כרונומטריה מנטלית

ייצוג שלבי העיבוד בפרדיגמת זמן תגובה טיפוסית
כרונומטריה מנטלית היא המחקר המדעי של מדידת זמן של פעילות שכלית - מהירות עיבוד או זמן תגובה במשימות קוגניטיביות. המדידה נועדה להסיק את התוכן, משך הזמן והתהליך המוחי של פעולות מנטליות. זמן התגובתיות (RT; מכונה גם "זמן תגובה") נמדד על פי הזמן שחלף בין הופעת הגירוי לתגובת הפרט ביחס למשימות קוגניטיביות בסיסיות (ECTs), שהן משימות תפיסתיות-מוטוריות פשוטות יחסית. המדידה מבוצעת בדרך כלל במסגרת מעבדתית.<ref name="Kranzler"></ref> כרונומטריה מנטלית היא אחת מהפרדיגמות המתודולוגיות בליבת הפסיכולוגיה הניסויית, הקוגניטיבית והדיפרנציאלית האנושית, אך היא גם משמשת לעיתים קרובות לניתוח בתחומי פסיכופיזיולוגיה, מדעי המוח הקוגניטיביים ומדעי המוח ההתנהגותיים כדי לעזור להבהיר את המנגנונים הביולוגיים העומדים בבסיס התפיסה, הקשב וקבלת ההחלטות בבני אדם ומינים אחרים.

כרונומטריה מנטלית משתמשת במדידות של זמן שחלף בין הופעת גירוי חושי לתגובות התנהגותיות עוקבות כדי ללמוד את מסלול הזמן של עיבוד המידע במערכת העצבים.<ref name="Posner"></ref> מאפייני התפלגות של זמני תגובה כגון שונות ואמצעים, נחשבים למדדים שימושיים למהירות ויעילות עיבוד, ההנותנים אינדיקציה למהירות בה אדם יכול לבצע פעולות מנטליות רלוונטיות למשימה.<ref name="Jensen">)</ref> תגובות התנהגותיות הן בדרך כלל לחיצות על כפתורים, אך לעיתים קרובות נעשה שימוש גם בתנועות עיניים, תגובות קוליות והתנהגויות בנות-צפייה אחרות. משערים שזמן התגובה מוגבל על ידי מהירות העברת האות בחומר הלבן במוח, וכן מיעילות העיבוד בחומר האפור הניאוקורטיקלי.<ref></ref>

השימוש בכרונומטריה מנטליתת במחקר פסיכולוגי הוא בטווח רחב, וכולל מודלים נומותטיים של עיבוד מידע במערכות השמיעה והראייה האנושיות, וכן נושאים פסיכולוגיים דיפרנציאליים כמו התפקיד של הבדלים אינדיבידואליים ב-RT ביכולת הקוגניטיבית האנושית, בהזדקנות, ובמגוון תוצאים קליניים ופסיכיאטריים. הגישה הניסיונית לכרונומטריה מנטליתת כוללת נושאים כמו מחקר אמפירי של חביון קולי וידני, קשב חזותי ושמיעתי, שיפוט ואינטגרציה של הזמן, שפה וקריאה, זמן תנועה ותגובה מוטורית, זמן תפיסה והחלטה, זיכרון ותפיסת זמן סובייקטיבית..<ref name="Medina"></ref> מסקנות לגבי עיבוד מידע הנוצרות מ-RT נעשות לעיתים קרובות תוך התחשבות בתכנון המשימות בניסוי, מגבלות בטכנולוגיית המדידה, ומידול מתמטי.<ref name="Luce"></ref>

== היסטוריה ותצפיות מוקדמות ==
איור של מסלול הכאב ב-Traite de l'homme של רנה דקארט (מסכת האדם) משנת 1664. הסיב הארוך העובר מכף הרגל לחלל בראש נמתח מהחום ומשחרר נוזל שגורם לשרירים להתכווץ.
התפיסה שתגובה אנושית לגירוי חיצוני נגרמת ומתווכת על ידי ממשק ביולוגי (כגון עצב) עתיקה כמעט כמו השיטה הפילוסופית של המדע. הוגי דעות נאורים כמו רנה דקארט הציעו שהתגובת הרפלקס לכאב, למשל, נישאת על ידי סיב כלשהו - מה שמוכר כיום כחלק ממערכת העצבים - עד למוח, שם הוא מעובד כחוויה הסובייקטיבית של כְּאֵב. עם זאת, רפלקס גירוי-תגובה ביולוגי זה נחשב על ידי דקארט ואחרים כמתרחש באופן מיידי, ולכן לא ניתן למדידה אובייקטיבית.<ref name="Canales1"></ref>

התיעוד הראשון של זמן התגובה האנושי כמשתנה מדעי החל כמה מאות שנים מאוחר יותר, עקב שאלות פרקטיות שעלו מתחום האסטרונומיה. בשנת 1820, האסטרונום הגרמני פרידריך בסל החל לעסוק בבעיית הדיוק בתיעוד מעברי כוכבים, שנעשה בדרך כלל על ידי שימוש בתקתוק של מטרונום כדי להעריך את הזמן שבו כוכב עבר את הקו הדקיק שהותווה בטלסקופ. בסל הבחין באי-התאמות בתזמון בשיטה זו בין תיעודים של מספר אסטרונומים, וביקש לשפר את הדיוק על ידי התחשבות בהבדלים אינדיבידואליים בתזמונים. דבר זה הוביל אסטרונומים אחרים לחפש דרכים למזער את ההבדלים הללו בין אנשים שונים, שזכו לכינוי "המשוואה האישית" של התזמון האסטרונומי.<ref name="Welford1"></ref> תופעה זו נחקרה בפירוט על ידי הסטטיסטיקאי האנגלי קארל פירסון, שתכנן את אחד המכשירים הראשונים למדידה.
doi=10.1098/rsta.1902.0005}}</ref>
חקירות פסיכולוגיות בלבד לגבי מהות זמן התגובה התרחשו באמצע שנות ה-50. הפסיכולוגיה כמדע כמותי, ניסיוני, נחשבה, היסטורית, כמחולקת לשתי דיסציפלינות: פסיכולוגיה נסיונית ופסיכולוגיה דיפרנציאלית.<ref></ref> המחקר המדעי של כרונומטריה מנטלית, נערכו ניסויים כדי לבדוק אם פרובוקציות רגשיות השפיעו על הדופק וקצב הנשימה באמצעות רשם גלים.<ref></ref>

סר פרנסיס גלטון היה הראשון שהשתמש במבחני RT קפדניים מתוך כוונה מפורשת לקבוע ממוצעים וטווחים של הבדלים אינדיבידואליים בתכונות מנטליות והתנהגותיות בבני אדם. גלטון שיער שהבדלים באינטליגנציה יבואו לידי ביטוי בשונות של ההבחנה החושית ובמהירות התגובה לגירויים, והוא בנה מכונות שונות כדי לבדוק מדדים שונים לכך, כולל למדידת זמן תגובה לגירויים חזותיים ושמיעתיים. הבדיקות שלו כללו למעלה מ-10,000 גברים, נשים וילדים נבחרים מהציבור בלונדון.

במאמר של וולפורד (1980) צוין שהמחקר ההיסטורי של זמני תגובה אנושיים עסק באופן נרחב בחמישה סוגים שונים של בעיות מחקר, שחלקן התפתחו לפרדיגמות שעדיין נמצאות בשימוש היום. תחומים אלו מתוארים באופן נרחב כגורמים תחושתיים, מאפייני תגובה, הכנה, בחירה וליווי מודע.

=== גורמים תחושתיים ===
חוקרים מוקדמים ציינו שהבדלים באיכויות התחושתיות של הגירוי השפיעו על זמני התגובה, כאשר הגברת הבולטות התפיסתית של גירויים נוטה להפחית את זמני התגובה. הבדלים אלה יכולים להיווצר על ידי מספר מניפולציות, בכמה מהן ידונו להלן. באופן כללי, השונות בזמני התגובה שנוצרה על ידי מניפולציה של גורמים תחושתיים היא ככל הנראה תוצאה של הבדלים במנגנונים היקפיים, יותר מאשר של תהליכים מרכזיים.

