Mentale chronometrie
Mentale chronometrie is een term ontleend aan de experimentele psychologie. Zij slaat op vernuftige experimenten waarin men uit variaties in reactietijden, die in verschillende taken of taakcondities waren gemeten, de snelheid en/of aard van interne verwerkingsprocessen probeerde af te leiden. Hieronder wordt eerst een korte schets gegeven van een typisch reactietijd onderzoek. Daarna zal nader worden ingegaan op enkele belangrijke theoretische bijdragen op dit gebied.
Inhoud |
[bewerk] Onderzoek naar reactietijden
Reactietijden kunnen worden gemeten door proefpersonen op een of meerdere knoppen te laten drukken, volgens een van te voren gegeven instructie. Laten we als voorbeeld uitgaan van een keuzereactietaak met plaatjes die met behulp van de computer op een beeldscherm worden aangeboden. Dit kunnen groene of rode vierkanten zijn die in willekeurige volgorde, en even vaak (50%) voorkomen. Het interval tussen elk plaatje is 1 seconde (1000 msec) en de duur van aanbieding is 1/5 seconde (200 msec). Onder de rechterhand van de proefpersoon bevindt zich een paneel met twee drukknoppen. Er kunnen nu globaal gezien drie soorten reactietijdtaken met bijbehorende instructies worden onderscheiden;
a) simpele reactie; druk bij elk plaatje steeds op de knop onder je wijsvinger,
b) keuze reactie: druk bij een rood plaatje met je middelvinger op de rechterknop, en bij een groen plaatje met je wijsvinger op de linkerknop
c) go/nogo reactie: druk bij een rood plaatje op de rechterknop, maar reageer niet bij een groen plaatje.
Doorgaans zijn de reactietijden in taak a het snelst, langzamer in taak c en het langzaamst in taak b. Voorbeelden van meer complexe reactietaken zijn de geheugenzoektaak en de mentale rotatietaak. In de geheugenzoektaak die vooral door Sternberg is gebruikt (zie verder) moet de proefpersoon op een knop drukken als een aangeboden stimulus (bijvoorbeeld een letter) wel of niet voorkwam in een kort daarvoor aangeboden lijst van letters. Hier neemt de reactietijd lineair toe als functie van de lengte van de lijst. Deze taak maakt het mogelijk een schatting te maken van de zoektijd in het geheugen. In de mentale rotatietaak (bedacht door Shepard en Cooper) wordt aan proefpersonen gevraagd aan te geven of een letterpatroon in normale stand of in spiegelbeeld wordt gepresenteerd. De hoek waaronder letters worden aangeboden wordt daarbij over successieve aanbiedingen systematisch maar onvoorspelbaar gevarieerd tussen 0 en 360 booggraden. Hierbij blijkt de reactietijd eveneens lineair toe te nemen, naarmate de hoek van aanbieding groter wordt. Het lijkt er dus op alsof men intern de letter eerst moet terugdraaien, voordat hij herkend kan worden.
[bewerk] Mentale chronometrie: de subtractie methode van Donders
De fysioloog F.C. Donders heeft in 1868 voor het eerst reactietijden in verband gebracht met interne verwerkingsprocessen.
De benadering van Donders en zijn navolger Sternberg wordt ook wel samengevat met de term mentale chronometrie. De door Donders toegepaste methode wordt subtractie of stadia insertie genoemd (zie ook de figuur hiernaast).
Hij ging hierbij uit van het idee dat informatieverwerking is opgebouwd uit een aantal stadia of verwerkingsstapjes. Bijvoorbeeld in de eerder genoemde taak a (simpele reactie) hoeft alleen maar de stimulus te worden geïdentificeerd (hij is er of is er niet). In taak c (go/nogo reactie) moeten twee stapjes worden doorlopen, identificatie en keuze van het stimuluskenmerk (rood of groen) en in taak b (keuze reactie) drie stapjes, namelijk stimulus identificatie, stimulus keuze en response keuze (linker of rechter vinger). Tenslotte hebben alle taken gemeen dat op het eind een motorische respons moet worden voorbereid en uitgevoerd. Door nu in elke taak de reactietijd (RT) te meten, en deze tijden van elkaar af te trekken kon Donders een schatting maken van de duur van twee belangrijke stadia, namelijk stimulus selectie en respons selectie. Bijvoorbeeld: RT taak a =200 ms, RT taak b =400 ms en RT taak c =300 ms. Dus dan duren stimulus selectie (c-a) en respons selectie (b-c) elk 100 ms.
Op deze theorie en aanpak is als kritiek geuit dat het best kan zijn dat zich in de drie taken ook andere processen afspelen, dan die welke men wil isoleren. Zo kan bijvoorbeeld in de go/nogo taak niet alleen sprake zijn van een keuze van het stimuluskenmerk (kleur), maar ook van het type response (wel of niet reageren).
De subtractiemethode van Donder heeft tenslotte ook model gestaan voor de wijze waarop in het moderne neuroimaging (fMRI en PET) onderzoek hersenbeelden in relevante taakcondities worden berekend. Bijvoorbeeld, van het hersenbeeld dat verkregen is tijdens het lezen van woorden wordt het hersenbeeld in een passieve fixatietaak afgetrokken. Men houdt dat 'netto' het effect van lezen op hersenactiviteit over.
