiremos más adelante sobre cómo se mide con la solicitud de animación de cuadros) ya que impacta directamente en la secuencia experimental.

2. Naturaleza de la programación: Todos los experimentos se basan en codificación y para que se ejecute el código, debe ser procesado ya que nada es instantáneo, esto generalmente toma de 1 a 2 ciclos de refresco.

3. Capacidad del dispositivo: Aunque esto no es común, si la capacidad del dispositivo del participante es realmente lenta, la presentación del estímulo puede retrasarse debido a todos los retrasos del sistema (como un congelamiento de computadora). Más adelante discutiremos cómo revisamos este problema (el ciclo de eventos de JavaScript).

En resumen, el tiempo de reacción se ve afectado por muchos factores sobre los cuales se construyen procesos tecnológicos para determinar con precisión el tiempo entre la aparición del estímulo y la respuesta del participante.

Publicación Revisada por Pares en Behavior Research Methods

Consulta este artículo revisado por pares publicado en Springer Nature’s Behavior Research Methods en mayo de 2022. Los autores concluyen que Labvanced tiene las medidas de tiempo de reacción más precisas en comparación con otras herramientas basadas en la web.

Nuestro Proceso: La pipeline de Labvanced para un cronometraje preciso

Fig. 2: La pipeline general para un cronometraje preciso y la captura de tiempos de reacción precisos en Labvanced.

Para proporcionar un cronometraje preciso y tiempos de reacción, nuestro software sigue estos pasos (Fig. 2):

• Precarga (caching): Asegurando que todos los estímulos experimentales se carguen a priori al inicio del experimento y estén disponibles localmente, para que la carga no ocurra en medio del progreso experimental. Entonces, si un participante desea participar en un estudio, todos los estímulos (imágenes, audio y video) ya están obtenidos y cargados localmente en su computadora desde nuestro servidor.

• Prerenderizado: Cuando comienza el experimento, el contenido se crea de manera recursiva para que el siguiente cuadro y prueba se carguen en segundo plano y estén listos para ir tan pronto como el participante esté listo para continuar. Esto es impulsado por un mecanismo de prerenderizado.

• Mediciones Específicas del Participante: Dado que los estudios en línea comienzan en el navegador, cada participante tiene recursos informáticos finitos (GPU, CPU) que deben ser considerados ya que afectan el rendimiento. Capturamos cualquier posible retraso y proporcionamos esto como una variable de corrección al investigador, que también se puede utilizar como un criterio de exclusión.

Guardando las Respuestas del Participante

Todos los experimentos ocurren localmente en la computadora del participante. Por lo tanto, Internet no es técnicamente obligatorio para ejecutar un experimento. Solo se necesita Internet al principio para precargar el experimento localmente y luego al final para cargar los datos y las respuestas de nuevo al servidor.

Sin embargo, si las provisiones están disponibles, nuestro software está configurado para que la grabación de datos y respuestas se guarden automáticamente después de cada prueba. Esto es importante porque:

1. Un navegador local no puede contener o almacenar indefinidamente una cantidad infinita de memoria. Al hacer copias de seguridad con frecuencia, se libera memoria y el sistema no corre el riesgo de retrasos.
2. Si un participante se detiene o se retira, al menos hay algunos datos guardados para las pruebas que completó y proporcionó respuestas antes de terminar su participación.

Acerca de la Marca de Tiempo

Mientras el experimento esté activo, la aplicación de Labvanced no tiene acceso a todos los otros procesos o partes de la computadora. Sin embargo, al grabar algo con el tiempo de reacción, se necesita una marca de tiempo y la aplicación puede acceder al tiempo del sistema desde el reloj de la computadora para determinar cuándo ocurrieron el Punto A (aparición del estímulo) y el Punto B (la respuesta del participante). Dado que la computadora tiene un reloj de sistema general, este es el mismo sin importar dónde/qué estés haciendo o usando.

