Cronometraje Preciso
Antecedentes y Contexto
El tiempo de reacción en la investigación psicológica se utiliza para cuantificar procesos cognitivos y comportamientos. Una definición clara de tiempo de reacción se refiere al tiempo transcurrido entre un estímulo que aparece y la respuesta.
Hay dos componentes para medir el tiempo de reacción con precisión, el tiempo de inicio del estímulo y cuándo ocurrió la respuesta del participante:
Los dos componentes principales y los factores que influyen en su cuantificación para medir el tiempo de reacción con precisión en entornos en línea.
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. 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:
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 suceder cuando el monitor se refresca. Aunque esto está en una escala de milisegundos, es un factor importante a cuantificar (que discutiremos más adelante, cómo se mide con la solicitud de animación de cuadro) ya que impacta directamente en la secuencia experimental.
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 suele tardar de 1 a 2 ciclos de refresco.
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). 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 pipeline de Labvanced para cronometraje preciso
Para proporcionar cronometraje preciso y tiempos de reacción, nuestro software sigue estos pasos:
Pre-carga (caché): Asegurar que todos los estímulos experimentales se carguen a priori antes de que comience el experimento y estén disponibles localmente para que la carga no ocurra en medio del progreso experimental. Por lo tanto, si un participante quiere participar en un estudio, todos los estímulos (imágenes, audio y video) ya se han recuperado y cargado localmente en su computadora desde nuestro servidor.
Pre-renderización: Cuando comienza el experimento, el contenido se crea recursivamente para que el siguiente marco y ensayo se carguen en segundo plano y estén listos para ir en cuanto el participante esté listo para continuar. Esto es impulsado por un mecanismo de pre-renderización.
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 lo proporcionamos como una variable correctiva al investigador que también puede ser utilizada como criterio de exclusión.
El pipeline general para cronometraje preciso y captura de tiempos de reacción precisos en Labvanced.
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. Solo se necesita internet al principio para precargar el experimento localmente y luego al final para subir los datos y respuestas de nuevo al servidor.
Sin embargo, si hay condiciones disponibles, nuestro software está configurado para que la grabación de datos y respuestas se guarden automáticamente después de cada ensayo. Esto es importante porque:
- 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.
- Si un participante se detiene o abandona, hay al menos 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 Labvanced no tiene acceso a todos los otros procesos o partes en la computadora. Sin embargo, al grabar algo con tiempo de reacción, se necesita una marca de tiempo y la aplicación puede acceder al tiempo del sistema del 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 del sistema general, esto es el mismo no importa dónde / qué estés haciendo o usando.
Sobre la Arquitectura del Sistema y el Flujo de Datos del Tiempo de Reacción
Mientras el pipeline descrito anteriormente captura los pasos básicos del proceso de tiempo de reacción, a continuación se presenta 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)
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 recuperan de los servidores de Labvanced y se descargan localmente en el dispositivo del participante para que no tenga que ocurrir ninguna descarga durante el experimento en sí.
Los pasos principales del mecanismo de pre-carga/caché en Labvanced.
Mecanismo de Pre-renderización
El mecanismo de pre-renderización de Labvanced está en su lugar para construir la estructura de las tareas experimentales, ensayos y marcos por adelantado. Por ejemplo, si te encuentras en el Ensayo #1 de una tarea, pre-renderizamos todos los marcos en el ensayo actual y próximo para que no haya carga durante el experimento, incluyendo la instrucción, el texto, los objetos de audio, el cruce de fijación, etc. Al construir los ensayos y marcos por adelantado, se evita que el navegador se ralentice o se vea abrumado.
Los pasos principales del mecanismo de pre-renderizado en Labvanced.
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 técnicas), 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:
- El request animation frame
- El bucle de eventos de JavaScript
Request Animation Frame
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 (en la escala de milisegundos), se utiliza el request animation frame en todas las instancias donde ocurre un estímulo cronometrado.
Digamos que ejecutas código para mostrar estímulos a 2000 ms, cuando lo ejecutas nada sucede, los estímulos se presentarán automáticamente a la próxima tasa de refresco, 60 milisegundos (Hz) después, en la marca de 240 ms. 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 (cuando realmente sucedió/apareció en el monitor) y ajustar en consecuencia.
Demostración del mecanismo de request animation frame en Labvanced.
Bucle de Eventos de JavaScript
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 la CPU disponible. Por lo tanto, el navegador trabaja con los recursos limitados que están disponibles y, como resultado, todo se vuelve más lento.
Para determinar si esto está ocurriendo a nivel del participante, usamos el Bucle de Eventos de JavaScript utilizando Funciones CallBack que se ejecuta automáticamente (por defecto) en segundo plano para medir la cantidad de tiempo que tarda la función en volver a llamarse a 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. Informamos el valor promedio en milisegundos que tarda la Función CallBack en volver para el participante.
Los pasos del Bucle de Eventos de JavaScript, la Función CallBack, 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 se encuentra 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 que considere excluir los datos de ese usuario en particular del análisis del conjunto de datos final.
Capacidades Clave de Labvanced en Tiempos de Reacción y Precisión
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 en el seguimiento ocular y tasa de muestreo
- Cuantificación y mediciones 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 el request animation frame descritos en la sección anterior.
Las capacidades clave y características de la solución de temporización precisa / tiempo de reacción de Labvanced.
Ventajas de la Precisión en Tiempos 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. Resaltamos las siguientes ventajas de nuestra plataforma:
- Temporización controlada de los estímulos: Los investigadores tienen conocimiento del tiempo exacto en que se presentan los estímulos en la pantalla, lo que permite ajustes y mediciones precisas.
- Fuertes mecanismos computacionales y de programación: Para asegurarnos de que se reporten los datos más precisos, 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 y testadas por innumerables instituciones de investigación y académicas que utilizan nuestra medición de tiempos de reacción en línea como base para sus estudios y trabajos publicados.
Datos y Métricas de Ejemplo para el Tiempo de Reacción
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.
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 memoria de trabajo. Se presentan estímulos y se desafía al participante a determinar si es el mismo estímulo presentado n pasos atrás.
- Tarea Stroop: Esta tarea clásica demuestra cómo ocurren tiempos de reacción aumentados cuando a un participante se le presentan estímulos incongruentes (una palabra que dice ‘amarillo’ pero está en color azul).
- Reconocimiento de caras: El reconocimiento de caras está profundamente arraigado en la naturaleza humana y se puede medir el tiempo de reacción que tarda el participante en reconocer o discriminar entre dos o más caras.
Áreas de Investigación Populares que Utilizan la Precisión en Tiempos de Labvanced:
- Alerta
- Declive cognitivo
- Percepción
- Medidas de rendimiento
- Reconocimiento de características