测量反应时间与唐德斯减法法

实验心理学的目标是刻画支撑人类解决问题、感知世界以及将思维转化为词语和句子的心理活动。

但人们无法直接看见或感知这些心理活动；它们不能被称重、在试管中混合，或在培养皿中生长。

尽管如此，19世纪初的荷兰眼科医生弗朗西斯库斯·多纳德斯（Franciscus Donders）仍希望研究心理活动，他提出了一种可测量的指标——即使在当时也能测量：他测量人类受试者完成简单任务所需的时间，并推断这些测量值可作为完成不可见心理操作所需时间的代理指标。

事实上，多纳德斯更进一步，发展出一种被称为“减法法”的基本实验范式。

该方法要求实验心理学家设计两个几乎完全相同的任务，唯一的区别在于其中一个任务涉及某种假设的心理操作，而另一个则不涉及。

研究者随后测量完成每个任务所需的时间，通过相减两个结果，即可估算出执行该特定心理操作所需的时间。

通过这种方式，该方法使研究者能够分离出某一心理操作。完成任务所需的时间后来被称为“反应时”或“潜伏期”。如今，反应时是实验心理学中最普遍的因变量。

本视频将演示如何使用多纳德斯的减法法来测量反应时。

要使用多纳德斯的减法法，首先需要确定一个感兴趣的心理操作，以及一对在该操作上存在差异的任务。本视频将采用斯特鲁普任务（Stroop task）来探究个体协调不同信息来源之间冲突的能力——这是实现行为自我控制能力的一个重要方面。

Stroop 任务是测量解决不同信息源之间冲突所需时间的良好基础。此处的冲突产生于读出颜色名称与观察词语实际书写颜色之间。

Stroop 任务可以轻松地在计算机上编程实现，但其一个优点是也可以仅使用几张索引卡和彩色铅笔来完成。因此，首先需要准备四支彩色铅笔，分别为红色、橙色、蓝色和绿色，以及两张较大的索引卡、一块秒表和一个六面骰子。

取其中一张索引卡，将其水平放置在面前，使卡片上的横线呈水平方向。将卡片对折，形成两条刺激列的垂直中线。

在左侧每一行上，用清晰的大写字母书写四个颜色词中的一个。每个词使用与其名称相对应的彩色铅笔书写。颜色的选择应大致随机，可通过掷骰子实现，将四种颜色分别分配给骰子的若干数字。

在右侧每一行上重复相同步骤，并与卡片上的折痕对齐。

取出你的第二张索引卡，再次将其水平放置在面前，使线条呈水平方向。然后再次将其对折，形成两条垂直的分界线，以创建两个用于刺激的列。

现在，你将在每一行、每一列中写出一个颜色词。但关键在于，书写每个词时所用的铅笔颜色必须不与该词所表示的颜色一致。换句话说，要使铅笔的笔芯颜色与所写词语的含义颜色之间产生冲突。

同样，你应尽可能随机地选择词语和颜色。如果你使用骰子，可以掷一次骰子来确定要写的词，再掷一次来选择铅笔的颜色；如果两者恰好匹配，则重新掷一次。当然，你也可以使用两个骰子分别决定。

至此，你已制备好“冲突”条件下的刺激材料。请注意，“冲突”和“无冲突”两张卡片上的词语数量应相等。

现在您已准备好测试第一位参与者。

将其中一张索引卡正面朝下放在参与者前方的桌面上。

将秒表归零，并向参与者说明任务内容。

在参与者确认理解任务后，启动计时器并说……

参与者应查看索引卡左侧的每一行，并尽快大声说出单词的颜色。也就是说，他们不应按单词本身的名称来读，而只应说出该单词印刷所用的颜色。

参与者必须正确报告完每一行后，才能进入下一行。

当卡片左侧的所有颜色报告完毕后，参与者应重复该过程，测试卡片右侧的颜色。

参与者在报告完最后一行后应说出“完成”，此时您停止计时。

现在使用另一张索引卡重复一次计时测试。

您需要让参与者分别使用“无冲突”刺激材料和“冲突”刺激材料各完成一次任务。顺序不限。但如果测试多名参与者，则应采用“平衡顺序”设计，即一半参与者按一种顺序进行，另一半按相反顺序进行。

现在你应该得到两个反应时间：参与者完成“冲突”卡片所用的时间，以及她完成“无冲突”卡片所用的时间。

用“冲突”时间减去“无冲突”时间。如果结果为正值，说明解决印刷颜色与词语名称之间的冲突是“冲突”条件下涉及的一个步骤，而在“无冲突”条件下则不涉及此步骤。该差值即为解决冲突所需时间的估计值。

请注意，每张卡片包含多个词语，因此反应时间的差异反映的是完成整张卡片所需总时间的差异。将这一时间差除以卡片上的词语数量，即可估算出解决每一个单独的词-色冲突实例所需的时间。

仅凭单个受试者的数据难以得出可靠结论，因此实验通常需要测试多名受试者，对于斯特鲁普任务而言，一般约为20人，并汇总他们的结果以得出可靠结论。对于每位参与者，你最终会获得两个反应时间：一个来自“冲突”条件，另一个来自“无冲突”条件。在电子表格中，你可以按如下方式组织结果。

这些结果可以通过一张简单的图表进行总结，显示每种条件下所有参与者平均反应时间的对比。如图所示，参与者阅读“无冲突”刺激卡片比阅读“冲突”刺激卡片快约11.6秒。根据唐德斯方法，这表明解决印刷颜色与词语阅读之间的冲突，每张卡片大约需要11.6秒。由于本实验中每张卡片包含12个词语，这意味着平均而言，解决每个词语的颜色-词义冲突大约需要1秒。

减法法（Donders' Method of Subtraction）可与反应时测量结合，应用于实验心理学多个领域的研究，而不仅限于斯特鲁普（Stroop）或冲突范式。

此外，减法法构成了大量实验心理学研究方法的基本逻辑，其因变量不限于反应时，还包括多种测量指标，例如婴儿凝视刺激的时间长度，以及通过高精度功能性磁共振成像（fMRI）设备测量的人脑血氧水平依赖（BOLD）信号响应。

在许多fMRI实验中，研究人员获取两种实验条件下的脑活动模式，这两种条件完全相同，仅在一个感兴趣的特定心理过程上存在差异，例如斯特鲁普任务中的冲突与无冲突试验。通过将一种条件下的脑活动模式从另一种中减去，即可分离出与该特定心理过程相关的脑区。

您刚刚观看了 JoVE 关于唐德斯减法法的介绍。现在，您应该已经充分了解如何实施一个简单的斯特鲁普任务，以确定解决冲突和处理呈现刺激所需的时间。该技术有多种应用方式，因此请付诸实践，让唐德斯为之自豪吧。