Why did Franciscus Donders measure reaction time to study mental events?

Donders reasoned that mental events cannot be directly observed, weighed, or measured in a laboratory. By measuring the time it takes to complete tasks, he could treat reaction time as a proxy for the duration of unobservable mental operations. This innovative approach allowed experimental psychologists to indirectly study cognitive processes that were otherwise inaccessible to measurement.

How does Donders' Method of Subtraction isolate a specific mental operation?

The method requires designing two nearly identical tasks that differ in only one hypothesized mental operation. Researchers measure reaction time for both tasks, then subtract the faster time from the slower time. The difference represents an estimate of how long that specific mental operation takes to execute, effectively isolating it from other cognitive processes.

What conflict does the Stroop task measure in reaction time experiments?

The Stroop task creates a conflict between reading the written color name and identifying the actual color of the ink. Participants must report the ink color while ignoring the word itself. This conflict between competing information sources tests the ability to resolve contradictory stimuli, making it ideal for measuring how long conflict resolution takes using reaction time.

How do you calculate the time needed to resolve a single instance of conflict in the Stroop task?

First, subtract the no-conflict reaction time from the conflict reaction time to get the total time difference. Then divide that difference by the number of words on the card. For example, if the difference is 11.6 seconds across 12 words, each word-color conflict takes approximately 1 second to resolve.

Why is counterbalancing important when testing multiple participants in a Stroop experiment?

Counterbalancing ensures that half the participants complete the no-conflict condition first while the other half complete the conflict condition first. This controls for order effects, such as fatigue or practice, that might bias results. By distributing task order randomly across participants, researchers can confidently attribute reaction time differences to the conflict manipulation rather than to sequence effects.

What does a positive difference between conflict and no-conflict reaction times indicate?

A positive difference indicates that resolving conflict between printed color and word names is a mental operation involved in the conflict condition but not in the no-conflict condition. This confirms the hypothesis that conflict resolution is a distinct cognitive process. The magnitude of the difference estimates how long that process takes, supporting the validity of Donders' Method of Subtraction.

How has Donders' Method of Subtraction expanded beyond reaction time measurements?

The logic of Donders' Method underpins diverse experimental approaches in psychology, including measures like infant gaze duration and blood-oxygen-level-dependent (BOLD) responses in fMRI studies. In fMRI experiments, researchers subtract brain activity patterns from two conditions to isolate neural areas involved in a specific mental process, extending the subtraction principle to studying visual perception neural correlates and other cognitive functions.

Misurazione del tempo di reazione e metodo sottrattivo di Donders

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1. Scegli un compito e il materiale per implementarlo.

Per utilizzare il metodo di sottrazione di Donders, è necessario prima un'operazione mentale di interesse e un paio di compiti pensati per differire in termini di operazione. Per gli scopi attuali, questo video esplora la capacità di risolvere i conflitti tra diverse fonti di informazione, un aspetto importante della capacità di esercitare l'autocontrollo sul comportamento. L'attività Stroop è una buona base per misurare il tempo necessario per risolvere un conflitto tra fonti di informazione.
L'attività Stroop può essere facilmente programmata su un computer, ma una bella caratteristica è che può anche essere implementata con poche schede indice e marcatori magici.
Quindi, le prime cose necessarie sono: quattro marcatori magici (uno ciascuno in rosso, giallo, blu e verde), due grandi schede indice e un cronometro.

2. Fai gli stimoli "No Conflict".

Prendi una delle schede indice, posizionandola di fronte a te in modo che le linee siano orizzontali. Piegalo a metà creando un meridiano verticale per due colonne di stimoli.
Su ogni riga della colonna di sinistra, scrivi in lettere maiuscole chiare uno dei quattro termini di colore, "ROSSO, GIALLO, BLU, VERDE". Inchiostra ogni parola usando il suo marcatore magico corrispondente. Scegli i colori in modo più o meno casuale. Potrebbe essere più facile farlo facendo rotolare un dado con uno dei quattro colori assegnati a ciascun numero.
Ripeti 2.2 su ogni riga della colonna di destra, allineata con la piega della tua carta.
Ora avete gli stimoli per la condizione 'No Conflict' di questo esperimento classico (Figura 1, a sinistra).

