Cronometraje Preciso

Contexto y Antecedentes

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

Hay dos componentes para medir el tiempo de reacción, el tiempo de inicio 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, debe conocerse el tiempo 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 difícil 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 frecuencia de actualización del monitor ocurre a 60Hz, por lo que si algo está programado para ocurrir, solo puede ocurrir cuando el monitor se actualiza. Aunque esto es en una escala de milisegundos, es un factor importante a cuantificar (del cual discutimos más adelante cómo se mide con el request animation frame) ya que impacta directamente en la secuencia experimental.

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

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 del ordenador). Discutimos más adelante cómo verificamos 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 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 producción 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 preciso y tiempos de reacción, nuestro software sigue estos pasos (Fig. 2):

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

• Prerenderizado: Cuando comienza el experimento, el contenido se crea de forma recursiva para que el siguiente fotograma y ensayo 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 computacionales finitos (GPU, CPU) que deben tenerse en cuenta ya que afectan el rendimiento. Capturamos cualquier posible retraso y lo proporcionamos como una variable de corrección al investigador que también puede utilizarse como criterio de exclusión.

Guardando las Respuestas de los Participantes

Todos los experimentos ocurren localmente en el ordenador del participante. Por lo tanto, el internet no es técnicamente obligatorio para ejecutar un experimento. Se necesita internet solo al principio para precargar el experimento localmente y luego al final para subir los datos y respuestas de nuevo al servidor.

Sin embargo, si las provisiones están disponibles, nuestro software está configurado para que la grabación de datos y las respuestas se guarden 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 retraso.
2. Si un participante se detiene o abandona, al menos hay algunos datos guardados para los ensayos que completó y proporcionó respuestas antes de terminar su participación.

Sobre la Marca de Tiempo

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

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

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

Precarga (Caching)

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

La precarga o caching ocurre antes de que el experimento comience. 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 son recuperados de los servidores de Labvanced y descargados localmente en el dispositivo del participante de modo que no se necesite ninguna descarga durante el experimento mismo (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, ensayos y fotogramas con anticipación. Por ejemplo, si estás en el Ensayo #1 de una tarea, prerenderizamos todos los fotogramas en el ensayo actual y el próximo para que no haya carga durante el experimento, incluyendo la instrucción, texto, objetos de audio, cruz de fijación, etc. Al construir los ensayos y fotogramas de antemano, se evita que el navegador se ralentice o se sature (Fig. 4).

Mediciones Específicas del Participante

Debido a la variabilidad inherente entre dispositivos y ordenadores, 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 memoria no son infinitas, sino limitadas por sus especificaciones técnicas), los estímulos pueden no mostrarse como se espera (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:

• El request animation frame
• El ciclo de eventos de JavaScript

Request Animation Frame

Fig. 5: Demostración del mecanismo de request animation frame en Labvanced.

Cada 60ms el monitor se actualiza y refresca independientemente, este es un constante para todos los ordenadores y pantallas. Para determinar si hay un retraso en la presentación del estímulo (en la escala de milisegundos), se usa el request animation frame para todos los casos en los que se está produciendo un estímulo cronometrado.

Digamos que ejecutas código para mostrar estímulos a 2000ms, cuando lo ejecutas no sucede nada, los estímulos se presentarán automáticamente en la siguiente frecuencia de actualización, 60 milisegundos (Hz) más tarde, en la marca de 240ms. Puedes medir este pequeño retraso y tenerlo en cuenta posteriormente. Debido a que utilizamos el request animation frame, puedes saber exactamente cuándo se ejecutó un comando (cuándo realmente sucedió/apareció en el monitor) y ajustar 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 ordenador usando Labvanced.

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

Si tu ordenador es lento, puede ser porque hay procesos del sistema activos 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 de participante, utilizamos el Ciclo de Eventos de JavaScript usando Funciones de Callback que se ejecuta automáticamente (por defecto) en segundo plano para medir la cantidad de tiempo que tarda la función en llamar 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 de Callback en devolver 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 está por debajo de 3ms, a veces incluso por debajo de 1ms. Pero en algunos casos, hay resultados que promedian entre 200-300ms, lo que podría indicar al investigador que considere excluir los datos de ese usuario particular del análisis del conjunto de datos final.

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

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

• Precisión temporal de la presentación de estímulos
• Precisión espacial de la presentación 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 se produce a través de la precisión del ciclo de eventos y el request animation frame descritos 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 son presentados en la pantalla, lo que permite ajustes y mediciones precisas.
• Fuertes mecanismos computacionales y de programación: Para asegurar que el investigador se le informe de los datos más exactos, utilizamos fuertes mecanismos computacionales y de programación para cuantificar con precisión el inicio de los estímulos en la pantalla del participante.
• Probado y comprobado: Hemos trabajado con investigadores de todo el mundo para perfeccionar nuestra plataforma y como resultado, nuestras características han sido probadas y comprobadas 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 de Stroop usando Labvanced; la 3ra columna desde la derecha muestra 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 se tarda en responder 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 hace n-pasos.
• Tarea de Stroop: Esta tarea clásica demuestra cómo aumentan los tiempos de reacción cuando se presenta a un participante estímulos incongruentes (una palabra que dice ‘amarillo’ pero está coloreada en azul).
• Reconocimiento facial: El reconocimiento facial está profundamente arraigado en la naturaleza humana y se puede medir el tiempo de reacción para cuánto tiempo tarda el participante en reconocer o discriminar entre dos o más caras.

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

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