Acerca de la Arquitectura del Sistema y el Flujo de Datos del Tiempo de Reacción

Mientras que la pipeline descrita anteriormente captura los pasos básicos del proceso de tiempo de reacción, a continuación se ofrece una explicación más detallada de todo lo que está ocurriendo en Labvanced para hacer que la medición del tiempo de reacción sea precisa y correcta.

Precarga (Caching)

Fig.3: Los pasos principales del mecanismo de precarga/caching en Labvanced.

La precarga o caching ocurre antes de que comience el experimento. Labvanced está configurado para que todos los estímulos experimentales del estudio se descarguen antes de que comience el estudio. Esto incluye todos los elementos, como imágenes y videos. Todos se obtienen de los servidores de Labvanced y se descargan localmente al dispositivo del participante para que no tenga que ocurrir ninguna descarga durante el experimento en sí (Fig. 3).

Mecanismo de Prerenderizado

Fig. 4: Los pasos principales del mecanismo de prerenderizado en Labvanced.

Tenemos un mecanismo de prerenderizado en su lugar para construir la estructura de las tareas experimentales, pruebas y cuadros con anticipación. Por ejemplo, si estás en la Prueba #1 de una tarea, prerenderizamos todos los cuadros en la prueba actual y próxima para que la carga no ocurra durante el experimento, incluidos las instrucciones, el texto, los objetos de audio, la cruz de fijación, etc. Al construir las pruebas y los cuadros con anticipación, se evita que el navegador se desacelere o se sienta abrumado (Fig. 4).

Mediciones Específicas del Participante

Debido a la variabilidad innata entre dispositivos y computadoras, el rendimiento se ve afectado por la definición. Simplemente al ejecutar un experimento en un sistema local que está inherentemente limitado en recursos (es decir, la velocidad y la memoria no son infinitas sino que están restringidas por sus especificaciones tecnológicas), los estímulos pueden no mostrarse como se esperaba (puede haber un retraso de unos pocos milisegundos, por ejemplo).

Para capturar estas fluctuaciones específicas del dispositivo y del participante, tenemos los siguientes mecanismos en su lugar:

• La solicitud de animación de cuadros
• El ciclo de eventos de JavaScript

Solicitud de Animación de Cuadros

Fig. 5: Demostración del mecanismo de solicitud de animación de cuadros en Labvanced.

Cada 60 ms, el monitor se actualiza y refresca de manera independiente, este es un constante para todas las computadoras y pantallas. Para determinar si hay un retraso en la presentación del estímulo (a escala de milisegundos), se utiliza la solicitud de animación de cuadros para todas las instancias donde ocurre un estímulo cronometrado.

Digamos que ejecutas un código para mostrar estímulos a 2000 ms, cuando lo ejecutas, no sucede nada, los estímulos serán presentados automáticamente en el siguiente ciclo de refresco, 60 milisegundos (Hz) más tarde, en el marcador de 240 ms. Puedes medir este pequeño retraso y tenerlo en cuenta posteriormente. Debido a que usamos la solicitud de animación de cuadros, puedes saber exactamente cuándo se ejecutó un comando (cuándo realmente sucedió/apareció en el monitor) y ajustarlo en consecuencia (Fig. 5).

Ciclo de Eventos de JavaScript

Fig. 6: Los pasos del ciclo de eventos de JavaScript, la función de CallBack, para determinar la velocidad del computador usando Labvanced.

Otro ejemplo de mediciones específicas del participante está relacionado con la determinación de la velocidad de su dispositivo.

Si tu computadora es lenta, puede ser porque hay procesos activos del sistema que utilizan la CPU disponible. Por lo tanto, el navegador está trabajando con los recursos limitados que están disponibles y, como resultado, todo se vuelve más lento.

Para determinar si esto está sucediendo a nivel del participante, utilizamos el Ciclo de Eventos de JavaScript con Funciones CallBack que se ejecuta automáticamente (por defecto) en segundo plano para medir el tiempo que toma la función para volver a llamarse a sí misma. Si no regresa dentro de 5 ms, significa que el navegador/computadora del participante es lenta, lo que podría afectar la integridad de los resultados experimentales que miden el tiempo de reacción (Fig. 6). Reportamos el valor promedio en milisegundos que toma la Función CallBack para retornar para el participante.