Figure 1A
Figura 1. Esempi di stimoli stroop, nessun esempio di conflitto.

3. Fai gli stimoli del "conflitto".

Prendere la seconda scheda indice e ripetere il passaggio 2.1.
Ora scriverai di nuovo un termine a colori su ogni riga e in ogni colonna. Ma soprattutto, inchiostrare ogni termine con qualsiasi marcatore, ad eccezione del colore corrispondente. In altre parole, crea un conflitto tra il colore dell'inchiostro e la parola che scrivi su ogni riga. Ancora una volta, vuoi scegliere parole e colori più o meno casualmente. Se stai usando un dado, puoi arrotolarlo una volta per scegliere la tua parola e di nuovo per raccogliere l'inchiostro (rotolando di nuovo se capita che corrispondano). Oppure puoi usare due dadi, ovviamente.
Ora hai gli stimoli per la tua condizione di "conflitto" (Figura 1, a destra). Nota, le tue carte "Conflitto" e "Nessun conflitto" devono avere lo stesso numero di parole.

Figure 1B
Figura 1. Esempi di stimoli stroop, esempi di conflitto.

4. Testare un partecipante.

Ora sei pronto per testare il tuo primo partecipante. Puoi anche metterti alla prova, ma avrai bisogno di qualcuno che esega il cronometro.
Posiziona una delle tue schede indice a faccia in giù su un tavolo di fronte al tuo partecipante.
Imposta il cronometro su 0.
Spiega al partecipante che quando dici vai, può girare la carta, e il più rapidamente possibile dovrebbe guardare ogni riga della scheda indice, facendosi strada lungo la colonna di sinistra e poi la colonna di destra, dicendo ad alta voce il colore dell'inchiostro. In altre parole, non dovrebbe leggere la parola, solo riportare il suo colore dell'inchiostro. Sottolinea che deve riportare correttamente ogni riga prima di passare alla successiva, ma che dovrebbe cercare di andare il più rapidamente possibile. Dovrebbe dire "FATTO" dopo aver riportato la riga finale.
Dici vai, attiva il timer e preparati a interrompere il timer quando il soggetto dice "FATTO".
Annota il tempo impiegato.
Ora ripeti 4,5-4,8, ma con l'altra scheda indice. Vuoi che il partecipante faccia il compito una volta con gli stimoli "No Conflict" e una volta con gli stimoli "Conflict". L'ordine non ha importanza. Ma se dovessi eseguire più partecipanti, vorresti controbilanciare, con metà dei partecipanti che fanno un ordine e la restante metà che fa l'altro.

5. Analisi

Ora dovresti avere due tempi di reazione: il tempo impiegato dal tuo partecipante per superare la carta "Conflitto" e il tempo impiegato con la carta "Nessun conflitto". Sottrai il tempo "Nessun conflitto" dal tempo "Conflitto". Se il numero è positivo, è un segno che la risoluzione del conflitto tra il colore dell'inchiostro e le parole scritte è un passaggio che è coinvolto nella condizione "Conflitto" e non nella condizione "Nessun conflitto". E la differenza è una stima di quanto tempo ci vuole per risolvere il conflitto.
Si noti che ogni scheda includeva diverse parole. Ma poiché le due carte includevano lo stesso numero di parole, la differenza tra le condizioni può essere utilizzata per ricavare una stima del tempo necessario per risolvere una singola istanza di conflitto. Poiché la differenza tra le carte è la differenza tra le somme di diverse istanze che includevano un conflitto e quante ne hanno incluse, basta dividere la differenza di tempo tra le due carte per il numero di parole su ciascuna carta. Il risultato è una stima del tempo per risolvere un singolo conflitto.

L'ambizione della psicologia sperimentale è quella di caratterizzare gli eventi mentali che supportano la capacità umana di risolvere problemi, percepire il mondo e trasformare i pensieri in parole e frasi.

Ma le persone non possono vedere o sentire quegli eventi mentali; non possono essere pesati, combinati in provette o coltivati in un piatto.