==== עוצמת הגירוי ====
אחד הניסיונות המוקדמים ביותר למודל מתמטי של ההשפעות של האיכויות התחושתיות של גירויים על משך זמן התגובה הגיע מהתצפית שהגברת עוצמת הגירוי נוטה לייצר זמני תגובה קצרים יותר. לדוגמה, אנרי פירון (1920) הציע נוסחאות למודל היחס הזה של הצורה הכללית:

: <math>RT=\frac{a}{i^n} + k</math>,

כאשר <math>i</math> מייצג את עוצמת הגירוי, <math>a</math> מייצג ערך זמן הניתן להפחתה, <math>k</math> מייצג ערך זמן בלתי ניתן לצמצום, ו <math>n</math> מייצג מעריך משתנה השונה בין חושים ותנאים.<ref></ref> נוסחה זו משקפת את התצפית שזמן התגובה יקטן ככל שעוצמת הגירוי תגדל עד לקבוע <math>k</math>, המייצג גבול תחתון תאורטי שמתחתיו הפיזיולוגיה האנושית לא יכולה לפעול בצורה משמעותית.

ההשפעות של עוצמת הגירוי על הפחתת זמני התגובה נמצאו יחסיות ולא מוחלטות בתחילת שנות ה-30 (של המאה ה-20). אחת התצפיות הראשונות של תופעה זו מגיעה ממחקרו של קרל הולנד, שהוכיח עם סדרה של נרות שהונחו במרחקי מיקוד שונים, שהשפעות עוצמת הגירוי על RT תלויות ברמת הסתגלות קודמת של העין.<ref></ref>

בנוסף לעוצמת הגירוי, ניתן להשיג חוזק גירוי משתנה (כלומר, "כמות" של גירוי זמין למנגנון החושי, ליחידת זמן) גם על ידי הגדלת השטח ומשך הגירוי המוצג במשימת RT. השפעה זו תועדה במחקר מוקדם על זמני תגובה לתחושת טעם, על ידי שינוי השטח על פני בלוטות הטעם לזיהוי של טעם,<ref></ref> ועבור גודל הגירויים החזותיים על ידי שינוי כמות השטח בשדה הראייה.<ref name="Froeberg"></ref><ref></ref> באופן דומה, נמצא כי הגדלת משך הגירוי הזמין במשימת זמן תגובה מייצרת זמני תגובה מהירים מעט יותר לגירויים חזותיים<ref name="Froeberg" /> ושמיעתיים,<ref></ref> אם כי השפעות אלו נוטות להיות קטנות והן נובעות במידה רבה מהרגישות לקולטנים תחושתיים.

==== מודאליות חושית ====
הרכיב החושי שעליו מופעל גירוי במשימת זמן תגובה תלוי מאוד בזמני ההולכה התחושתיים, ביכולת שינוי המצב, ובטווח ההבחנה החושית הטבועים בחושים השונים שלנו. לדוגמה, חוקרים מוקדמים מצאו שאות שמיעתי מסוגל להגיע למנגנוני עיבוד מרכזיים תוך 8-10 אלפיות השנייה,<ref></ref> בעוד שגירוי חזותי נוטה לקחת כ-20-40 אלפיות השנייה.<ref></ref> חושים של בעלי חיים נבדלים במידה ניכרת ביכולתם לשנות מצב במהירות, כאשר מערכות מסוימות מסוגלות להשתנות כמעט באופן מיידי ואחרות הרבה יותר איטיות. לדוגמה, המערכת הוסטיבולרית, השולטת בתפיסת מיקומנו במרחב, מתעדכנת הרבה יותר לאט מאשר מערכת השמיעה.<ref name="Welford1" /> טווח ההבחנה החושית של חוש נתון גם הוא משתנה במידה ניכרת הן בתוך הרכיב החושי והן לרוחבו. לדוגמה, קיסוב (1903) מצא במשימת זמן תגובה לטעם, שנבדקים אנושיים רגישים יותר לנוכחות של מלח על הלשון מאשר לסוכר, דבר המשתקף בזמן תגובה (RT) מהיר ביותר מ-100 אלפיות השנייה, למלח מאשר לסוכר.<ref></ref>

=== מאפייני תגובה ===
מחקרים מוקדמים של ההשפעות של מאפייני תגובה על זמני תגובה עסקו בעיקר בגורמים הפיזיולוגיים המשפיעים על מהירות התגובה. לדוגמה, טרוויס (1929) מצא במשימת RT של לחיצה על מקש, ש-75% מהמשתתפים נטו לשלב את שלב הירידה של קצב הרעד השכיח של אצבע מושטת, שהוא בערך 8-12 רעידות בשנייה, בלחיצה על מקש בתגובה לגירוי.<ref></ref> נטייה זו הביאה להנחה שהתפלגות זמני תגובה יש מחזוריות אינהרנטית, וכי RT נתון מושפע מהנקודה במהלך מחזור הרעד שבה מתבקשת תגובה. ממצא זה נתמך עוד יותר על ידי עבודה עוקבת באמצע המאה ה-20, שהראתה כי התגובות השתנו פחות כאשר גירויים הוצגו בסמוך לנקודות העליונה או התחתונה של מחזור הרעד.<ref></ref>

"מתח שרירים מצפה" הוא גורם פיזיולוגי נוסף שחוקרים מוקדמים מצאו שמנבא זמני תגובה,.<ref></ref><ref></ref> מתח השרירים מתפרש כמדד לרמת עוררות קליפת המוח. כלומר, אם מצב העוררות הפיזיולוגי גבוה עם תחילת הגירוי, המתח השרירי הקיים יהיה גבוה יותר ויאפשר תגובות מהירות יותר; אם העוררות נמוכה, מתח השרירים חלש יותר, וכתוצאה - תגובה איטית יותר. עם זאת, נמצא כי יותר מדי עוררות (ולכן מתח שרירים גבוה מדי) משפיע גם לרעה על הביצועים במשימות זמן תגובה, כתוצאה מפגיעה ביחס אות-רעש.

כמו במניפולציות חושיות רבות, מאפייני תגובה פיזיולוגיים כמנבאים של RT, פועלים במידה רבה מחוץ לעיבוד המרכזי, מה שמבדיל את ההשפעות הללו מההשפעות של ההכנה, הנדונות להלן.

=== הכנה ===
אבחנה נוספת שנעשתה לראשונה במחקרי מדידת זמן מוקדמים היא ש"אזהרה" מוקדמת להופעת הגירוי גרמה בדרך כלל לזמני תגובה קצרים יותר. תקופת אזהרה קצרה זו, המכונה "ציפיה" בעבודה בסיסית זו, נמדדת במשימות RT פשוטות, כמשך המרווחים בין האזהרה לבין הצגת הגירוי שיש להגיב אליו. חשיבות האורך והשונות של הציפייה במחקרי כרונומטריה מנטלית נצפתה לראשונה בראשית המאה ה-20, ונשארה כשיקול חשוב במחקר המודרני. דבר זה בא לידי ביטוי היום במחקר המודרני בשימוש במשתנה "פרק זמן מקדים", הקודם להצגת גירוי.

ניתן לסכם את הקשר הזה במונחים פשוטים על ידי המשוואה:

: <math>RT = a + b \log \frac{1}{p},</math>

כאשר <math>a</math> ו <math>b</math> הם קבועים הקשורים למשימה ו <math>p</math> מציין את ההסתברות להופעת גירוי בכל זמן נתון.

במשימות RT פשוטות, פרקי זמן מקדימים קבועים של כ-300 אלפיות השנייה על פני סדרה של ניסויים נוטים לייצר את התגובות המהירות ביותר עבור אדם נתון, והתגובות מתארכות ככל שפרק הזמן המקדים מתארך. השפעה זו הוכחה עד לפרקי זמן מקדימים של מאות רבות של שניות.<ref></ref> פרקי זמן מקדימים במרווח משתנה המוצגות בתדירות שווה אך בסדר אקראי, נוטים לייצר זמני תגובה איטיים יותר ככל שהמרווחים קצרים מהממוצע בסדרה, ויכולים להיות מהירים יותר או איטיים יותר כאשר הם גדולים מהממוצע.<ref></ref><ref></ref> בין אם פרק הזמן המקדים קבוע או משתנה, אם הוא פחות מ-300 אלפיות השנייה הוא עשוי לייצר RTs ארוכים יותר מכיוון שעיבוד ה'אזהרה' לא הספיק להסתיים לפני שהגירוי עצמו הגיע. לסוג זה של עיכוב יש השלכות משמעותיות על שאלת העיבוד המרכזי המאורגן באופן סדרתי, נושא מורכב שזכה לתשומת לב אמפירית רבה במאה השנים שלאחר עבודה בסיסית זו.<ref name="Welford6"></ref>

=== בְּחִירָה ===
מספר האפשרויות שניתן לבחור מתוכן, זוהה בשלב מוקדם כבעל השפעה משמעותית על זמן התגובה. זמני התגובה מתארכים כפונקציה הן של מספר האותות האפשריים והן של מספר התגובות האפשריות.

