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 el tiempo transcurrido entre un estímulo que aparece y la respuesta.

Hay dos componentes para medir el tiempo de reacción, el momento de inicio del estímulo y cuando 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 el momento exacto de inicio 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 el inicio del estímulo (Punto A).

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

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

2. Naturaleza de la programación: Todos los experimentos se basan en código y para que el código se ejecute, debe procesarse ya que nada es instantáneo, esto suele tardar 1-2 ciclos de actualización.

3. Capacidad del dispositivo: Aunque esto no es común, si la capacidad del dispositivo del participante es muy lenta, la presentación del estímulo puede retrasarse debido a todos los retrasos del sistema (como un congelamiento de la computadora). Discutimos más adelante cómo comprobamos este problema (el bucle 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 el inicio 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 cadena de procesos de Labvanced para cronometraje preciso

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

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

• Pre-carga (caché): 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. Así, si un participante desea formar parte de un estudio, todos los estímulos (imágenes, audio y video) ya se han obtenido y cargado localmente en su computadora desde nuestro servidor.

• Pre-renderizado: Cuando comienza el experimento, el contenido se crea recursivamente para que el siguiente cuadro y ensayo se carguen en segundo plano y estén listos tan pronto como el participante esté listo para avanzar. Esto está impulsado por un mecanismo de pre-renderizado.

• Mediciones Específicas del Participante: Dado que los estudios en línea comienzan en el navegador, cada participante tiene recursos computacionales finitos (GPU, CPU) que deben tenerse en cuenta ya que afectan el rendimiento. Capturamos cualquier retroceso potencial y lo proporcionamos como una variable de corrección al investigador, que también puede utilizarse como un criterio de exclusión.

Guardando las Respuestas del Participante

Todos los experimentos se realizan localmente en la computadora del participante. Por lo tanto, el internet no es técnicamente obligatorio para ejecutar un experimento. El internet solo se necesita al principio para precargar el experimento localmente y luego al final para cargar los datos y respuestas de vuelta al servidor.

Sin embargo, si las provisiones están disponibles, nuestro software está configurado para grabar datos y respuestas automáticamente después de cada ensayo. Esto es importante porque:

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

Acerca del Sello de Tiempo

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

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

Mientras que la cadena de procesos descrita anteriormente captura los pasos básicos del proceso de tiempo de reacción, a continuación se proporciona una explicación más detallada de todo lo que está sucediendo en Labvanced para hacer que la medición del tiempo de reacción sea precisa y exacta.

Pre-carga (Caché)

Fig.3: Los pasos principales del mecanismo de pre-carga/caché en Labvanced.

La pre-carga o caché 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 en el dispositivo del participante para que no sea necesario descargar nada durante el experimento mismo (Fig. 3).

Mecanismo de Pre-renderizado

Fig. 4: Los pasos principales del mecanismo de pre-renderizado en Labvanced.

Tenemos un mecanismo de pre-renderizado en su lugar para construir la estructura de las tareas experimentales, ensayos y cuadros por adelantado. Por ejemplo, si estás en el Ensayo #1 de una tarea, pre-renderizamos todos los cuadros en el ensayo actual y el próximo, para que no haya ninguna carga durante el experimento, incluyendo la instrucción, texto, objetos de audio, cruz de fijación, etc. Al construir los ensayos y cuadros por adelantado, se evita que el navegador se ralentice o se abrume (Fig. 4).

Mediciones Específicas del Participante

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

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

• La solicitud de cuadro de animación
• El bucle de eventos de JavaScript

Solicitud de Cuadro de Animación

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

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

Supongamos que ejecutas un código para mostrar estímulos a los 2000 ms, cuando lo ejecutas, no sucede nada, el estímulo se presentará automáticamente en la siguiente tasa de refresco, 60 milisegundos (Hz) después, en la marca de 240 ms. Puedes medir este pequeño retraso y tenerlo en cuenta post-hoc. Debido a que utilizamos la solicitud de cuadro de animación, puedes saber exactamente cuándo se ejecutó un comando (cuándo realmente sucedió/apareció en el monitor) y ajustarlo en consecuencia (Fig. 5).

Bucle de Eventos de JavaScript

Fig. 6: Los pasos del Bucle de Eventos de JavaScript, la Función CallBack, para determinar la velocidad de la computadora usando Labvanced.

Otro ejemplo de mediciones específicas del participante tiene que ver con determinar la velocidad de su dispositivo.

Si tu computadora es lenta, puede ser porque hay procesos del sistema activos que utilizan la CPU disponible. Así, el navegador está utilizando 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 Bucle de Eventos de JavaScript utilizando Funciones CallBack que se ejecuta automáticamente (por defecto) en segundo plano para medir el tiempo que tarda la función en llamarse a sí misma. Si no regresa dentro de los 5 ms, significa que el navegador/computadora del participante es lento, lo que podría afectar la integridad de los resultados experimentales que miden el tiempo de reacción (Fig. 6). Reportamos el valor medio en milisegundos que tarda la Función CallBack en regresar para el participante.

Para los miles de estudios que han sido completados 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 200-300 ms, lo que podría indicar al investigador considerar excluir los datos de ese usuario particular del análisis final de datos.

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):

• Exactitud temporal de las presentaciones de estímulos
• Exactitud espacial de las presentaciones de estímulos
• Exactitud del seguimiento ocular y tasa de muestreo
• Cuantificación y mediciones de cualquier retraso relacionado con el dispositivo y la pantalla para cada participante, lo que permite la estandarización, la comparabilidad entre sujetos y correcciones. Esto ocurre a través de la precisión del bucle de eventos y la solicitud de cuadro de animación descrita 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 momento exacto en que se presentan los estímulos en pantalla, lo que permite 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 con precisión el inicio de los estímulos en la pantalla del participante.
• Probado y testado: Hemos trabajado con investigadores de todo el mundo para afinar nuestra plataforma y, como resultado, nuestras características han sido probadas por innumerables instituciones de investigación y académicas que utilizan 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 Stroop utilizando 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 tarda en 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 la memoria de trabajo. Se presentan estímulos y se desafía al participante a coincidir si es el mismo estímulo presentado n-pasos atrás.
• Tarea Stroop: Esta tarea clásica demuestra cómo ocurren tiempos de reacción aumentados cuando se presenta a un participante estímulos incongruentes (una palabra que dice ‘amarillo’ pero está coloreada de azul).
• Reconocimiento de caras: El reconocimiento de caras está profundamente arraigado en la naturaleza humana y el tiempo de reacción puede medirse por cuánto tiempo tarda el participante en 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: