Timing Précis

Contexte & Cadre

Le temps de réaction dans la recherche psychologique est utilisé pour quantifier les processus cognitifs et les comportements. Une définition claire du temps de réaction concerne la durée écoulée entre l'apparition d'un stimulus et la réponse.

Il y a deux composants pour mesurer le temps de réaction, le temps d'apparition du stimulus et le moment où la réponse du participant a eu lieu, illustré par Fig.1.

Fig. 1 : Les deux principaux composants de la mesure du temps de réaction.

Pour que le temps de réaction soit mesuré avec précision, le temps exact d'apparition du stimulus (point A) doit être connu, ainsi que le moment où la réponse du participant (point B) a eu lieu, car le temps de réaction est la différence entre ces deux points. À partir des deux points, il est facile de déterminer quand la réponse d'un participant a eu lieu, mais il est difficile de savoir exactement quand l'apparition du stimulus a eu lieu (point A).

Pourquoi est-il difficile de déterminer quand le point A se produit ? Il y a trois principales raisons qui influencent le moment où un stimulus apparaît :

1. Taux de rafraîchissement de l'écran : Le taux de rafraîchissement du moniteur se produit à 60 Hz, donc si quelque chose est prévu pour se produire, cela ne peut se produire que lorsque le moniteur est rafraîchi. Bien que cela soit à l'échelle des millisecondes, c'est un facteur important à quantifier (ce que nous discutons plus tard sur la façon dont cela est mesuré avec la demande de cadre d'animation) car cela impacte directement la séquence expérimentale.

2. Nature de la programmation : Tous les expériences sont basées sur du code et, pour que le code soit exécuté, il doit être traité car rien n'est instantané, cela prend généralement 1 à 2 cycles de rafraîchissement.

3. Capacité de l'appareil : Bien que cela ne soit pas courant, si la capacité de l'appareil du participant est vraiment lente, la présentation du stimulus peut être retardée en raison des retards système (comme un gel de l'ordinateur). Nous discuterons plus tard de la manière dont nous vérifions ce problème (la boucle d'événements JavaScript).

En résumé, le temps de réaction est affecté par de nombreux facteurs sur lesquels les processus technologiques sont basés afin de déterminer avec précision le temps entre l'apparition du stimulus et la réponse du participant.

Publication Evaluée par les Pairs dans Behavior Research Methods

Découvrez cet article évalué par les pairs publié dans Springer Nature’s Behavior Research Methods en mai 2022. Les auteurs concluent que Labvanced a les mesures de temps de réaction les plus précises par rapport à d'autres outils basés sur le web.

Notre Processus : Pipeline de Labvanced pour un Timing Précis

Fig. 2 : Le pipeline général pour un timing précis et la capture de temps de réaction précis dans Labvanced.

Pour fournir un timing précis et des temps de réaction, notre logiciel suit ces étapes (Fig. 2) :

• Préchargement (caching) : S'assurer que tous les stimuli expérimentaux sont chargés a priori avant le début de l'expérience et disponibles localement afin que le chargement ne se produise pas au milieu du progrès expérimental. Ainsi, si un participant souhaite participer à une étude, tous les stimuli (images, audio, et vidéo) sont déjà récupérés et chargés localement sur son ordinateur depuis notre serveur.

• Pré-rendu : Lorsque l'expérience commence, le contenu est créé de manière récursive de sorte que la prochaine image et essai soient chargés en arrière-plan et prêts à partir dès que le participant est prêt à avancer. Cela est dirigé par un mécanisme de pré-rendu.

• Mesures Spécifiques aux Participants : Étant donné que les études en ligne commencent dans le navigateur, chaque participant dispose de ressources informatiques finies (GPU, CPU) qui doivent être prises en compte car elles affectent la performance. Nous capturons tout retard potentiel et le fournissons comme une variable de correction au chercheur, qui peut également être utilisée comme critère d'exclusion.

Enregistrement des Réponses des Participants

Toutes les expériences se déroulent localement sur l'ordinateur du participant. Par conséquent, l'internet n'est techniquement pas obligatoire pour faire fonctionner une expérience. L'internet est seulement nécessaire au début pour précharger l'expérience localement et ensuite à la fin pour télécharger les données et réponses vers le serveur.

Cependant, si les dispositions sont disponibles, notre logiciel est configuré pour que l'enregistrement des données et des réponses soit sauvegardé automatiquement après chaque essai. C'est important car :

1. Un navigateur local ne peut pas stocker ou mettre en cache une quantité infinie de mémoire. En sauvegardant fréquemment, la mémoire est libérée et le système ne risque pas de ralentir.
2. Si un participant s'arrête ou abandonne, il y a au moins quelques données sauvegardées pour les essais qu'il a effectués et pour lesquels il a fourni des réponses avant de mettre fin à sa participation.

À propos de l'Horodatage

Alors que l'expérience est active, l'application Labvanced n'a pas accès à tous les autres processus ou parties de l'ordinateur. Cependant, lors de l'enregistrement de quelque chose avec le temps de réaction, un horodatage est nécessaire et l'application peut accéder à l'heure système de l'horloge de l'ordinateur afin de déterminer quand le point A (apparition du stimulus) et le point B (la réponse du participant) se sont produits. Puisque l'ordinateur a une horloge système générale, cela est le même peu importe où / ce que vous faites ou utilisez.

À propos de l'Architecture Systémique et du Flux de Données sur le Temps de Réaction

Alors que le pipeline décrit ci-dessus capture les étapes de base du processus de temps de réaction, ci-dessous se trouve une explication plus détaillée de tout ce qui se passe dans Labvanced pour rendre la mesure du temps de réaction précise et exacte.

Préchargement (Caching)

Fig.3 : Les principales étapes du mécanisme de préchargement/caching dans Labvanced.

Le préchargement ou le caching se produit avant même le début de l'expérience. Labvanced est configuré de manière à ce que tous les stimuli expérimentaux de l'étude soient téléchargés avant le début de l'étude. Cela inclut tous les éléments, tels que les images et les vidéos. Ils sont tous récupérés depuis les serveurs de Labvanced et téléchargés localement sur l'appareil du participant afin qu'aucun téléchargement ne doive se produire pendant l'expérience elle-même (Fig. 3).

Mécanisme de Pré-Rendu

Fig. 4 : Les principales étapes du mécanisme de pré-rendu dans Labvanced.

Nous avons un mécanisme de pré-rendu en place pour construire la structure des tâches expérimentales, des essais et des images à l'avance. Par exemple, si vous êtes dans l'Essai #1 d'une tâche, nous pré-rendons toutes les images dans l'essai actuel et à venir afin que le chargement ne se produise pas pendant l'expérience, y compris l'instruction, le texte, les objets audio, la croix de fixation, etc. En construisant les essais et les images à l'avance, cela empêche le navigateur de ralentir ou d'être submergé (Fig. 4).

Mesures Spécifiques aux Participants

En raison de la variabilité innée entre les appareils et les ordinateurs, la performance est affectée par la définition. Simplement en exécutant une expérience sur un système local qui est intrinsèquement limité en ressources (c'est-à-dire que la vitesse et la mémoire ne sont pas infinies mais limitées par leurs spécifications techniques), les stimuli peuvent ne pas être affichés comme prévu (il peut y avoir un retard de quelques millisecondes, par exemple).

Pour capturer ces fluctuations spécifiques à l'appareil et au participant, nous avons les mécanismes suivants en place :

• La demande de cadre d'animation
• La boucle d'événements JavaScript

Demande de Cadre d'Animation

Fig. 5 : Démonstration du mécanisme de demande de cadre d'animation dans Labvanced.

Chaque 60ms, le moniteur se met à jour et se rafraîchit indépendamment, c'est une constante pour tous les ordinateurs et écrans. Pour déterminer s'il y a un retard dans la présentation du stimulus (à l'échelle des millisecondes), la demande de cadre d'animation est utilisée pour toutes les instances où un stimulus chronométré se produit.

Disons que vous exécutez du code pour afficher des stimuli à 2000 ms, lorsque vous l'exécutez, rien ne se passe, les stimuli seront automatiquement présentés au prochain taux de rafraîchissement, 60 millisecondes (Hz) plus tard, à la marque de 240 ms. Vous pouvez mesurer ce léger retard et en tenir compte a posteriori. Parce que nous utilisons la demande de cadre d'animation, vous pouvez savoir exactement quand une commande a été exécutée (quand elle s'est réellement produite/apparue sur le moniteur) et ajuster en conséquence (Fig. 5).

Boucle d'Événements JavaScript

Fig. 6 : Les étapes de la boucle d'événements JavaScript, la Fonction Callback, pour déterminer la vitesse de l'ordinateur en utilisant Labvanced.

Un autre exemple de mesures spécifiques aux participants concerne la détermination de la vitesse de leur appareil.

Si votre ordinateur est lent, cela peut être dû à des processus système actifs qui utilisent le CPU disponible. Ainsi, le navigateur travaille avec les ressources limitées qui sont disponibles et, par conséquent, tout devient plus lent.

Pour déterminer si cela se produit au niveau du participant, nous utilisons la ** boucle d'événements JavaScript avec des Fonctions de rappel** qui fonctionnent automatiquement (par défaut) en arrière-plan pour mesurer le temps nécessaire à la fonction pour revenir sur elle-même. Si elle ne revient pas dans les 5 ms, cela signifie que le navigateur/ordinateur du participant est lent, ce qui pourrait affecter l'intégrité des résultats expérimentaux mesurant le temps de réaction (Fig. 6). Nous rapportons la valeur moyenne en millisecondes qu'il faut à la Fonction de rappel pour revenir pour le participant.

Pour les milliers d'études qui ont été complétées par des participants dans Labvanced, nous avons constaté que plus de 95 % des participants ont une valeur rapportée qui est inférieure à 3 ms, parfois même en dessous de 1 ms. Mais dans certains cas, il y a des résultats qui ont une moyenne de 200-300 ms, ce qui pourrait indiquer au chercheur de considérer d'exclure les données de cet utilisateur particulier de l'analyse finale du jeu de données.

Caractéristiques Clés des Capacités de Temps de Réaction et de Timing Précis de Labvanced :

Nos principales caractéristiques pour mesurer les réponses des participants incluent (Fig. 7) :

• Précision temporelle des présentations de stimuli
• Précision spatiale des présentations de stimuli
• Précision du suivi oculaire et taux d'échantillonnage
• Quantification et mesures de tous les délais liés à l'appareil et à l'écran pour chaque participant, permettant la standardisation, la comparabilité entre les sujets et les corrections. Cela se produit grâce à la précision de la boucle d'événements et à la demande de cadre d'animation décrite dans la section précédente.

Fig. 7 : Les caractéristiques clés de la solution de timing précis / temps de réaction de Labvanced.

Avantages du Timing Précis de Labvanced

En raison de ces étapes et mécanismes, Labvanced offre une solution précise et exacte pour mesurer le temps de réaction lors d'expériences en ligne. Nous soulignons les avantages suivants de notre plateforme :

• Timing contrôlé des stimuli : Les chercheurs ont connaissance du moment exact où les stimuli sont présentés à l'écran, permettant des ajustements et des mesures précises.
• Mécanismes computationnels et de programmation solides : Pour garantir au chercheur que les données les plus précises sont rapportées, nous utilisons des mécanismes computationnels et de programmation solides afin de quantifier avec précision l'apparition des stimuli sur l'écran du participant.
• Éprouvé et testé : Nous avons collaboré avec des chercheurs du monde entier pour affiner notre plateforme et, en conséquence, nos fonctionnalités ont été éprouvées et testées par d'innombrables institutions de recherche et académiques utilisant notre mesure de temps de réaction en ligne comme base pour leurs études et travaux publiés.

Données Échantillons & Métriques pour le Temps de Réaction

Fig. 8 : Rapport de données de la session d'un participant effectuant la tâche Stroop en utilisant Labvanced ; la 3ème colonne en partant de la droite montre les temps de réaction enregistrés.

Choses Que Vous Pouvez Faire Avec le Timing Précis de Labvanced :

• Vigilance
• Déclin cognitif
• Perception
• Mesures de performance
• Reconnaissance de caractéristiques
  

Études de la Bibliothèque LV :

Il existe de nombreuses études qui mesurent combien de temps il faut pour qu'une réponse à un stimulus se produise, voici quelques exemples de tâches qui ont la mesure du temps de réaction à leur cœur :

• Tâche N-back : Un test cognitif mesurant la capacité de la mémoire de travail. Les stimuli sont présentés et le participant est mis au défi de faire correspondre s'il s'agit du même stimulus présenté n étapes auparavant.
• Tâche Stroop : Cette tâche classique démontre comment les temps de réaction augmentent lorsque le participant est présenté avec des stimuli incongrus (un mot qui dit 'jaune' mais est coloré en bleu).
• Reconnaissance de visages : La reconnaissance de visages est profondément ancrée dans la nature humaine et le temps de réaction peut être mesuré pour combien de temps il faut au participant pour reconnaître ou discriminer entre deux visages ou plus.

Domaines de Recherche Populaires Utilisant le Timing Précis de Labvanced :

• Vigilance
• Déclin cognitif
• Perception
• Mesures de performance
• Reconnaissance de caractéristiques

En théorie, vous pouvez ajouter le temps de réaction à n'importe quelle expérience simplement en créant une Variable de Temps de Réaction dans votre éditeur.

Voyez comment vous pouvez ajouter une tâche de temps de réaction à votre étude avec cette vidéo :