Nytt mått på den mänskliga hjärnans bearbetningshastighet

I mer än ett sekel har psykologer använt reaktionstiden som ett fönster in i hjärnan. Tanken är att informationsbehandling tar tid, så den genomsnittliga tid det tar att påbörja eller slutföra en uppgift speglar varaktigheten av de kognitiva processer som är involverade i den.

Till exempel kan ett typiskt reaktionstidsexperiment be en försöksperson att klassificera en sekvens av bokstäver som ett ord eller ett nonord, genom att trycka på en knapp. Denna typ av experiment kallas en visuell lexikal beslutsuppgift.

Detta informationscentrerade tillvägagångssätt är helt klart mogen för en informationsteoretisk behandling. Och visst, inte förr hade Claude Shannon publicerat sin informationsteori på 1940-talet, förrän psykologer började tillämpa den på informationsutbytet mellan miljön och hjärnan som pågår under reaktionstidsexperiment.

Deras tillvägagångssätt ledde så småningom till Hicks lag, en av de få lagarna inom experimentell psykologi. Den anger att tiden det tar att göra ett val är linjärt relaterad till entropin hos de möjliga alternativen. Resultaten från olika reaktionstidsexperiment verkar visa att så är fallet. Även om en biprodukt av detta tillvägagångssätt är att resultaten är intimt kopplade till den typ av experiment som används för att mäta reaktionstiden. Och det gör varje studie speciellt sårbar för det experimentella tillvägagångssättets egenheter.

Idag föreslår Fermin Moscoso del Prado Martín från Université de Provence i Frankrike ett nytt sätt att studera reaktionstider genom att analysera entropin i deras fördelning, snarare på termodynamikens sätt.

Entropin är en uppskattning av mängden information som behövs för att specificera systemets tillstånd.

Moscoso del Prado säger att entropin i fördelningen av reaktionstider är oberoende av typen av experiment och ger därför ett bättre mått på de kognitiva processerna som är involverade. Det är viktigt, inte minst för att det ger ett sätt att lättare jämföra resultaten från olika typer av experiment.

Moscoso del Pradon använder sin metod för att avgöra hur mycket information hjärnan kan bearbeta under lexikaliska beslutsuppgifter. Svaret? Inte mer än cirka 60 bitar per sekund. Naturligtvis är detta inte hela hjärnans informationsbearbetningskapacitet utan ett mått på input/outputkapaciteten under en specifik uppgift.

Moscoso del Prado fortsätter med att analysera data från olika typer av reaktionstidsexperiment, särskilt för att avgöra om informationsbehandlingshastigheten är konstant under en viss uppgift, vilket antyds av Hicks lag. Moscoso del Prado menar att det inte är det.

Detta fynd antyder ett adaptivt system där bearbetningsbelastningen dynamiskt anpassas till uppgiftens krav, säger han. Det verkar vettigt. Det verkar galet att anta att hjärnan fortsätter att bearbeta data i samma takt oavsett hur komplex uppgiften är.

Men detta har en viktig implikation: att lineariteten i Hicks lag inte alltid gäller. Så Hicks lag kommer att behöva någon form av modifiering för att klara av denna olinjäritet.

Hur man skriver om en av beteendepsykologins grundläggande lagar är inte klart ännu. Men det kommer säkert att innebära ett helt annat sätt att se på hjärnan än när den formulerades.

Ref: arxiv.org/abs/0908.3170 : Thermodynamics of Human Reaction Times

Uppdatering 28 augusti 09: Moscoso del Prado skriver:

Jag har en liten vetenskaplig kommentar till ditt inlägg. Fast jag tycker det
representerar mina resultat mycket väl, jag hittar den inledande meningen:

Ett nytt sätt att analysera mänskliga reaktionstider visar att hjärnan bearbetar
data inte snabbare än 60 bitar per sekund.

lite missvisande. Jag tycker inte att jag har visat något om de övre gränserna
av bearbetningshastigheten, i princip kurvan jag visar i figur 4 av
manuskript skulle kunna sträcka sig långt utöver detta, men jag har ingen information att göra
denna extrapolering, så jag skulle inte hävda (för tillfället) någon övre gräns.

Dölj