המדען הראשון שזיהה את החשיבות של אפשרויות תגובה ב-RT היה פרנציסק'וס דונדרס Franciscus Donders (1869). דונדרס גילה שזמן תגובה פשוט, קצר יותר מזמן תגובה לזיהוי, ושזמן התגובה לבחירה - ארוך יותר משניהם.<ref name="Kosinski"></ref> דונדרס גם הגה שיטת חיסור כדי לנתח את הזמן שלקח לפעולות מנטליות להתבצע.<ref name="Donders" /> על ידי הפחתת RT פשוט מ-RT לבחירה, למשל, ניתן לחשב כמה זמן נדרש ליצירת החיבור (בין הבחירה לפעולת התגובה). שיטה זו מספקת דרך לחקור את התהליכים הקוגניטיביים העומדים בבסיס משימות תפיסתיות-מוטוריות פשוטות, והיווה את הבסיס להמשך ההתפתחות בתחום.<ref name="Donders"> (Original work published in 1868.)</ref>

למרות שעבודתו של דונדרס סללה את הדרך למחקר עתידי במבחני כרונומטריה מנטליתת, היא לא הייתה חפה מחסרונות. שיטת ההחדרה שלו, המכונה לעיתים קרובות "החדרה טהורה", התבססה על ההנחה שהכנסת דרישה מסובכת לפרדיגמת RT לא תשפיע על שאר מרכיבי הבדיקה. הנחה זו - שההשפעה המצטברת על RT הייתה תוספתית בלבד - לא הצליחה לעמוד בניסויים מאוחרים יותר, שהראו שההחדרות היו מסוגלות לקיים אינטראקציה עם חלקים אחרים של פרדיגמת ה-RT. למרות זאת, התיאוריות של דונדרס עדיין מעוררות עניין והרעיונות שלו עדיין נמצאים בשימוש בתחומים מסוימים בפסיכולוגיה, שכעת יש יכולת להשתמש בצורה מדויקת יותר בכלים הסטטיסטיים.

=== ליווי מודע ===
ההתעניינות בתוכן התודעה, שאפיינה מחקרים מוקדמים של ויליאם וונדט ופסיכולוגים קונסטרוקליסטים אחרים ירדה במידה רבה עם הופעת חקר ההתנהגות (ביהייביוריזם) בשנות ה-20 של המאה ה-20. אף על פי כן, חקר הליווי המודע בהקשר של זמן תגובה היה התפתחות היסטורית חשובה בסוף המאה ה-19 ותחילת המאה ה-20. לדוגמה, וונדט ושותפו אוסוולד קילפה חקרו לעיתים קרובות את זמן התגובה על ידי בקשה מהמשתתפים במחקר לתאר את התהליך המודע שהתרחש אצלם במהלך ביצוע המשימות במחקר.

== מדידה ותיאורים מתמטיים ==
מדידות כרונומטריות מפרדיגמות זמן תגובה סטנדרטיות הן הערכים הגולמיים של הזמן שחלף בין תחילת הגירוי לתגובה המוטורית. זמנים אלו נמדדים בדרך כלל באלפיות שניות (ms), ונחשבים למדידות בסולם יחס בעל מרווחים שווים ואפס ממשי.

זמן תגובה במשימות כרונומטריות עוסק בדרך כלל בחמש קטגוריות מדידה: נטייה מרכזית לזמן תגובה על פני מספר ניסויים עבור אדם אחד או מצב נתון של משימה, בדרך כלל מתוארת על ידי הממוצע האריתמטי אך מדי פעם על ידי החציון, ובאופן נדיר יותר על ידי השכיח ; שונות תוך אינדיבידואלית, כלומר, השונות בתגובות בודדות בתוך או בין תנאים של משימה; צידוד, שהוא מדד לאסימטריה בהתפלגות זמן תגובה על פני ניסויים שונים; שיפוע, דהיינו ההבדל בין RTs ממוצעים על פני משימות מסוגים שונים או מורכבויות שונות; ודיוק ונכונות, או שיעור שגיאות, שהוא שיעור התגובות הנכונות עבור אדם נתון או מצב משימה נתון.

זמני תגובה אנושיים במשימות זמן תגובה פשוטות הם בדרך כלל בסדר גודל של 200 אלפיות השנייה. התהליכים המתרחשים בזמן הקצר הזה מאפשרים למוח לתפוס את הסביבה, לזהות את האובייקט נשוא העניין, להחליט על פעולה בתגובה לאובייקט זה, ולהוציא פקודה מוטורית לביצוע התנועה. תהליכים אלו משתרעים על תחומי התפיסה והתנועה, וכוללים קבלת החלטות תפיסתית ותכנון מוטורי.<ref></ref> חוקרים רבים רואים שהגבול התחתון של ניסוי זמן תגובה תקף הוא בערך בין 100 ל-200 אלפיות השנייה, מה שיכול להיחשב למינימום הזמן הדרוש לתהליכים פיזיולוגיים כמו תפיסת גירוי ולתגובות מוטוריות.<ref name="Whelan"></ref> תגובות מהירות מזה נובעות לרוב מ"תגובה מצופה", שבה התגובה המוטורית של האדם כבר מתוכנתת ומתקיימת לפני תחילת הגירוי, וסביר להניח שאינן משקפות את התהליך הנחקר.
תרשים צפיפות ונטיות מרכזיות של ניסויי זמן תגובה (ms) במשימת דו-ברירה המדגימה את פיזור הצידוד הנכון האופייני לנתוני RT

=== חלוקת זמני תגובה ===
ניסיונות זמני תגובה של כל אינדיבידואל נתון מפוזרים תמיד בצורה לא סימטרית ומצודדים ימינה, ולכן לעיתים רחוקות עוקבים אחר דפוס התפלגות נורמלית (גאוס). הדפוס האופייני שנצפה הוא שממוצע ה-RT יהיה תמיד גדול יותר מחציון ה-RT, ושחציון ה-RT יהיה גדול מהגובה המרבי של ההתפלגות (שכיח). אחת הסיבות הברורות ביותר לדפוס סטנדרטי זה היא שאמנם ניתן לכל מספר של גורמים להאריך את זמן התגובה של ניסוי נתון, אך לא ניתן מבחינה פיזיולוגית לקצר RT בניסוי נתון מעבר לגבולות התפיסה האנושית (נחשב בדרך כלל בין 100-200 אלפיות השנייה, בערך), וגם מבחינה לוגית, זה בלתי אפשרי שמשך הניסיון יהיה שלילי.

אחת הסיבות לשונות שמרחיבה את הזנב הימני של התפלגות RT של אדם היא הפסקות קשב רגעיות. כדי לשפר את המהימנות של זמני תגובה אינדיבידואליים, חוקרים בדרך כלל דורשים מהנבדק לבצע מספר ניסויים, שמהם ניתן לחשב מדד של זמן התגובה ה'אופייני' או הבסיסי שלו. רק לעיתים רחוקות מועיל לקחת את ממוצע זמן התגובה הגולמי, לשם אפיון זמן התגובה הטיפוסי, ובדך כלל, גישות חלופיות (כגון מודלים של התפלגות זמן התגובה כולה) מתאימות יותר.

פותחו מספר גישות שונות לניתוח מדידות RT, בייחוד כיצד להתמודד ביעילות עם בעיות הנובעות מקיצוץ חריגים,<ref></ref> טרנספורמציות נתונים, פשרות מהימנות מדידה, תחליפי דיוק במדידת מהירות,<ref></ref> מודלים של תערובות,<ref name="Soltanifar2019"></ref><ref name="Soltanifar2021"></ref> מודלים של קונבולציה,<ref name="Soltanifar2022"></ref> השוואות הקשורות לסדרים סטוכסטיים,<ref name="Soltanifar2022b"></ref> ומידול מתמטי של שונות סטוכסטית בתגובות מתוזמנות.

