Nieuwe maatstaf voor de verwerkingssnelheid van het menselijk brein

Al meer dan een eeuw gebruiken psychologen de reactietijd als een venster op de hersenen. De gedachte is dat informatieverwerking tijd kost, dus de gemiddelde hoeveelheid tijd die nodig is om een ​​taak te beginnen of te voltooien, weerspiegelt de duur van de cognitieve processen die erbij betrokken zijn.

Een typisch reactietijd-experiment kan een proefpersoon bijvoorbeeld vragen om een ​​reeks letters te classificeren als een woord of een niet-woord, door op een knop te drukken. Dit soort experiment wordt een visuele lexicale beslissingstaak genoemd.

Deze informatiegerichte benadering is duidelijk rijp voor een informatietheoretische behandeling. En ja hoor, zodra Claude Shannon zijn informatietheorie in de jaren veertig had gepubliceerd, begonnen psychologen deze toe te passen op de uitwisseling van informatie tussen de omgeving en de hersenen die plaatsvindt tijdens reactietijd-experimenten.

Hun aanpak leidde uiteindelijk tot de wet van Hick, een van de weinige wetten van de experimentele psychologie. Het stelt dat de tijd die nodig is om een ​​keuze te maken lineair gerelateerd is aan de entropie van de mogelijke alternatieven. De resultaten van verschillende reactietijd-experimenten lijken aan te tonen dat dit het geval is. Hoewel een bijproduct van deze benadering is dat de resultaten nauw verband houden met het type experiment dat wordt gebruikt om de reactietijd te meten. En dat maakt elke studie bijzonder kwetsbaar voor de eigenaardigheden van de experimentele benadering.

Tegenwoordig stelt Fermin Moscoso del Prado Martín van de Université de Provence in Frankrijk een nieuwe manier voor om reactietijden te bestuderen door de entropie van hun distributie te analyseren, eerder op de manier van thermodynamica.

De entropie is een schatting van de hoeveelheid informatie die nodig is om de toestand van het systeem te specificeren.

Moscoso del Prado zegt dat de entropie van de verdeling van reactietijden onafhankelijk is van het type experiment en dus een betere maatstaf biedt voor de betrokken cognitieve processen. Dat is belangrijk, niet in de laatste plaats omdat het een manier biedt om de resultaten van verschillende soorten experimenten gemakkelijker te vergelijken.

Moscoso del Pradon gebruikt zijn methode om te bepalen hoeveel informatie de hersenen kunnen verwerken tijdens lexicale beslissingstaken. Het antwoord? Niet meer dan ongeveer 60 bits per seconde. Dit is natuurlijk niet de informatieverwerkingscapaciteit van het hele brein, maar een maat voor de input/output-capaciteit tijdens een specifieke taak.

Moscoso del Prado analyseert vervolgens de gegevens van verschillende soorten reactietijd-experimenten, met name om te bepalen of de informatieverwerkingssnelheid constant is tijdens een bepaalde taak, zoals geïmpliceerd door de wet van Hick. Moscoso del Prado denkt van niet.

Deze bevinding suggereert een adaptief systeem waarbij de verwerkingsbelasting dynamisch wordt aangepast aan de taakeisen, zegt hij. Dat is logisch. Het lijkt gek om aan te nemen dat de hersenen gegevens met dezelfde snelheid blijven verwerken, ongeacht de complexiteit van de taak die voorhanden is.

Maar dit heeft een belangrijke implicatie: dat de lineariteit van de wet van Hick niet altijd van toepassing is. Dus de wet van Hick zal op de een of andere manier moeten worden aangepast om met deze niet-lineariteit om te gaan.

Hoe je een van de basiswetten van gedragspsychologie moet herschrijven, is nog niet duidelijk. Maar het is zeker een heel andere manier om naar de hersenen te kijken dan toen het werd geformuleerd.

Referentie: arxiv.org/abs/0908.3170 : De thermodynamica van menselijke reactietijden

28 aug 09 update: Moscoso del Prado schrijft:

Ik heb een kleine wetenschappelijke opmerking over uw bericht. Hoewel ik het denk
mijn resultaten heel goed weergeeft, vind ik de openingszin:

Een nieuwe manier om menselijke reactietijden te analyseren, toont aan dat de hersenprocessen
gegevens niet sneller dan 60 bits per seconde.

een beetje misleidend. Ik denk niet dat ik iets heb laten zien over de bovengrenzen
van de verwerkingssnelheid, in principe de curve die ik laat zien in figuur 4 van de
manuscript kan veel verder gaan dan dit, maar ik heb geen informatie om te maken
deze extrapolatie, dus ik zou (voorlopig) geen bovengrens claimen.

zich verstoppen