Volendo studiare la vita mentale, tuttavia, Franciscus Donders, un oftalmologo olandese nei primi anni del 1800, ha inventato una proprietà che poteva misurare, anche allora; ha misurato il tempo necessario ai soggetti umani per eseguire compiti semplici, ragionando che poteva trattare quelle misurazioni come proxy per il tempo necessario per completare le operazioni mentali non osservabili coinvolte.

In effetti, Donders ha fatto un ulteriore passo avanti, sviluppando un paradigma sperimentale di base noto come Metodo di sottrazione.

Questo metodo chiede semplicemente allo psicologo sperimentale di progettare due compiti che sono identici in quasi tutti i modi, tranne che un compito comporta un'operazione mentale ipotizzata e l'altro no.

Il ricercatore misura quindi il tempo necessario per completare ogni attività e, sottraendo i risultati, estrae una stima del tempo necessario per eseguire l'unica operazione mentale di interesse.

In questo modo, il metodo consente al ricercatore di isolare un'operazione mentale. Il tempo necessario per completare un'attività è diventato noto come "tempo di reazione" o "latenza". Oggi, il tempo di reazione è la variabile dipendente più diffusa nella psicologia sperimentale.

Questo video dimostrerà la misurazione del tempo di reazione utilizzando il metodo di sottrazione di Donders.

Per utilizzare il metodo di sottrazione di Donders, è necessario prima un'operazione mentale di interesse e un paio di compiti pensati per differire in termini di operazione. Questo video utilizzerà il compito Stroop per esplorare la capacità di risolvere i conflitti tra diverse fonti di informazione, un aspetto importante della capacità di esercitare l'autocontrollo sul comportamento.

L'attività Stroop è una buona base per misurare il tempo necessario per risolvere un conflitto tra fonti di informazione. Qui sorge il conflitto tra la lettura del nome del colore e la visualizzazione del colore in cui è scritta la parola.

L'attività Stroop può essere facilmente programmata su un computer, ma una bella caratteristica è che può anche essere implementata con poche schede indice e matite colorate. Quindi, le prime cose necessarie sono quattro matite colorate, una ciascuna in rosso, arancione, blu e verde, e anche due grandi carte indice, un cronometro e dadi a sei facce.

Prendi una delle schede indice, posizionandola di fronte a te in modo che le linee siano orizzontali. Piegalo a metà, creando un meridiano verticale per due colonne di stimoli.

Su ogni riga della colonna di sinistra, scrivi in lettere maiuscole chiare uno dei quattro termini di colore. Per ogni parola usa la sua matita colorata corrispondente. Vuoi scegliere i colori in modo più o meno casuale. Potrebbe essere più facile farlo facendo rotolare un dado con uno dei quattro colori assegnati a ciascun numero.

Ripeti la stessa procedura su ogni riga della colonna di destra, allineata con la piega della tua carta.

Prendi la tua seconda scheda indice e posizionala di nuovo di fronte a te in modo che le linee siano orizzontali. Ancora una volta, piegalo a metà creando un meridiano verticale per due colonne di stimoli.

Ora, scriverai di nuovo un termine a colori su ogni riga e in ogni colonna. Ma soprattutto, stampa ogni termine con qualsiasi matita ad eccezione del colore corrispondente. In altre parole, crea un conflitto tra il colore principale e la parola che scrivi su ogni riga.

Ancora una volta, vuoi scegliere parole e colori più o meno casualmente. Se stai usando un dado, puoi arrotolarlo una volta per scegliere la tua parola, e di nuovo per scegliere il colore della matita, rotolando di nuovo se capita che corrispondano. Oppure puoi usare due dadi, ovviamente.

Ora avete gli stimoli per la vostra condizione di "conflitto". Nota, le tue carte "Conflitto" e "Nessun conflitto" devono avere lo stesso numero di parole.

Ora sei pronto per testare il tuo primo partecipante.

Posiziona una delle tue schede indice a faccia in giù su un tavolo di fronte al tuo partecipante.

Imposta il cronometro su 0 e spiega l'attività al partecipante.

Dopo che il partecipante ha confermato di aver compreso l'attività, avvia il timer e dì ...