=== חוק היק ===

נתונים של היק W.E. Hick (1952) המדגימים את חוק היק: הקשר בין זמן תגובה ומספר אפשרויות התגובה ביחס לשני משתתפים (אדום וכחול).
בהתבסס על התצפיות המוקדמות של דונדרס על ההשפעות של מספר אפשרויות תגובה על משך זמן התגובה, היק (1952 W. E. Hick ) הגה ניסוי RT שהציג סדרה של תשעה מבחנים שבהם יש n אפשרויות שוות לבחירה. הניסוי מדד את ה-RT של הנבדק בהתבסס על מספר הבחירות האפשריות במהלך כל ניסוי נתון. היק הראה שה-RT של הפרט גדל בכמות קבועה כפונקציה של מספר האפשרויות הזמינות, או "אי הוודאות" הכרוכה בשאלה איזה גירוי יופיע בשלב הבא. אי הוודאות נמדדת ב"ביטים", המוגדרים ככמות המידע שמפחיתה את אי הוודאות בחצי, בתורת המידע. בניסוי של היק, נמצא שה-RT הוא פונקציה של הלוגריתם הבינארי של מספר האפשרויות הזמינות (n). תופעה זו נקראת "חוק היק" ונאמר שהיא מדד ל"שיעור תוספת המידע". החוק מתבטא בדרך כלל בנוסחה:

: <math>RT = a + b\log_2(n + 1)</math>,

כאשר <math>a</math> ו <math>b</math> הם קבועים המייצגים את היירוט והשיפוע של הפונקציה, ו <math>n</math> הוא מספר החלופות.<ref>[http://www.encyclopedia.com/doc/1O87-Hickslaw.html Hick's Law at Encyclopedia.com] Originally from Colman, A. (2001). A Dictionary of Psychology. Retrieved 28 February 2009.</ref> "קופסת ג'נסן" היא יישום עדכני יותר של חוק היק. לחוק היק יש יישומים מודרניים ומעניינים בשיווק, ובהם תפריטי מסעדות וממשקי אינטרנט (בין היתר) המנצלים את עקרונותיו, בשאיפה להשיג מהירות וקלות שימוש עבור הצרכן.<ref></ref>

=== דגם סחף-דיפוזיה ===
ייצוג גרפי של קצב פיזור הסחף המשמש למודל זמני תגובה במשימות דו-ברירה
מודל הדיפוזיה של הסחף (DDM) הוא ניסוח מתמטי מוגדר היטב להסבר השונות הנצפית בזמני תגובה ובדיוק לאורך ניסויים במשימת זמן תגובה (בדרך כלל דו-ברירה).<ref></ref> מודל זה והגרסאות שלו מסבירים את תכונות ההפצה הללו על ידי חלוקה של ניסוי זמן תגובה לשלב שיורי ללא החלטה ולשלב "דיפוזיה" סטוכסטי, שבו נוצרת החלטת התגובה בפועל. התפלגות זמני התגובה על פני ניסויים נקבעת לפי הקצב שבו מצטברות עדויות בנוירונים עם מרכיב "הליכה אקראית" הבסיסית. קצב הסחיפה (v) הוא הקצב הממוצע שבו עדויות אלו מצטברות בנוכחות הרעש האקראי הזה. סף ההחלטה (א) מייצג את רוחב גבול ההחלטה, או את כמות הראיות הדרושה לפני מתן תגובה. הניסוי מסתיים כאשר הראיות המצטברות מגיעות לגבול, בין הנכון או השגוי.<ref name="Ratcliff"></ref>

== פרדיגמות זמן תגובה סטנדרטיות ==
עיבוד וירטואלי של קופסת ג'נסן. כפתור הבית מתואר במרכז התחתון של המערך. המשתתפים מתבקשים להעביר את האצבע מכפתור הבית לאחד משמונה כפתורי התגובה הנוספים כאשר נורות LED ספציפיות נדלקות. זה מייצר מספר מדדים של זמן תגובה של המשתתפים (RT).
מחקר כרונומטרי מודרני משתמש בדרך כלל בווריאציות על אחת או יותר מהקטגוריות הרחבות הבאות של פרדיגמות משימות זמן תגובה, שאינן בהכרח סותרות זו את זו בכל המקרים.

=== פרדיגמות RT פשוטות ===
זמן תגובה פשוט הוא התנועה הנדרשת לצופה להגיב לנוכחות של גירוי. לדוגמה, המשתתף במחקר עשוי להתבקש ללחוץ על כפתור ברגע שמופיעים אור או צליל. ה-RT הממוצע עבור אנשים בגילאי הקולג' הוא כ-160 מילישניות לזיהוי גירוי שמיעתי, וכ-190 מילישניות לזיהוי גירוי חזותי.<ref></ref>

ה-RTs הממוצעים עבור אצנים באולימפיאדת בייג'ינג היו 166 אלפיות השנייה לגברים ו-169 אלפיות השנייה לנשים, אבל באחת מתוך 1,000 התחלות הם היו יכולים להגיע ל-109 ו-121 אלפיות השנייה, בהתאמה. מחקר זה גם הגיע למסקנה ש-RTs של נשים ארוכים יותר לעיתים גם עקב שיטת המדידה שבה נעשה שימוש, מה שמרמז על כך שמערכת החיישנים של אדני ההזנקה עלולה להתעלם מזינוק שגוי נשי עקב לחץ לא מספיק על הרפידות. המחברים הציעו שפיצוי על סף זה ישפר את דיוק זיהוי זינוקי השווא של אצניות.

ל-IAAF יש כלל שנוי במחלוקת מאז 2009, לפיו אם ספורטאי זינק בתוך פחות מ-100 אלפיות השנייה מהיריה באקדח ההזנקה, הדבר נחשב כזינוק שגוי, והוא או היא חייבים להיפסל - וזאת למרות שמחקר שהוזמן על ידי ה-IAAF ב-2009 הצביע על כך שהאצנים המובילים מסוגלים לפעמים להגיב בתוך 80-85 אלפיות השנייה.<ref></ref>

=== פרדיגמות של הכרה, או go/no-go ===
משימות זיהוי או זמן תגובה ל-go/no-go, דורשות מהנבדק ללחוץ על כפתור כאשר סוג גירוי אחד מופיע ולא להגיב כאשר סוג גירוי אחר מופיע. לדוגמה, ייתכן שהנבדק יצטרך ללחוץ על הכפתור כאשר מופיע אור ירוק ולא להגיב כאשר מופיע אור כחול.

=== פרדיגמות הבחנה ===
זמן תגובה אבחנתי כולל השוואת זוגות של תצוגות חזותיות המוצגות בו-זמנית ולאחר מכן לחיצה על אחד משני כפתורים, בהתאם לשאלה האם התצוגה נראית בהירה יותר, ארוכה יותר, כבדה יותר או גדולה יותר במימד או עניין כלשהו. פרדיגמות זמן תגובה אבחנתי מתחלקות לשלוש קטגוריות בסיסיות, הכוללות גירויים המנוהלים בו-זמנית, ברציפות או בהמשכיות.<ref name="Welford2"></ref>

בדוגמה קלאסית של פרדיגמת זמן תגובה אבחנתי בו-זמני, שהגה הפסיכולוג החברתי ליאון פסטינגר, שני קווים אנכיים באורכים שונים מוצגים למשתתפים זה לצד זה בו זמנית. המשתתפים מתבקשים לזהות מהר ככל האפשר האם הקו מימין ארוך או קצר מהקו משמאל. אחת מהקוים ישמור על אורך קבוע לאורך הניסויים, בעוד שהקו השני יופיע בטווח של 15 ערכים שונים. כל אחד מהערכים השונים הללו הופיע מספר שווה של פעמים במהלך המפגש המחקרי.<ref></ref>

דוגמה לסוג השני של פרדיגמת האבחנה, הנותנת גירויים בהצלחה או באופן סדרתי, היא מחקר קלאסי משנת 1963, שבו נותנים למשתתפים שתי משקולות יד ברצף והם מתבקשים לשפוט אם השנייה הייתה כבדה או קלה יותר מהראשונה.<ref></ref>

הסוג השלישי של משימת זמן תגובה אבחנתי, שבה גירויים מנוהלים באופן רציף, הודגם בניסוי משנת 1955, שבו המשתתפים התבקשו למיין חבילות של קלפי משחק מעורבבים, לשתי ערימות, בהתאם לשאלה האם מספר הנקודות על גבי הקלף גבוה או נמוך. זמן התגובה במשימה כזו נמדד לרוב בכמות הזמן הכוללת שלוקח להשלים את המשימה.<ref name="The measurement of discriminability"></ref>

=== פרדיגמות זמן תגובה לבחירה ===
משימות זמן תגובה לבחירה (CRT) דורשות תגובות ברורות עבור כל סוג אפשרי של גירוי. במשימת זמן תגובה לבחירה המצריכה תגובה אחת למספר אותות שונים, ההנחה היא שמתרחשים ארבעה תהליכים שונים ברצף: ראשית, האיכויות התחושתיות של הגירויים נקלטות על ידי איברי החישה ומועברות למוח; שנית, האות מזוהה, מעובד ומובן על ידי הפרט; שלישית, מתקבלת החלטת הבחירה; ורביעית, התגובה המוטורית המתאימה לבחירה זו יזומה ומתבצעת על ידי פעולה.<ref name="Welford3"></ref>

משימות CRT יכולות להיות מאוד מגוונות. הן יכולות לכלול גירויים מכל צורה חושית, לרוב בעלות אופי חזותי או שמיעתי, ודורשות תגובות שהן בדרך כלל לחיצה על מקש או כפתור. לדוגמה, הנבדק עשוי להתבקש ללחוץ על כפתור אחד אם מופיעה נורה אדומה ועל כפתור אחר אם מופיעה נורה צהובה. קופסת Jensen היא דוגמה למכשיר שנועד למדוד RT לבחירה עם גירויים חזותיים ותגובת לחיצת מקש. יכולה להימדד גם תגובה קולית, כמו הגרסה המקורית של משימת Stroop, שבה המשתתפים מקבלים הוראה לקרוא מרשימות את שמות המילים המודפסות בדיו צבעוני.<ref></ref> גרסאות מודרניות של משימת Stoop, המשתמשות בזוגות בודדים של גירוי לכל ניסוי, גם הן דוגמאות לפרדיגמת CRT רב-ברירתית עם תגובה קולית.<ref></ref>

מודלים של זמן תגובה לבחירה תואמים באופן הדוק את חוק היק, שקובע כי זמני תגובה ממוצעים מתארכים ככל שיש יותר אפשרויות זמינות. ניתן לנסח מחדש את חוק היק כך:

: <math>MRT = K + \log N</math>,

כאשר <math>MRT</math> מציין זמן תגובה ממוצע לאורך הניסויים, <math>K</math> הוא קבוע, ו <math>N</math> מייצג את מספר האפשרויות הזמינות כולל "אין אות". זה מסביר את העובדה שבמטלת בחירה, על הנבדק לא רק לבחור אלא גם לזהות תחילה אם התרחש בכלל אות שיש להגיב לו (שווה ערך ל <math>n + 1</math> בניסוח המקורי).

== יישום בפסיכולוגיה ביולוגית/מדעי המוח הקוגניטיביים ==
עם הופעתן של טכניקות הדמיה מוחית תפקודית כמו PET ו-fMRI, פסיכולוגים החלו לשנות את פרדיגמות הכרונומטריה המנטליות שלהם להדמיה תפקודית.<ref name=":0"></ref> למרות שפסיכו (פיזיו)לוגיסטים משתמשים במדידות אלקטרואנצפלוגרפיות במשך עשרות שנים, התמונות שהתקבלו עם PET משכו עניין רב מענפים אחרים של מדעי המוח, והפכו את הכרונומטריה המנטלית לפופולריות בקרב מגוון רחב יותר של מדענים, בשנים האחרונות. הדרך בה מנוצלת כרונומטריה מנטלית היא על ידי ביצוע משימות מבוססות זמן תגובה, המראות באמצעות הדמיה עצבית את חלקי המוח המעורבים בתהליך הקוגניטיבי.<ref name=":0" />

עם המצאת הדמיית תהודה מגנטית תפקודית (fMRI), נעשה שימוש בטכניקות למדידת פעילות באמצעות פוטנציאלים הקשורים לאירועים חשמליים במחקר, כאשר הנבדקים התבקשו לזהות אם הספרה שהוצגה היא מעל או מתחת לחמש. לפי תאוריית הגורם המוסף של שטרנברג, כל אחד מהשלבים הכרוכים בביצוע משימה זו כולל: קידוד, השוואה מול הייצוג המאוחסן עבור המספר 5, בחירת תגובה ולאחר מכן בדיקת שגיאות בתגובה.<ref></ref> תמונת ה-fMRI מציגה את המיקומים הספציפיים שבהם שלבים אלה מתרחשים במוח בזמן ביצוע משימת כרונומטריה מנטלית פשוטה זו.

בשנות ה-80 של המאה ה-20, ניסויי הדמיה עצבית אפשרו לחוקרים לזהות את הפעילות באזורי מוח מקומיים על ידי הזרקת רדיונוקלידים ושימוש בטומוגרפיה של פליטת פוזיטרונים (PET) כדי לזהות אותם. כמו כן, נעשה שימוש ב-fMRI אשר זיהה את אזורי המוח המדויקים הפעילים במהלך משימות כרונומטריה נפשית. מחקרים רבים הראו כי קיים מספר קטן של אזורי מוח, הפזורים באופן נרחב, המעורבים בביצוע משימות קוגניטיביות אלו.

סקירות רפואיות עדכניות מצביעות על כך שהעברת איתות דרך מסלולי הדופמין שמקורם באזור הטגמנטלי הגחוני נמצאת בקורלציה חיובית מאוד עם שיפור (קיצור) זמן התגובה;<ref name="Amph-DA reaction time"></ref> למשל, הוכח כי תרופות דופמינרגיות כמו אמפטמין מזרזות תגובות במהלך מרווחים מתוזמנים, בעוד שאנטגוניסטים של דופמין (במיוחד, עבור קולטנים מסוג D <sub id="mwAYg">2</sub>) מייצרים את ההשפעה ההפוכה.<ref name="Amph-DA reaction time" /> באופן דומה, אובדן דופמין הקשור לגיל, מהסטריאטום, כפי שנמדד על ידי הדמיית SPECT של טרנספורטר הדופמין, נמצא בקורלציה חזקה עם RT מואט.<ref></ref>

== זמן התגובה כפונקציה של תנאי הניסוי ==
ההנחה שניתן למדוד פעולות מנטליות לפי הזמן הנדרש לביצוען נחשבת כאחד הבסיסים לפסיכולוגיה קוגניטיבית מודרנית. כדי להבין כיצד מערכות מוח שונות רוכשות, מעבדות ומגיבות לגירויים במהלך הזמן של עיבוד מידע על ידי מערכת העצבים, פסיכולוגים ניסויים משתמשים לעיתים קרובות בזמני תגובה כמשתנה התלוי בתנאי ניסוי שונים. גישה זו לחקר הכרונומטריה המנטלית מכוונת בדרך כלל לבדיקת השערות מונחות תיאוריה שנועדו להסביר קשרים נצפים בין RT נמדד לבין משתנה בעל עניין עליו נעשית מניפולציה נסיונית, שלעיתים קרובות יוצרים תחזיות מתמטיות מנוסחות במדויק.

ההבחנה בין גישה ניסיונית זו לבין השימוש בכלים כרונומטריים לחקירת הבדלים אינדיבידואליים היא יותר מושגית מאשר מעשית, וחוקרים מודרניים רבים משלבים כלים, תיאוריות ומודלים משני התחומים כדי לחקור תופעות פסיכולוגיות. עם זאת, זהו עיקרון מארגן שימושי להבחין בין שני התחומים במונחים של שאלות המחקר שלהם והמטרות שלשמן פותחו מספר משימות כרונומטריות. הגישה הניסיונית לכרונומטריה מנטלית שימשה לחקור מגוון מערכות ותפקודים קוגניטיביים המשותפים לכל בני האדם, כולל זיכרון, עיבוד והפקה של שפה, קשב והיבטים של תפיסה חזותית ושמיעתית. להלן סקירה קצרה של מספר משימות ניסיוניות ידועות בכרונומטריה מחשבתית.

=== משימת סריקת הזיכרון של שטרנברג ===
pmid=11912040}}</ref>
שאול שטרנברג (1966) הגה ניסוי שבו נאמר לנבדקים לזכור קבוצה של ספרות ייחודיות בזיכרון לטווח קצר. לאחר מכן ניתן לנבדקים גירוי בדיקה בצורה של ספרה בין 0-9. לאחר מכן הנבדק ענה מהר ככל האפשר אם ספרת בדיקה הייתה בקבוצת הספרות הקודמת, או לא. הגודל של קבוצת הספרות הראשונה קבע את ה-RT של הנבדק. הרעיון הוא שככל שגודל קבוצת הספרות גדל, מספר התהליכים שצריך להשלים לפני שניתן לקבל החלטה גדל גם כן. אז אם לנבדק יש ארבעה פריטים בזיכרון לטווח קצר (STM), אז לאחר קידוד המידע מגירוי הבדיקה, הנבדק צריך להשוות את הבדיקה לכל אחד מארבעת הפריטים בזיכרון ואז לקבל החלטה. אם היו רק שני פריטים בקבוצת הספרות הראשונית, אז יהיה צורך בשני תהליכים בלבד. הנתונים ממחקר זה מצאו כי על כל פריט נוסף שנוסף לקבוצת הספרות, נוספו כ-38 מילישניות לזמן התגובה של הנבדק. ממצא זה תמך ברעיון שהנבדק ערך חיפוש ממצה סדרתי דרך הזיכרון ולא חיפוש סדרתי המסתיים מעצמו.<ref></ref> Sternberg (1969) פיתח שיטה משופרת בהרבה לחלוקת RT לשלבים עוקבים או סדרתיים, הנקראת שיטת הגורם המוסף.<ref></ref>

=== משימת הרוטציה המנטלית של שפרד ומצלר ===
דוגמה לגירוי במשימת רוטציה מנטלית
מלצר ורוג'ר Roger and Metzler (1971) הציגו זוג צורות תלת־ממדיות שהיו זהות או גרסאות בדמות מראה זו של זו. RT כזמן התגובה לקבוע אם הן זהות, פונקציה ליניארית של ההבדל הזוויתי בין הכיוון שלהן אם במישור התמונה ובין אם בעומק. הם הגיעו למסקנה שהמשתתפים במחקר ביצעו סיבוב מנטלי בקצב קבוע כדי ליישר את שני העצמים כך שניתן יהיה להשוות ביניהם.<ref></ref> Coo קופר ושפרדper and Shepard (1973) הציגו אות או ספרה שהיו (סימן) רגיל או הפוך בתמונת ראי לאחר הוצגו זקוף או בזוויות סיבוב ביחידות של 60 מעלות. הנבדק היה צריך לזהות אם התמונה תקינה, או תמונת ראי. התגובה גדלה באופן ליניארי, שהכיוון של האות סימן מזקוף (0 מעלות) להפוך (180 מעלות), ואז פוחת שוב עד שהוא מגיע ל-360 מעלות. המחברים הגיעו למסקנה שהנבדקים מסובבים מנטלית את התמונה את המרחק הקצר ביותר לזקוף, ואז שופטים אם היא נורמלית או הפוכה במראה.<ref></ref>

=== אימות משפט-תמונה ===
נעשה שימוש בכרונומטריה מנטלית בזיהוי חלק מהתהליכים הקשורים להבנת משפטים. סוג זה של מחקר עוסק בדרך כלל בהבדלים בעיבוד ארבעה סוגי משפטים: חיובי אמיתי (TA), חיובי כוזב (FA), שלילי שגוי (FN) ושלילי אמיתי (TN). ניתן להציג תמונה עם משפט משויך שנכלל באחת מארבע הקטגוריות הללו. לאחר מכן הנבדק מחליט אם המשפט מתאים לתמונה או לא. סוג המשפט קובע כמה תהליכים צריך לבצע לפני שניתן לקבל החלטה. על פי הנתונים של קלארק וצ'ייס (1972) ושל יוסט וקרפנטר Just and Carpenter (1971), המשפטים שהם TA הם הפשוטים ביותר ולוקחים הכי פחות זמן, לעומת משפטי FA, FN ו-TN.<ref></ref><ref></ref>

=== מודלים של זיכרון ===
=== מחקרי התאמת אותיות של פוזנר ===
שם=PlominSpinath}}
בסוף שנות ה-60 של המאה ה-20, מייקל פוזנר פיתח סדרה של מחקרי התאמת אותיות כדי למדוד את זמן העיבוד המנטלי של מספר משימות הקשורות לזיהוי של צמד אותיות.<ref></ref> המשימה הפשוטה ביותר הייתה משימת ההתאמה הפיזית, שבה הוצגו לנבדקים זוג אותיות והיה עליהם לזהות אם שתי האותיות זהות פיזית או לא. המשימה הבאה הייתה משימת התאמת השמות שבה נבדקים היו צריכים לזהות אם לשתי אותיות יש שם זהה. המשימה שכללה את התהליכים הקוגניטיביים הרבים ביותר הייתה משימת התאמת הכללים שבה נבדקים היו צריכים לקבוע אם שתי האותיות שהוצגו הן תנועות או לא תנועות.

משימת ההתאמה הפיזית הייתה הפשוטה ביותר; הנבדקים היו צריכים לקודד את האותיות, להשוות ביניהן ולקבל החלטה. בעת ביצוע משימת התאמת השמות נאלצו הנבדקים להוסיף שלב קוגניטיבי לפני קבלת החלטה: הם היו צריכים לחפש בזיכרון את שמות האותיות, ולאחר מכן להשוות בין אלה לפני שהחליטו. במשימה המבוססת על כללים הם היו צריכים גם לסווג את האותיות בתור תנועות או עיצורים לפני שהם בוחרים. הזמן שנדרש לביצוע משימת התאמת הכלל היה ארוך יותר ממשימת התאמת השם שהייתה ארוכה יותר ממשימת ההתאמה הפיזית. באמצעות שיטת החיסור החוקרים הצליחו לקבוע את משך הזמן המשוער שנדרש לנבדקים לבצע כל אחד מהתהליכים הקוגניטיביים הקשורים לכל אחת מהמשימות הללו.

== זמן תגובה כפונקציה של הבדלים אינדיבידואליים ==
פסיכולוגים דיפרנציאליים חוקרים לעיתים קרובות את הסיבות וההשלכות של עיבוד מידע לפי מודל של מחקרים כרונומטריים מפסיכולוגיה ניסויית. בעוד שמחקרים ניסיוניים מסורתיים של RT נערכים בתוך נבדקים עם RT כמדד תלוי המושפע ממניפולציות ניסיוניות, פסיכולוג דיפרנציאלי שלומד RT יקבע בדרך כלל תנאים קבועים כדי לברר את השונות בזמן התגובה בין הנבדקים ואת הקשר בין שונות זו למשתנים פסיכולוגיים אחרים.

=== יכולת קוגניטיבית ===
חוקרים בטווח של יותר ממאה שנה דיווחו בדרך כלל על מתאמים בינוניים בין זמן תגובה לבין מדדי אינטליגנציה : יש נטייה לאנשים עם IQ גבוה יותר להיות מהירים יותר במבחני RT. למרות שהיסודות המכניסטיים שלו עדיין תחת דיון, הקשר בין RT ליכולת קוגניטיבית כיום הוא עובדה אמפירית מבוססת כמו כל תופעה בפסיכולוגיה. סקירת ספרות משנת 2008 על המתאם הממוצע בין מדדים שונים של זמן תגובה ואינטליגנציה נמצאה - 0.24 (SD = 0.07).<ref></ref>

למחקר אמפירי על אופי הקשר בין זמן תגובה ומדדי אינטליגנציה יש היסטוריה ארוכה של שראשיתה בראשית המאה ה-20,<ref></ref><ref></ref> כאשר כמה חוקרים דיווחו על מתאם כמעט מושלם במדגם של חמישה תלמידים.<ref></ref> הסקירה הראשונה של מחקרים ראשוניים אלה, ב-1933, ניתחה למעלה מ-24 מחקרים ומצאה קשר קטן יותר, אך אמין, בין מדדי אינטליגנציה והפקת תגובות מהירות יותר במגוון משימות RT.<ref></ref>

עד תחילת המאה ה-21, פסיכולוגים שחקרו זמן תגובה ואינטליגנציה המשיכו למצוא קשרים כאלה, אך במידה רבה לא הצליחו להסכים לגבי מידת הקשר האמיתית בין זמן תגובה ואינטליגנציה פסיכומטרית באוכלוסייה הכללית. סביר להניח שהדבר נובע מהעובדה שרוב המדגמים שנחקרו נבחרו מאוניברסיטאות, והיו בעלי ציוני יכולת שכלית גבוהים במיוחד, ביחס לאוכלוסייה הכללית.<ref></ref> בשנת 2001, הפסיכולוג איאן ג'יי דיירי פרסם את המחקר הראשון בקנה מידה גדול של אינטליגנציה וזמן תגובה במדגם אוכלוסייה מייצג על פני טווח גילאים, ומצא מתאם של - 0.31 בין אינטליגנציה פסיכומטרית וזמן תגובה פשוט, ושל - 0.49 בזמן תגובה בין ארבע אפשרויות.<ref></ref>

==== מאפיינים מכניים של הקשר זמן תגובה-יכולת קוגניטיבית ====
החוקרים עדיין לא פיתחו הסכמה רחבה ביחס לתיאוריה נוירופיזיולוגית מאוחדת שמסבירה במלואה את הבסיס של הקשר בין זמן תגובה לבין יכולת קוגניטיבית. קשר זה עשוי לשקף עיבוד מידע יעיל יותר, בקרת קשב טובה יותר או שלמות תהליכים עצביים. תיאוריה כזו תצטרך להסביר כמה מאפיינים ייחודיים של מערכת היחסים בין הדברים, בכמה מהם נדון להלן.

# המרכיבים הסדרתיים של ניסוי זמן תגובה אינם תלויים באותה מידה באינטליגנציה כללית או פסיכומטרית (המכונה גורם g). כך למשל, חוקרים מצאו שניתן לעבד תפיסתית במקביל מספר גירויים, כשבהכרח עיבוד זה קודם להחלטה להגיב ולתגובה עצמה, בעוד שמרכיב ההחלטה חייב לעבור עיבוד סדרתי.<ref></ref> יתרה מכך, שונות באינטליגנציה הכללית מיוצגת בעיקר במרכיב ההחלטה של RT, בעוד שנראה שעיבוד חושי וזמן תנועה משקפים בעיקר הבדלים אינדיבידואלים שאינם אינטליגנציה כללית.
# המתאם בין יכולת קוגניטיבית ל-RT עולה כפונקציה של מורכבות המשימה. ההבדל בקורלציה בין אינטליגנציה ל-RT בפרדיגמות RT פשוטות ובמקרי רב-ברירות מדגים את הממצא החוזר על עצמו, שהקשר הזה מתווך במידה רבה על ידי מספר האפשרויות הזמינות במשימה. חלק ניכר מהעניין התאורטי ב-RT הונע על ידי חוק היק, המקשר את השיפוע של עליות RT למורכבות ההחלטה הנדרשת (נמדדת ביחידות של אי ודאות שהפכו לפופולריות על ידי קלוד שאנון כבסיס לתאוריית המידע). זה הבטיח קשר ישירות בין אינטליגנציה לרזולוציית המידע אפילו במשימות מידע בסיסיות מאוד. ישנה תמיכה מסוימת בקשר בין השיפוע של עקומת ה-RT לבין האינטליגנציה, כל עוד זמן התגובה מפוקח בצורה הדוקה.<ref name="bates"></ref> הרעיון של "ביטים" של מידע המשפיעם על גודל הקשר הזה זכה לפופולריות על ידי ארתור ג'נסן וכלי קופסת ג'נסן, ו"מנגנון תגובת הבחירה " המשויך לשמו הפך לכלי סטנדרטי נפוץ במחקרי קשר בין RT-IQ.<ref name="Jensen" /><ref></ref>
# זמן תגובה ממוצע ושונות בניסויי RT תורמים שניהם שונות עצמאית בקשר שלהם עם האינטליגנציה הכללית. סטיות תקן של RTs נמצאו בקורלציה חזקה, או חזקה יותר, עם מדדי אינטליגנציה כללית (g) לעומת RTs ממוצעים, עם שונות גדולה יותר, או "התפשטות" בהתפלגות ה-RTs של הפרט קשורה יותר עם אינטליגנציה כללית נמוכה יותר, בעוד אנשים עם אינטליגנציה כללית גבוהה יותר נוטים לתגובות פחות מגוונות.<ref name="ravenzwaaij"></ref>
# כאשר מדדים מרובים של RT נלמדים באוכלוסייה, ניתוח גורמים מצביע על קיומו של גורם כללי של זמן תגובה, לעיתים מסומן כ-G, שהוא קשור וגם נבדל מ - אינטליגנציה כללית ופסיכומטרית (g). נמצא שה-G הגדול הזה של RT מסביר למעלה מ-50% מהשונות ב-RTs כאשר מבוצע ניתוח-מטה של ארבעה מחקרים, שכללו תשע פרדיגמות RT נפרדות.<ref name="Jensen" /> היסודות הביולוגיים והנוירופיזיולוגיים של הגורם הכללי הזה עדיין לא הוכחו היטב, למרות שהמחקר נמשך.
# ניסויי ה-RT של אדם ספציפי שהניבו את התוצאות האיטיות ביותר, נוטים להיות קשורים יותר ליכולת קוגניטיבית מאשר אלה עם התגובות המהירות ביותר של הפרט, תופעה המכונה "כלל הביצוע הגרוע ביותר".<ref></ref>

==== ביטויים ביולוגיים ונוירופיזיולוגיים של הקשר RT -g ====
מחקרי אימוץ ותאומים הראו שביצועים במשימות כרונומטריות הם תורשתיים.<ref></ref><ref></ref><ref></ref> RT ממוצע על פני מחקרים אלה מגלה תורשה של סביב 0.44, כלומר 44% מהשונות ב-RT ממוצע קשורה להבדלים גנטיים, בעוד שסטיית תקן של RTs מציגה תורשה של סביב 0.20. בנוסף, נמצא כי RTs ממוצע ומדדים של IQ נמצאים בקורלציה גנטית בטווח של 0.90, מה שמצביע על כך שהמתאם הפנוטיפי הנמוך יותר שנצפה בין IQ ל-RT ממוצע כולל כוחות סביבתיים שטרם ידועים.

בשנת 2016, מחקר גנומי רחב היקף (GWAS) של תפקוד קוגניטיבי מצא 36 וריאנטים גנטיים כלל גנומיים משמעותיים הקשורים לזמן תגובה, במדגם של כ-95,000 נחקרים. נמצא כי וריאנטים אלה משתרעים על פני שני אזורים על כרומוזום 2 וכרומוזום 12, ונראה שהם נמצאים בגנים המעורבים בספרמטוגנזה (תהליך יצירת תאי הזרע) ובפעילות איתות על ידי קולטנים של ציטוקינים וגורמי גדילה, בהתאמה. מחקר זה מצא בנוסף מתאמים גנטיים משמעותיים בין RT, זיכרון והיגיון מילולי-מספרי.<ref></ref>

מחקרים נוירופיזיולוגיים המשתמשים בפוטנציאלים הקשורים לאירועים (ERPs) השתמשו בהשהיית P3 כקורלציה של שלב ה"החלטה" של משימת זמן תגובה. מחקרים אלו מצאו בדרך כלל כי גודל הקשר בין זמן השהייה של g ו-P3 עולה ככל שתנאי המשימה תובעניים יותר.<ref></ref> מדדים של השהיית P3 נמצאו גם כעולים בקנה אחד עם כלל הביצוע הגרוע ביותר, שבו המתאם בין ממוצע ההשהייה הכמותית של P3 וציוני ההערכה הקוגניטיבית הופכים לשליליים יותר עם הגדלת הכמות.<ref></ref> מחקרים אחרים של ERP מצאו התאמה עם הפרשנות של הקשר g - RT השוכן בעיקר במרכיב ה"החלטה" של משימה, שבה רוב הפעילות המוחית הקשורה ל-g מתרחשת בעקבות הערכת גירוי אך לפני תגובה מוטורית,<ref></ref> בעוד רכיבים המעורבים בעיבוד חושי משתנים מעט בהבדלים ב-g.<ref></ref>

==== מודל דיפוזיה של RT ויכולת קוגניטיבית ====
ייצוג חזותי של השלבים המשוערים של משימת זמן תגובה והקשר של כל שלב עם פרמטרים של מודל דיפוזיה. T <sub>er</sub>, רכיב זמן התגובה ללא החלטה, מורכב מסכום זמן הקידוד T <sub>e</sub> (פאנל ראשון) וזמן פלט תגובה T <sub>r</sub> (פאנל שלישי), כך ש - T <sub>er</sub> = T <sub>e</sub> + T <sub>r</sub>.
למרות שתיאוריה מאוחדת של זמן תגובה ואינטליגנציה טרם הגיעה לקונצנזוס בקרב פסיכולוגים, מודל דיפוזיה מספק מודל תאורטי אחד מבטיח. מודל דיפוזיה מחלק את זמן התגובה לשלבים - שלב שיורי של "אי-החלטה" ושלב אקראי של "דיפוזיה", כשהאחרון מייצג יצירת החלטה במשימת דו-ברירה.<ref></ref><ref></ref> מודל זה משלב בהצלחה את התפקידים של זמן תגובה ממוצע, שונות בזמן תגובה ודיוק במודלים של קצב הדיפוזיה כמשתנה המייצג את המשקל המצטבר של ראיות שמייצר החלטה במשימת RT. תחת מודל הדיפוזיה, עדויות אלו מצטברות על ידי ביצוע הליכה אקראית מתמשכת בין שני גבולות המייצגים כל בחירת תגובה במשימה. יישומים של מודל זה הראו כי הבסיס של הקשר g - RT הוא ספציפית הקשר של g עם קצב תהליך הדיפוזיה, ולא עם הזמן השיורי ללא החלטה.<ref></ref><ref></ref><ref></ref> מודל דיפוזיה יכול גם להסביר בהצלחה את כלל הביצוע הגרוע ביותר על ידי הנחה שאותו מדד של יכולת (קצב דיפוזיה) מתווך ביצועים במשימות קוגניטיביות פשוטות ומורכבות כאחד, אשר נתמכו תאורטית<ref></ref> ואמפירית.<ref></ref>

=== התפתחות קוגניטיבית ===
נעשה מחקר נרחב עדכני המשתמש בכרונומטריה מנטלית לחקר ההתפתחות הקוגניטיבית. באופן ספציפי, נעשה שימוש במדדים שונים של מהירות עיבוד כדי לבחון שינויים במהירות עיבוד המידע כפונקציה של גיל. קאיל Kail (1991) הראה שמהירות העיבוד עולה באופן אקספוננציאלי מהילדות המוקדמת ועד לבגרות המוקדמת.<ref></ref> מחקרים של RTs בילדים צעירים בגילאים שונים תואמים תצפיות נפוצות של ילדים העוסקים בפעילויות שאינן קשורות בדרך כלל לכרונומטריה. זה כולל מהירות ספירה, הושטת יד לדברים, חזרה על מילים, וכישורים קוליים ומוטוריים מתפתחים אחרים המתפתחים במהירות אצל ילדים גדלים.<ref></ref> ברגע שמגיעים לבגרות מוקדמת, יש תקופה ארוכה של יציבות עד שמהירות העיבוד מתחילה לרדת, מגיל העמידה לסניליות (סולטהאוס, Salthouse, 2000).<ref></ref> למעשה, האטה קוגניטיבית נחשבת למדד טוב לשינויים רחבים יותר בתפקוד המוח והאינטליגנציה. דמטריו Demetriou ועמיתיו, תוך שימוש בשיטות שונות למדידת מהירות העיבוד, הראו שהדבר קשור קשר הדוק לשינויים בזיכרון העבודה ובמחשבה (דמטריו, מויי וספניודיס Demetriou, Mouyi & Spanoudis, 2009). יחסים אלה נדונים בהרחבה בתיאוריות הנאו-פיאג'יות של התפתחות קוגניטיבית.<ref name="Demetriou"></ref>

במהלך ההזדקנות, זמן התגובה מתדרדר (כמו גם אינטליגנציה והזלית), והידרדרות זו קשורה באופן שיטתי לשינויים בתהליכים קוגניטיביים רבים אחרים, כגון תפקודים ביצועיים, זיכרון עבודה ותהליכי הסקה. בתיאוריה של אנדריאס דמטריו,<ref></ref> אחת התיאוריות הנאו-פיאג'יות של התפתחות קוגניטיבית, שינוי במהירות העיבוד עם הגיל, (המתבטארבידה ב-RT,)הוא אחד הגורמים המרכזיים של התפתחות קוגניטיבית.

=== בריאות ותמותה ===
ביצועים במשימות זמן תגובה פשוט ושל בחירה קשורים למגוון תוצאי בריאות, כולל רכיבי בריאות כלליים ואובייקטיביים<ref name="healthRT"></ref> וכן מדדים ספציפיים כמו סיבולת לב-ריאה.<ref name="cardioRT"></ref> הקישור בין מנת משכל לבין תמותה מוקדמת מכל סיבה, נמצא שקשור בעיקר באמצעות המדד של זמן תגובה.<ref name="mortalityRT"></ref> מחקרים אלה מוצאים בדרך כלל שתגובות מהירות ומדויקות יותר למשימות זמן תגובה, קשורות לתוצאות בריאותיות טובות יותר ולתוחלת חיים ארוכה יותר.

=== חמש תכונות האישיות הגדולות ===
למרות שמחקר מקיף של תכונות אישיות וזמן תגובה טרם נערך, מספר חוקרים דיווחו על קשרים בין RT לבין חמש התכונות הגדולות של מוחצנות ונוירוטיות.. בעוד שרבים מהמחקרים הללו סובלים ממדגמים נמוכים (בדרך כלל פחות מ-200 נחקרים), התוצאות שלהם מסוכמות כאן בקצרה יחד עם המנגנונים המוצעים של המחברים, הסבירים מבחינה ביולוגית.

מחקר משנת 2014 מדד בחירה RT במדגם של 63 משתתפים גבוהים ו-63 נמוכים, ומצא שרמות גבוהות יותר של מוחצנות היו קשורות לתגובות מהירות יותר.<ref></ref> למרות שהכותבים מציינים שזו כנראה פונקציה של דרישות משימה ספציפיות ולא הבדלים אינדיבידואליים בסיסיים, מחברים אחרים הציעו את הקשר 'זמן תוגבה-מוחצנות', כמייצג הבדלים אינדיבידואליים בתגובה מוטורית, העשויים להיות מתווכים על ידי דופמין.<ref></ref> עם זאת, קשה לפרש מחקרים אלה לאור הדגימות הקטנות שלהם והממצאים בעניין זה טרם שוכפלו.

ברוח דומה, חוקרים אחרים מצאו קשר קטן (r <0.20) בין RT לנוירוטיות, שבו אנשים נוירוטים יותר נטו להיות איטיים יותר במשימות RT. המחברים מפרשים זאת כקשר המשקף סף עוררות גבוה יותר בתגובה לגירויים בעוצמה משתנה, ומשערים שלאנשים בעלי נוירוטיות גבוהה יותר עשויה להיות מערכת עצבים "חלשה" יחסית.<ref></ref> במחקר קצת יותר גדול של 242 סטודנטים לתואר ראשון, נמצא כי הנוירוטיות נמצאה בקורלציה משמעותית יותר (r ≈ 0.25) עם שונות התגובה, כאשר נוירוטיות גבוהה יותר קשורה לסטיות תקן גדולות יותר של RT. המחברים משערים כי נוירוטיות עשויה לגרום לשונות גדולה יותר בזמן התגובה, באמצעות הפרעה של "רעש מנטלי".<ref></ref>

== זמן תגובה כפונקציה של בחירות אנליטיות שונות ==
מדעני-מטה חוקרים לעיתים קרובות את הסדר שבו הבחירות האנליטיות שלנו משפיעות על הניתוחים של זמן התגובה. ההשפעה של עיבוד מקדים מחלישה מסקנות מדעיות. ניתן לראות אותה כשונה אך רציונלית, מה שמוביל לתוצאות סותרות, חיוביות או שליליות - שגויות/כוזבות.<ref></ref><ref name="ab"></ref> יש לקחת בחשבון את ההשפעה של בחירת שיטות עיבוד מוקדמות מסוימות (למשל<ref name="ab" /><ref></ref> שנית, יש לחשוף את החלטות טרום העיבוד כדי לשחזר ולשכפל ממצאים.<ref></ref>) כתוצאה מכך, סקירת ספרות שיטתית על אפקט סיימון גילתה כי הסדר שבו מתבצעות בחירות אנליטיות מדווח רק לעיתים רחוקות וממצאים בתוך אפקטי סיימון הושפעו על ידי בחירות אנליטיות שונות. כתוצאה מכך, הומלצה רשימת בדיקה לדיווח על זמן תגובה מראש כדי להפוך את ההחלטות למפורשות יותר ושקיפות כדי להפוך את נתוני זמן התגובה לשקופים יותר<ref></ref> על מנת למקסם את השקיפות בתוך נתוני זמן התגובה.

== ראו גם==
* מבחן אסוציאציות חבויות
* אגיטציה פסיכומוטורית
* פעולה פסיכומוטורית
* האטה פסיכומוטורית

==קישורים חיצוניים==

== הערות שוליים ==

קטגוריה:קוגניציה