[bewerk] AFM: de additieve factoren methode van Sternberg
De Amerikaanse psycholoog Saul Sternberg heeft ongeveer honderd jaar na Donders, in 1969, een nieuwe techniek bedacht om verwerkingsstadia in reactietijdonderzoek bloot te leggen. Hij noemde deze aanpak AFM (Additive Factors Methods). Deze methode ging echter niet uit van subtractie van reactietijden, maar van interactiepatronen tussen twee taakvariabelen, die verondersteld werden verschillende processen aan te spreken. Deze taakvariabelen hadden meestal twee niveaus, zoals plaatjes die makkelijk of moeilijk herkenbaar waren. Een additief effect van deze taakvariabelen of factoren op de gemiddelde reactietijd wijst erop dat de betrokken stadia onafhankelijk zijn. Als de factoren daarentegen interacteren, beïnvloeden zij hetzelfde stadium. Met AFM verkrijgt men dus geen schatting van de absolute duur van de verwerkingstijd van verschillende stadia, maar kan men wel nagaan welke, en hoeveel, afzonderlijke stadia in de informatieverwerkingsketen een rol spelen. Zo onderscheidde Sternberg in zijn geheugenzoektaken vier belangrijke stadia, namelijk stimulus encodering, zoeken in geheugen, respons selectie (of: binaire decisie) en respons organisatie (zie figuur hiernaast).
Een belangrijke vondst van zijn onderzoek was bovendien dat het geheugenzoekproces lineair was en niet verschilde voor ja en nee reacties. Dit pleitte voor het idee dat items in het geheugen serieel (na elkaar) en uitputtend werden doorzocht. Stadia zijn afhankelijk van het type reactietaak. Zo zijn de belangrijkste stadia die in bovengenoemde keuzereactietaak kunnen worden onderscheiden achtereenvolgens: stimulus identificatie, stimulus encodering, respons selectie en respons uitvoering. Taakvariabelen die met deze stadia zijn geassocieerd zijn respectievelijk: stimulus intensiteit, stimulus kwaliteit (herkenbaarheid), stimulus-respons compatibiliteit (bijvoorbeeld met de linkerhand reageren bij een rechts of links aangeboden stimuluspatroon) en voorspelbaarheid (vast versus variabel) van het tijdsinterval tussen opeenvolgende stimuli. Sternbergs theorie wordt ook wel een seriële stadiatheorie genoemd, omdat aangenomen wordt dat de stadia niet alleen onafhankelijk van elkaar zijn, maar ook in de tijd na elkaar volgen. Pas als een specifiek stadium volledig is doorlopen, kan informatie naar het volgende stadium doorstromen. De AFM aanpak is ook bruikbaar gebleken in meer toegepaste onderzoekssituaties. Als bijvoorbeeld blijkt dat Parkinson patiënten een relatief grote vertraging in hun reacties laten zien bij stimuli die geassocieerd zijn met incompatibele ten opzichte van compatibele reacties, pleit dit voor het idee dat zij vooral een probleem hebben met het selecteren van motorische responses.
[bewerk] Parallelle verwerkingsmodellen
Er bestaan in de psychologie ook modellen die uitgaan van parallele verwerking van informatie. Deze lijken meer geschikt om te verklaren hoe complexe betekenisvolle stimuli zoals bijvoorbeeld woorden worden herkend. Een serieel model gaat er van uit dat bij woordherkenning eerst de elementaire fysische code (letters) en daarna de complexe semantische code (woordbetekenis) wordt verwerkt. Een interessante vondst was echter dat proefpersonen een letter (bijvoorbeeld de letter A) sneller herkenden als deze was ingebed in een echt woord (HARK) dan in een nonsense woord (TARK). Het laatste suggereert dat men niet eerst alle letters hoeft te verwerken, voordat men het woord herkent.
[bewerk] Speed-accuracy trade-off
Niet alleen de taakkenmerken bepalen de snelheid van presteren, maar ook de door de proefpersoon gevolgde strategie. Snelle reacties gaan namelijk vaak gepaard met meer fouten (het indrukken van de verkeerde knop), langzame reacties met minder fouten. Dit verschijnsel wordt ook wel de speed-accuracy trade-off (SAT) genoemd. Snellere reacties zijn vermoedelijk vaak een gevolg van het feit dat de proefpersoon de relevante informatie van de stimulus nog niet volledig heeft verwerkt. Het is van belang om in het reactietijd onderzoek te controleren voor deze SAT effecten. Immers, taken of groepen proefpersonen die identieke reactietijden vertonen, maar verschillen in aantallen fouten zijn eigenlijk niet goed vergelijkbaar. Ook is gebleken dat de arousaltoestand van de proefpersoon invloed heeft op SAT. Na het drinken van enkele koppen koffie neemt bijvoorbeeld de arousaltoestand van hersenen toe, en zien we dat proefpersonen sneller gaan reageren, maar ook meer fouten gaan maken.
[bewerk] Referenties
- Sternberg, S. (1966). High speed scanning in human memory. Science, 153, 652-654.
- Sternberg, S. (1969). The discovery of processing stages; extensions of Donders' method.In: W.G. Koster (Ed). Attention and Performance 2, p. 276-315. Amsterdam: North Holland.
- Sanders, A.F. (1980). Stage analysis of the reaction processes. In: G.E. Stelmach & J. Requin (Eds). Tutorials in motor behavior (pp. 331-354). Amsterdam: Elsevier.
- Donders, F.C. (1869). On the speed of mental processes. Vertaald door W.G. Koster (1969). Attention and Performance 2. p. 412-431.Amsterdam: North Holland.
- Meyer, D.E. Irwin, D.E., Osman, A.M. & Kounios J. (1988). The dynamis of cognition and action: mental processes inferred from speed-accuracy decomposition. Psychological review, 95,p. 183-237