Il partecipante dovrebbe guardare ogni riga sul lato sinistro della scheda indice e dire ad alta voce il colore della parola il più rapidamente possibile. Cioè, non dovrebbero leggere la parola per nome, solo il colore in cui è stampata.

Il partecipante deve riportare correttamente ogni riga prima di passare alla successiva.

Dopo che i colori sul lato sinistro della carta sono stati segnalati, il partecipante deve ripetere la procedura con i colori sul lato destro della carta.

Il partecipante dice "FATTO" dopo aver segnalato la riga finale e si interrompe il timer.

Ora ripeti il test a tempo, ma con l'altra scheda indice.

Vuoi che il partecipante faccia il compito una volta con gli stimoli "No Conflict" e una volta con gli stimoli "Conflict". L'ordine non ha importanza. Ma se dovessi eseguire più partecipanti, vorresti "controbilanciare", con metà dei partecipanti che fanno un ordine e la restante metà che fa l'altro.

Ora dovresti avere due tempi di reazione: il tempo impiegato dal tuo partecipante per superare la carta "Conflitto" e il tempo impiegato con la carta "Nessun conflitto".

Sottrai il tempo "Nessun conflitto" dal tempo "Conflitto". Se il numero è positivo, è un segno che la risoluzione del conflitto tra il colore stampato e i nomi delle parole è un passaggio coinvolto nella condizione "Conflitto" e non nella condizione "Nessun conflitto". E la differenza è una stima di quanto tempo ci vuole per risolvere il conflitto.

Si noti che ogni carta includeva diverse parole, quindi la differenza di tempo di reazione è la differenza tra il tempo totale necessario per superare ogni carta. Dividendo tale differenza per il numero di parole sulla scheda, è possibile ottenere una stima del tempo necessario per risolvere ogni singola istanza di conflitto parola-colore.

È difficile trarre conclusioni da un singolo soggetto, e quindi un esperimento in genere mette alla prova molti soggetti, circa 20 per il compito Stroop, aggregando i loro risultati per trarre conclusioni affidabili. Per ogni partecipante, si finisce con due tempi di reazione: uno dalla condizione "Conflitto" e uno dalla condizione "Nessun conflitto". Su un foglio di calcolo, organizzeresti i risultati in questo modo.

Questi risultati possono essere riassunti con un semplice grafico del tempo medio di reazione tra tutti i partecipanti in ciascuna condizione. Come si vede qui, i partecipanti leggono la carta con gli stimoli No Conflict circa 11,6 secondi più velocemente di quanto leggono attraverso la carta con gli Stimoli di conflitto. In termini di metodo di Donders, questo suggerisce che la risoluzione del conflitto tra colore di stampa e lettura richiede circa 11,6 secondi per carta. Poiché ogni carta in questo esperimento aveva 12 parole scritte su di essa, ciò significa che, in media, la risoluzione del conflitto tra colore di stampa e lettura richiede circa 1 secondo per parola.

Il metodo di sottrazione di Donders può essere utilizzato con misure del tempo di reazione in una varietà di aree della psicologia sperimentale, non solo con Stroop o paradigmi di conflitto.

Inoltre, il Metodo di sottrazione è alla base della logica di base per una vasta gamma di approcci alla psicologia sperimentale con variabili dipendenti oltre il tempo di reazione. Questi includono misure diverse come la durata di un bambino a uno stimolo e la risposta dipendente dal livello di ossigeno nel sangue (BOLD) misurata nel cervello umano da sofisticate macchine fMRI.

In molti esperimenti di fMRI, i ricercatori ottengono modelli di attività cerebrale da due condizioni sperimentali identiche, ad eccezione del coinvolgimento di un processo mentale di interesse, come il conflitto e nessun conflitto prove del compito Stroop. Sottraendo un modello dall'altro possono isolare le aree cerebrali coinvolte in quel processo di interesse.

Hai appena visto l'introduzione di JoVE al Metodo di sottrazione di Donders. Ora, dovresti avere una buona comprensione di come condurre un semplice compito Stroop per determinare il tempo necessario per risolvere i conflitti e gli stimoli presentati. Ci sono numerosi modi per applicare alla tecnica. Quindi vai là fuori e rendi orgogliosi i Donders.