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 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 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 el momento exacto del 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 desafiante 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, solo puede ocurrir cuando se actualiza el monitor. Aunque esto es en una escala de milisegundos, es un factor importante a cuantificar (discutimos más adelante cómo se mide con la solicitud de animación de fotogramas) 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 toma 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 computador). Hablamos más adelante sobre cómo verificamos 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 web.

Nuestro Proceso: Pipeline de Labvanced para Cronometraje Preciso

Fig. 2: El pipeline general para cronometraje preciso y captura de tiempos de reacción exactos en Labvanced.

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

• Precarga (caching): Asegurando que todos los estímulos experimentales estén cargados a priori antes de que comience el experimento y disponibles localmente para que la carga no ocurra en medio del progreso experimental. Así, si un participante desea participar en un estudio, todos los estímulos (imágenes, audio y video) ya han sido descargados y cargados localmente en su computadora desde nuestro servidor.

• Prerenderizado: Cuando comienza el experimento, el contenido se crea recursivamente para que el siguiente fotograma y ensayo esté cargado en segundo plano y listo para irse 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 ser tomados en consideración ya que afectan el rendimiento. Capturamos cualquier retraso potencial y lo proporcionamos como una variable correctiva al investigador que también puede ser utilizada como un criterio de exclusión.

Guardando las Respuestas del Participante

Todos los experimentos ocurren 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 subir los datos y respuestas de vuelta al servidor.

Sin embargo, si las provisiones están disponibles, nuestro software está configurado de tal manera que el registro de datos y respuestas se guarda automáticamente después de cada ensayo. Esto es importante porque:

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

Acerca del Sello de Tiempo

Mientras el experimento esté activo, la aplicación Labvanced no tiene acceso a todos los otros procesos o partes en la computadora. Sin embargo, al registrar algo con el 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 ocurrió el Punto A (inicio del estímulo) y el Punto B (la respuesta del participante). Dado que la computadora tiene un reloj del sistema general, esto 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 el pipeline descrito anteriormente captura los pasos básicos del proceso del tiempo de reacción, a continuación se ofrece una explicación más detallada de todo lo que sucede 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 comience el experimento. Labvanced está diseñado de tal manera que todos los estímulos experimentales del estudio se descargan antes de que comience el estudio. Esto incluye todos los elementos, como imágenes y videos. Todos se descargan desde los servidores de Labvanced y se descargan localmente en el dispositivo del participante para que no se produzcan descargas 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 implementado para construir la estructura de las tareas experimentales, ensayos y fotogramas por adelantado. Por ejemplo, si estás en el Ensayo #1 de una tarea, pre-renderizamos todos los fotogramas en el ensayo actual y el próximo para que la carga no ocurra durante el experimento, incluyendo las instrucciones, texto, objetos de audio, cruz de fijación, etc. Al construir los ensayos y fotogramas por adelantado, se evita que el navegador se ralentice o se 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 memoria no son infinitas, sino limitadas por sus especificaciones técnicas), los estímulos pueden no mostrarse como se esperaba (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 del cuadro de animación
• El bucle de eventos de JavaScript

Solicitud del Cuadro de Animación

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

Cada 60ms, el monitor se actualiza y refresca de forma independiente, este es un 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 todos los casos donde un estímulo cronometrado está ocurriendo.

Digamos que ejecutas un código para mostrar estímulos a los 2000ms; cuando lo ejecutas, nada sucede, los estímulos se presentarán automáticamente a la siguiente tasa de refresco, 60 milisegundos (Hz) después, en la marca de 240ms. Puedes medir este pequeño retraso y tener en cuenta después. Porque utilizamos la solicitud de cuadro de animación, puedes saber exactamente cuándo se ejecutó un comando (cuándo realmente sucedió/apareció en el monitor) y ajustar en consecuencia (Fig. 5).

Bucle de Eventos de JavaScript

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

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

Si tu computadora es lenta, puede ser porque hay procesos del sistema activos que utilizan CPU disponible. Por lo tanto, 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 con Funciones de Devolución de Llamada que se ejecuta automáticamente (por defecto) en segundo plano para medir cuánto tiempo le toma a la función volver a llamarse. 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). Informamos el valor promedio en milisegundos que le toma a la Función de Devolución de Llamada 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 3ms, a veces incluso por debajo de 1ms. Pero en algunos casos, hay resultados que promedian de 200 a 300ms, lo que podría indicar al investigador que considere excluir los datos de ese usuario particular del análisis final del conjunto 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):

• 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, 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 del cuadro de animación 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 los estímulos: Los investigadores tienen conocimiento del tiempo 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.
• Probados y comprobados: Hemos trabajado con investigadores de todo el mundo para ajustar nuestra plataforma y, como resultado, nuestras características han sido probadas y verificadas por innumerables instituciones de investigación y académicas utilizando nuestra medición de tiempo de reacción en línea como base para sus estudios y obras publicadas.

Datos de Ejemplo y Métricas para el Tiempo de Reacción

Fig. 8: Informe de datos de la sesión de un participante realizando la Tarea de Stroop utilizando Labvanced; la 3ª 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 una respuesta en ocurrir ante 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 coincidir si es el mismo estímulo presentado n-pasos atrás.
• Tarea 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 de 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

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: