反应时研究

反应时研究（Research of Reaction Time）    从刺激呈现到机体作出反应之间所经历的时间。外界的刺激作用于有机体。机体不是同时就作出反应的。刺激在机体的内部引发了一系列神经、生化反应，最后到达运动器官，才产生一种外部可见的动作反应。所以反应时间往往也称作反应潜伏期。反应时间包含以下几个时相：第一时相，感受器将刺激的物理或化学能量转化为神经冲动的时间；第二时相，神经冲动由感受吕传到中枢皮层时间；第三时相，中枢皮层对信息进行加工的时间；第四时相，神经冲动由中枢皮层传致效应器官的时间；第五时相，效应器官作出回答反应的时间。这五个时相时间的总和即是反应时间。 

    一、反应时研究的历史概况 

    反应时现象最初并不是由心理学家发现的，1796年，英国格啉威治天文台台长N.邓斯克林解雇了他的助手基纳布罗克，原因是他在观测星辰经过子午线的时间时总是要比马斯克林本人测得的结果迟约0.5秒钟。这一事件引起了柯尼斯堡另一位天文学家F.W.贝赛尔的注意。他比较了自己和其他有经验的天文学家观测同一星体通过的时间的记录，发现不同观测者所测得的数据之间的确明显的差异。这一发现引起了天文学家们的极大兴趣，他们确定了不同观察者之间的人差方程式及其校正方法。 

    天文学家不仅开创了反应时间的研究，而且还创建或引用了研究这一问题的一些方法和仪器851年—1859年，F.凯瑟启用了微差摆计时装置来记录观测模拟星体通过的时间。赫胥在19世纪60年代引用了希普计晨器来记录观测模拟星体通过时   的个人绝对误差。1854年，米切汞创制了可以呈   模拟星体及其他视、听刺激的仪器，测定了真正的   应时间137—223毫秒。这一切都为当时即将诞生实验心理学开展反应时间的研究准备了条件。 

    1879年，W.冯特在莱比锡大学创建了第一心理学实验室。冯特认为荷兰生理学家邓德斯创立的选择反应时间的实验为实验心理学指出一了条    定心理活动时间的重要途径。冯特的学生对简单反应时和复杂反应时进行了一系列的实验研究工作。他们的研究结果本身虽然有一定的重要性，但却未    测出注意、知觉、联想和选择等心理过程的确切的反应时间。冯特的两个早期的学生后来建立了专门研究反应时间的实验室。冯特之后，很多心理学家相继在德国和美国对反应时间的科学和实用技术作了量研究，获得了许多成果。 

    二、反应时间测量的的种类 

    根据刺激与反应的复杂程度，可以把反应时间分为简单反应时、选择反应时和辨别反应时等多种。 

    1、简单反应时测量。测定简单反应时间，实验    呈现的刺激只有一种，要求作出的反应也只的一      ，即被试在实验过程中知道呈现的是什么样的刺激，也知道自己应作出什么样的反应。实验时，被试     由弱光照明的暗室内，面对可以呈现一个灯光刺激的显示民间。正式实验开始之前，实验者要先呈现灯光刺激给被试看看，让他熟悉刺激的性质。刺激呈现装置和计时器、反应健相联，刺激一呈现，计时器开始计时，待被试作出反应按下反应键即停止计时（见图1）。被试听到“预备”信号后，便把手指轻轻放在电键上，看到刺激灯光一呈现立即按下电键。从刺激呈现到反应开始之间的时距就是简单反应时。简单反应时间说明了从感受器到效应器之间神经传导所需要的时间。最初几次测得扳应时间可能较长，可达0.5秒之久，测试几次后，即可缩减到200—250毫秒，但无论如何练习，都很难把对光的反应时间降到200毫秒以下。在一定训练以后，对声音或触觉反应时间大约是150毫秒，某些人经过大量练习之后，甚至能降到100—120毫秒，这似乎是随意的或习得的运动反应潜伏期最小的极限了。 

   2、选择反应时测量。选择反应时又称复杂反应时，它是呈现的刺激有两种或两种以上，要求被试对每一种刺激作出的反应也各不相同时测得的反应时间。选择反应时的测量程序和简单反应时类似，所不同的是被试预先不知道每次呈现是哪种色光的刺激，也不知道自己要按的是哪个反应键。他必须要看到刺激后加要辨别，选择相应的反应键作出反应（见图2）。所以，选择反应时包含了被试辨别刺激和选择反应两上心理过程所用的时间。 

     3、辨别反应时测量。辨别反应时实验呈现的刺激有两种或多种，但只有一种刺激与反应相联系，被试要从两个或多个刺激中辨认出要求反应的刺激（见图3）。例如，呈现的灯光刺激有绿、白、红三种，每次呈现的色光是随机安排的，但要求被试只在绿光出现时按电键，其他色光呈现则不反应。辨别反应时测量的缺点是，在步骤上不能防止被试陷入简单反应，也不能防止被试为了避免“抢先反应”而不恰当地延长反应时间。所以，目前的反应时研究中，选择反应时已取代了辨别反应时。 

    三、反应时间测量的仪器和方法 

    反应时间的研究经历了一个由简到繁、由粗糙到精致的历史发展过程，所使用的仪器、设备和研究方法也有一个相应的发展历程。最初反应时测量很简单，所需的设备只要一把直尺（长约1米）。进行视觉反应时间的实验时，主试用拇指把直尺垂直按在光滑的墙壁上，零点向下，对准墙上预先画好的起始线。被试把他的拇指悬放在直尺下端的地方（不接触尺子）作好准备。主试事先告诉被试一看到尺子坠，就尽快把它按在墙上，使之停止下坠。量出直尺下坠的距离，即可用公式 

   T= 

    计算出反应时间。其中T是以秒计的反应时间，s是下坠距离，g是重力加速度9.8米/秒2。 

    19世纪实验室用来计时的单摆也曾用于反应时间的研究。这种测量方法依据的是微差的原理，即用不同长短的两个摆，使它们的摆动时间有一个很小的差异。两个单摆一快一慢摆动起来，越差越多，直至相差一摆（短摆多摆一次），两摆又复重合。我们可以根据长摆与短摆每次摆动相差的数值，以及两摆经过多少次摆动后又复重合，计算聘个摆是在另一个摆起始后多久开始摆动的，从而求出反应时间。实验时，主试控制长摆，预先把摆动的频率校正到每分钟摆75次，短摆连接在被试的反应健上（被试一反应，短摆就开始摆动），它的摆动频率固定为每分钟摆77次。这两个摆如果同时起摆，应在长摆摆动39次，短摆摆动40次时重合，因为长摆每摆与短摆每摆之比为60/75:60/77=0.80:0.78=40:39。这样，长摆与短摆每次摆动所差的时间便是0.80-0.78=0.02秒。反应时测量时，长摆总是先摆动，然后短摆渐渐追上，每摆一次，长摆被短摆追上0.02秒，直至短摆追 上长摆与长摆重合。因此，长摆被短摆追上所需的摆动次数乘以0.02秒，就是长摆比短摆先动的时间，也就是被试的反应时间。 

    上面两种测量手段都是通过间接的方法算出反应时间的，一般来说，比较理想的计时器应该能够达到精细和自动记录两项要求。希普计时器是心理实验室早期使用的能直接读出反应时间的计时器。它有两个基本部件：动力部分是一个可上下移动速度靠一个每秒振动10000次的钢片控制，指针的启止由一个串连的离合器加以控制。希普计时器以毫秒为单位，虽然精密度较高，但结构笨拙，需经常加以校正，准确性差。

    邓拉普计时器采用了一种小型的同步电动面作为动力装置，并用控制离合器的两块磁铁之间的转子结构代替希普计时器上的弹簧装置。邓拉普计时器也很笨重，但它为设计更新的钟表式计时器作出了贡献。现代的钟表计时器就是由一个不断得到改进、更新的电动机和一个离合器组合而成的。

    现代心理实验室经常使用的测时工具是一些精密的电子仪器，如电子毫秒计、电子时间描记器、数字式频率仪等。这些仪器作为测量反应时间的设备来使用时，加上电子开关控制刺激的呈现和反应的启动，可以获得更加可靠的实验数据。电子计时器的构造及工作原理大致是，用一个频率恒定的时间间隔脉冲发生器产生时间脉冲（标准信号），通过一个控制器（闸门）输送到电子计时器。控制器的作用是在被测信号呈现的瞬间，接通时间脉冲信号，输入至计数器，计数器开始计数；当被测信号结束的瞬间，切断脉冲发生器与电子计数器的通道，使计数器停止计数。由于脉冲的频率是固定的，所以根据计数器记录的脉冲数，就可测得被测信号的持续时间。计数器通常采用十进位荧光数码管直接显示时间。这类仪器具有工作稳定，使用方便，准确性强，精确度高的优点，适合于心理实验室使用。

    除了目前应用较广的电子计时器之外，随着科技的进步，一些特殊摄影的方法也开始用于心理实验研究。摄影不仅可记录实况，而且也可记录时间。可以把刺激的呈现和反应的动作都拍入电影，还可以改变拍摄的速度，或把一定的计晨器同时摄入画面，这样可以根据摄影机的速度或画面上附加的计时数获知反应时间。这一方法尤其适合于需要以很小的时间间隔连续记录反应时间的研究。

   四、影响反应时间的因素

   影响反应时间的因素很多，有些和刺激有关，有些的反应者的特点有关，这方面的研究结果非常丰富，在这里我们只介绍一些主要的影响因素。

   1、反应过程中的心理不应期。这种现象是由日本心理学家藤原和鹰野发现的，他们在实验中采用光信号作为刺激，要求被试两手放在反应键上作好准备，一看见左边的灯泡这就挪开左手，一看见右边的灯泡亮就挪开右手。他们发现，如果两个刺激的间隔时间较长，那么第二个反应的反应时间比第一个反应的反应时间短。但是，如果两个刺激呈现的间隔时间较短，第二个反应的反应时间会明显长于第一个反应的反应时间，他们把这种现象称为心理不应期。心理不应期说明，在相继给予两个刺激并对两个刺激分别产生反应时，反应时间与两个刺激的间隔时间有关，如果两个刺激的间隔时间短，第二个反应的反应时间就会延长。

   2、反应时间与刺激的感官有关。由于各感觉器官对刺激能量的转换方式各不相同，它们对刺激 作出反应所需的潜伏时间也各不相同。比如，听觉和触觉的反应比较快，大约在110—160毫秒之间，这是由于声音入耳或压力施于皮肤几乎可以立时达到相应的感受器，转换成神经冲动。痛觉的反应较慢，大约400—1000毫秒，这可能是由于传递痛觉的神经纤维细弱，传导速度迟缓，也可能是由于必须先积累足够的感觉神经冲动才能产生疼痛感觉。味觉与嗅觉的反应较慢，主要是由于刺激物分子透入感受器需要时间。视觉反应时间不如听觉快（150—200毫秒）的原因是，虽然光线可以直接照射到视网膜上不需要时间，但是视锥细胞和视杆细胞并不能由光直接引起兴奋，光化学的中介转换过程需要一定的时间。

    另外，反应时间与感觉道受刺激的部位也有一定关系。例如，光刺激视网膜边缘地带的反应时间明显比刺激中央凹的反应时间长，这是因为中央凹的视感受细胞分布最集中，产生神经冲动的强度也最大。同样，手指、头部等感觉较灵敏的部位的触觉反应时也明显比背部、腿部的反应时快。

    3、反应时间与刺激的强度、大小、久暂有关。刺激的性质对反应时间有直接影响。一般来说，当刺激强度很弱时，反应时间较长，刺激强度增至中等或高强度时，反应时间可大为缩短。另外，随着刺激面积的增大或刺激呈现时间的增加，反应时间也会逐渐减少。通常刺激的这些性质对反应时间的影响在强度较弱时最明显，达到中等及较高强度时，反应时间的减少均渐渐变慢。

    4、选择反应时间与刺激物的数量和差异程度有关。在进行选择反应时间测量时，由于不同的刺激所要求的反应也不同，所以刺激物的数量越多，刺激间差异的程度越小，被试对刺激进行辨别的难度也越大，反应时间就越长。

    5、反应时间与个体的诸因素有关。除了上面所说的那些因素外，反应时间当然还会受被试本身的各种因素的影响。首先，被试机体的适应水平是影响反应时间的一个重要因素，机体适应水平的变化对简单反应时间的影响相当于刺激强度的影响。所以，在视、听反应时间的实验中，需要考虑到被试的感觉适应问题，要对刺激和背景的对比因素加以控制，必要时应设置隔光、隔音设备。其次，被试在主试发出“预备”口令到刺激呈现这段预备时间内的准备状态对实验结果的影响相当大。在一时距内，被试处于积极准备状态，力求尽快对刺激作出反应。如果预备时间太短，则被试没有时间作准备，如果太长，他的准备又可能衰退了。许多研究结果说明，最有利的预备时间大约是1.5秒。第三，反应时间与练习的次数关系非常密切。一般说来，练习次数越多（达到数百次），反应速度越快。被试的反应时间随着练习次数的增加逐渐缩短，渐渐逼近于一个极限值，达到最高速度并稳定下来。第四，一个人反应速度的快慢还要取决于他的动机水平。通常动机水平过低或过高都不利于一个人快捷地作出反应。很低的动机水平往往使个体达不到应有的紧张水平，肌肉松弛，注意力涣散。太高的动机水平则使个体过于紧张，肌肉僵硬，动作不灵活。一般来说，中等强度的动机水平最有利于个体尽快地作出反应。此外，反应者的年龄、神经类型、测量时的竞技状态等等都会在很大程度上影响其反应速度。

    五、反应时间研究方法的应用

    现代社会的生活、工作节奏越来越快，对人的反应速度的要求也越来越高，各种职业中，对反应时间依赖最强的要数飞行员和汽车加驾驶员，在看一个人是否适合于从事这两项职业时，反应时间是必血的指标。道理很简单，当代飞机的飞行速度已经能够达到每秒几百米，飞行员把脚从加速器移到制动器上的时间大约需要524毫秒，按这些数据计数，如果飞行员需要突然改变飞行方向，他就必须先继续飞行几百米，神经冲动才能从大脑传到手或脚，如果再加上在感觉过程中可能遇到的时滞，飞行员改变方向的反应就可能在飞行了一二公里以后才发出。飞行员遇到的问题对汽车驾驶员也是如此。快速行驶的车辆制动过程往往能继续前行至少几米，而这几米对避免一次交通事故常常是至关重要的。

    在心理学研究中，反应时间研究的方法也日益广泛地应用于各个领域。其中最主要的是通过反应时间可以了解大脑处理各种信息的复杂程度，例如，把一个人的选择反应时间减去简单反应时间，我们就能了解大脑识别不同信息并加以选择所需的时间。大脑处理信息的时间越长，说明信息在大脑中经过的过程越复杂。此外，在传统心理学问题里，关于动机的引起、注意的分散、辨别、联想、知觉范围、心理物理学、学习、动作反应、定向运动、词的替代作用、刺激力量的确定、法律心理学等方面，都与反应时测量有关。在病理心理的诊断工作中，在高级神经活动关于暂时联系的形成、神经兴奋的动力变化及类型确定的研究等课题中，反应时间也是一种十分必要的指标。总之，不论从理论还是从实践上讲，反应时间的实验研究和应用都有很广阔的发展远景。近年来，随着人类活动的快速化和生产自动化的发展，对反应时间问题的探索越来越显现出它的重要性。