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 con precisión el tiempo de reacción: el momento de aparición del estímulo y cuándo ocurrió la respuesta del participante:

Los dos componentes principales y factores que influyen en su cuantificación para medir con precisión el tiempo de reacción en entornos en línea.

Para que el tiempo de reacción se mida con precisión, deben conocerse el momento exacto 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 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. Tasa de refresco de la pantalla: La tasa de refresco del monitor ocurre a 60Hz, así que si algo está programado para ocurrir, solo puede suceder cuando se actualiza el monitor. Aunque esto está en una escala de milisegundos, es un factor importante a cuantificar (del cual 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 ser procesado, ya que nada es instantáneo; esto suele tardar 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 bloqueo de computadora). Más adelante discutimos 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 los procesos tecnológicos están construidos 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 cronometraje preciso

Para proporcionar cronometraje preciso y tiempos de reacción, nuestro software sigue estos pasos:

• Pre-carga (caché): Asegurando que todos los estímulos experimentales se carguen a priori antes de que comience el experimento y estén disponibles localmente, de modo que la carga no ocurra en medio del progreso experimental. Así que, 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.

• Pre-renderizado: Cuando comienza el experimento, el contenido se crea recursivamente para que el siguiente cuadro y prueba se carguen en segundo plano y estén listos para usar tan pronto como el participante esté listo para continuar. Esto es 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 posible retraso y lo proporcionamos como una variable correctiva al investigador, que también puede usarse como criterio de exclusión.

La pipeline general para el cronometraje preciso y la captura de tiempos de reacción precisos en Labvanced.

Guardando las Respuestas de los Participantes

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

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

1. Un navegador local no puede retener o almacenar una cantidad infinita de memoria. Al hacer 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 de las pruebas 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 la computadora. Sin embargo, al registrar 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 ocurrió el Punto A (aparición del estímulo) y el Punto B (la respuesta del participante). Dado que la computadora tiene un reloj general del sistema, este es el mismo sin importar dónde / qué estés haciendo o usando.

Sobre 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 sucediendo en Labvanced para hacer que la medida del tiempo de reacción sea precisa y exacta.

Pre-carga (Caché)

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 tengan que ocurrir descargas durante el experimento en sí.

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

Mecanismo de Pre-Renderizado

El mecanismo de pre-renderizado de Labvanced está en funcionamiento para construir la estructura de las tareas experimentales, pruebas y cuadros con anticipación. Por ejemplo, si estás en la Prueba #1 de una tarea, pre-renderizamos todos los cuadros en la prueba actual y próxima para que la carga no ocurra durante el experimento, incluyendo las instrucciones, texto, objetos de audio, cruz de fijación, etc. Al construir las pruebas y cuadros con anticipación, se evita que el navegador se ralentice o se vea abrumado.

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

Medidas Específicas para el 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 limitadas por sus especificaciones tecnológicas), los estímulos pueden no mostrarse como se esperaba (podría 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 cuadro
• El Bucle de Eventos de JavaScript

Solicitud de Animación de Cuadro

Cada 60 ms, el monitor se actualiza y refresca de manera independiente; esta es una 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 animación de cuadro en todas las instancias donde ocurre un estímulo cronometrado.

Digamos que ejecutas un código para mostrar estímulos a los 2000 ms; cuando lo ejecutas, nada sucede, los estímulos se presentarán automáticamente en la siguiente tasa de actualización, 60 milisegundos (Hz) después, en el marco de los 240 ms. Puedes medir este pequeño retraso y tenerlo en cuenta post-hoc. Debido a que usamos la solicitud de animación de cuadro, puedes saber exactamente cuándo se ejecutó un comando (cuando realmente ocurrió/apareció en el monitor) y ajustar en consecuencia.

Demostración del mecanismo de solicitud de animación de cuadro en Labvanced.

Bucle de Eventos de JavaScript

Otro ejemplo de medidas específicas para el participante tiene que ver con determinar la velocidad de su dispositivo.

Si tu computadora es lenta, puede deberse a que 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 del participante, usamos el Bucle de Eventos de JavaScript utilizando Funciones de Retorno que se ejecutan automáticamente (por defecto) en segundo plano para medir el tiempo que tarda en devolver la función sobre sí misma. Si no regresa en 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. Reportamos el valor medio en milisegundos que tarda la Función de Retorno en regresar para el participante.

Los pasos del Bucle de Eventos de JavaScript, la Función de Retorno, para determinar la velocidad de la computadora utilizando Labvanced.

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 entre 200-300 ms, lo que podría indicar al investigador que considere excluir los datos de ese usuario particular del análisis del conjunto de datos final.

Capacidades Clave de la Medición de Tiempo de Reacción y Precisión de Labvanced:

Nuestras principales características y capacidades para medir las respuestas de los participantes incluyen:

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

Las capacidades y características clave de la solución de tiempo preciso / tiempo de reacción de Labvanced.

Ventajas de la Temporización Precisa de Labvanced

Gracias 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:

• Temporización controlada de los estímulos: Los investigadores tienen conocimiento del momento exacto en que los estímulos se presentan en pantalla, lo que permite ajustes y mediciones precisas.
• Fuertes mecanismos computacionales y de programación: Para asegurar al investigador que se están reportando los datos más precisos, utilizamos fuertes mecanismos computacionales y de programación con el fin de 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 verificadas 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

Informe de datos de la sesión de un participante realizando la Tarea Stroop utilizando Labvanced; la tercera columna desde la derecha muestra los tiempos de reacción registrados.

Estudios de la Biblioteca LV:

Hay muchos estudios que miden cuánto tiempo tarda en producirse 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 un estímulo incongruente al participante (una palabra que dice ‘amarillo’ pero que está coloreada de azul).
• Reconocimiento facial: El reconocimiento facial está profundamente arraigado en la naturaleza humana y se puede medir el tiempo de reacción por cuánto tiempo tarda el participante en reconocer o discriminar entre dos o más caras.

Áreas Populares de Investigación que Utilizan la Temporización Precisa de Labvanced:

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