Para los miles de estudios que se han completado por participantes en Labvanced, hemos encontrado que más del 95% de los participantes tienen un valor reportado que cae por debajo de 3 ms, a veces incluso por debajo de 1 ms. Pero en algunos casos, hay resultados que promedian de 200 a 300 ms que podrían indicar al investigador que considere excluir los datos de ese usuario particular de la análisis de conjunto de datos final.

Características Clave de las Capacidades de Tiempo de Reacción y Cronometraje Preciso de Labvanced:

Nuestras principales características para medir las respuestas de los participantes incluyen (Fig. 7):

• Precisión temporal de las presentaciones de estímulos
• Precisión espacial de las presentaciones de estímulos
• Precisión del seguimiento ocular y tasa de muestreo
• Cuantificación y mediciones de cualquier retraso relacionado con el dispositivo y la pantalla para cada participante, permitiendo estandarización, comparabilidad entre sujetos y correcciones. Esto ocurre a través de la precisión del ciclo de eventos y la solicitud de animación de cuadros descritas en la sección anterior.

Fig. 7: Las características clave de la solución de cronometraje preciso / tiempo de reacción de Labvanced.

Ventajas del Cronometraje Preciso de Labvanced

Debido a estos pasos y mecanismos, Labvanced ofrece una solución precisa y exacta para medir el tiempo de reacción durante experimentos en línea. Destacamos las siguientes ventajas de nuestra plataforma:

• Cronometraje controlado de estímulos: Los investigadores tienen conocimiento del tiempo exacto en que los estímulos se presentan en pantalla, permitiendo ajustes y mediciones precisas.
• Fuertes mecanismos computacionales y de programación: Para asegurar al investigador que los datos más precisos están siendo reportados, utilizamos fuertes mecanismos computacionales y de programación para cuantificar de manera precisa la aparición de estímulos en la pantalla del participante.
• Probado y testado: Hemos trabajado con investigadores de todo el mundo para perfeccionar nuestra plataforma y como resultado, nuestras características han sido probadas y testadas por innumerables instituciones de investigación y académicas usando nuestra medición de tiempo de reacción en línea como base para sus estudios y trabajos publicados.

Datos de Muestra y Métricas para el Tiempo de Reacción

Fig. 8: Informe de datos de la sesión de un participante realizando la Tarea de Stroop usando Labvanced; la 3ra columna desde la derecha demuestra los tiempos de reacción registrados.

Cosas que puedes hacer con el Cronometraje Preciso de Labvanced:

• Alerta
• Declive cognitivo
• Percepción
• Medidas de rendimiento
• Reconocimiento de características
  

Estudios de la Biblioteca LV:

Hay muchos estudios que miden cuánto tiempo toma ocurrir una respuesta a un estímulo, aquí hay algunos ejemplos de tareas que tienen la medición del tiempo de reacción en su núcleo:

• Tarea N-back: Una prueba cognitiva que mide la capacidad de memoria de trabajo. Se presentan estímulos y se desafía al participante a emparejar si es el mismo estímulo presentado n-pasos atrás.
• Tarea Stroop: Esta tarea clásica demuestra cómo ocurren incrementos en los tiempos de reacción cuando a un participante se le presentan estímulos incongruentes (una palabra que dice 'amarillo' pero que está coloreada de azul).
• Reconocimiento facial: El reconocimiento facial está profundamente arraigado en la naturaleza humana y el tiempo de reacción puede medirse en función de cuánto tiempo le toma al participante reconocer o discriminar entre dos o más caras.

Áreas de Investigación Populares que Utilizan el Cronometraje Preciso de Labvanced:

• Alerta
• Declive cognitivo
• Percepción
• Medidas de rendimiento
• Reconocimiento de características

En teoría, puedes agregar tiempo de reacción a cualquier experimento simplemente creando una Variable de Tiempo de Reacción en tu editor.

Mira cómo puedes agregar una tarea de tiempo de reacción a tu estudio con este video: