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===神経伝達速度の測定===
===神経伝達速度の測定===


反応時間測定は19世紀末の実験心理学成立当初から行われている。現在では反応時間は研究の手段として用いられることが多いが、当時は反応時間自体が研究対象だった。生理学者や心理学者が、心的処理の速さはどれくらいかを測ろうとしたのである。19世紀末は心的時間測定（mental chronometry）の時代であった
反応時間測定は19世紀末の実験心理学成立当初から行われている。
<ref>'''Boring E G'''<br>A history of experimental psychology (2nd ed.)<br>''New York: Appleton-Century-Crofts'': 1950</ref>
現在では反応時間は研究の手段として用いられることが多いが、当時は反応時間自体が研究対象だった。
生理学者や心理学者が、心的処理の速さはどれくらいかを測ろうとしたのである。
19世紀末は心的時間測定（mental chronometry）の時代であった
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'''Boring E G'''<br>
A history of experimental psychology (2nd ed.)<br>
''New York: Appleton-Century-Crofts'': 1950, p. 147
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。
。


直接の契機は、1849～1850年にヘルムホルツがカエル運動神経伝達速度のを毎秒24.6～35.4mと測定したことだった
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'''Olesko K M, Holmes F L'''<br>
Experiment, quantification, and discovery: Helmholtz's early physiological researches, 1843-50.<br>
In Cahan D (ed), Herman von Helmholtz and the foundations of nineteenth-century science.<br>
''Berkeley: University of California Press'': 1993, pp. 50-108.
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実際には、活動電位の伝達速度は髄鞘の有無や神経線維の太さによって大きく異なる。
ヒトの場合、遅いものでは毎秒0.5～2m、速いものでは最大毎秒75mに達する。
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。これは1mの伝達に約33msを要するという、意外に遅いものだった。
私たちは日常的には、自分が意図した瞬間に体が動き、心的処理は「瞬時に」完了すると思っている。
しかし、神経の働きは十分測定可能な程度の速さでしかなかったのである。
===ドンデルスの減算法===
では、知覚や判断はどれくらいの速さなのだろうか。
ヒトでの心理学的RT研究の嚆矢はオランダのドンデルスらによる実験（de Jaager, 1865/1970; Donders, 1868/1969）とされる。
彼らは、RTのうち本当に心的処理（mental process）に要した時間を測ろうとした。
例えば、赤光が現れたら右、緑光が現れたら左のボタンを押す課題で、反応時間が仮に300msだとしても、色弁別の心的処理に300msかかるとは言えない。
神経伝達に一定の時間がかかるなら、反応時間のうち相応の部分は、網膜から脳への伝達時間や脳から手の筋肉への伝達時間のはずだからである。
ドンデルスらは、減算法（subtraction method）と呼ばれる方法でこの問題に取り組んだ。
音声を聞いたらできるだけ速く発声して反応するという課題を使い、以下の反応時間を測定した。
*単純反応時間。音声刺激''ki''に対して、できるだけ速く''ki''と発声して反応する。
*選択反応時間。''ka, ke, ki, ko, ke''のいずれかが提示され、できるだけ速く刺激と同じ音声を発して反応する。
*弁別反応時間。''ka, ke, ki, ko, ke''のいずれかが提示され、''ki''の場合のみ''ki''と発声して反応する。
それぞれ順に平均201ms、284ms、237msだった（Donders, 1868/1969）。
選択反応時間から単純反応時間を引いた差83msは、刺激の弁別と反応の選択の心的処理に要した時間と考えられる。
選択反応時間から弁別反応時間を引いた差36msは、反応の選択の心的処理に要した時間と考えられる
（弁別課題では反応の選択は必要ないが、刺激の弁別は必要である）。
このように条件間の減算で心的処理に要する時間を推定するのが減算法である。
しかし、この試みはうまくいかなかった。
反応時間に影響を与える要因が多すぎるのである。個人差も大きい。
何より、知覚や認知といった心的処理を構成要素の単純な加算で考えることに限界があった。
今日よく知られているように神経系の情報処理は高度に並列的である。
また、用いた課題がどんな心的処理を含むのかについては解釈に幅がある。
例えば弁別反応時間には、刺激の弁別だけでなく、反応するかしないか（Go/No-Go）という反応選択処理が含まれているとも考えられる。
このため、反応時間の差の絶対的な値に意味を見出すのは難しい。
とは言え、反応図鑑を心的処理の組合せで説明しようという試みは続いている。[註]
減算法のアイデアの拡張・修正も提案されてきた
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'''Sternberg S'''<br>
The discovery of processing stages: Extentions of Donders' method.<br>
In Koster W G (ed), Attention and Perfprmance II.<br>
''Amsterdam: North-Holland'': 1969, pp. 276-315.
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。
現在では、反応時間のモデルは多くの変数を考慮に入れた複雑なものとなっている（e.g., Miller & Ulrich, 2003; Ratcliff & Smith,
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<ref name=RatcliffSmith2004><pubmed>15065913</pubmed></ref>
。
==反応時間の性質==
===分布の非対称性===
===速さと正確さのトレード・オフ===
===Hick-Hymanの法則===
===先行期間（foreperiod, FP）===
===反応時間と神経活動===




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2012年3月15日 (木) 16:52時点における版

英：reaction time/response time、英略語：RT

反応時間とは、生体に刺激が与えられてからその刺激に対する外的に観察可能な反応が生じるまでの時間である。 特に、ヒトが何らかの知覚・認知課題を遂行する際の、自発的行動による反応（例えば、ボタン押し）について言う。 類義語に潜時（latency）があるが、これは反応時間より広い概念で、ヒト以外の動物の反応や、 行動ではなく生理現象として観察される反応についても言う（例えば、視覚刺激提示から視覚誘発電位が生じるまでの時間）。 ここでは、ヒトの行動実験における反応時間について概説する。

行動実験では、反応時間は極めて重要な指標である。反応時間が長いほど、複雑で多くの心的処理を要したと考えられる。 ただし、反応時間は刺激の入力から反応の出力までに起こる種々の処理過程を総体として反映する指標である。 反応時間に影響する処理段階は少なくとも、刺激の知覚処理、判断や反応選択の処理、反応のための運動実行の処理の3つに分けられる。 いずれの処理段階も反応時間に影響を与え得る。 反応時間の平均的な長さだけでなく、個人内のばらつき（SDなど）が分析されることもある。


いろいろな反応時間

反応時間測定では、手指ボタン押し反応を用いることが多い。 足のペダル押し、発声、眼球運動なども用いられる[1]。 リーチングのような動作に比較的時間のかかる反応では、刺激提示から運動開始までを反応時間、 運動開始から終了までを運動時間（movement time, MT）と呼んで区別することもある。 短距離走のスタートのような全身の運動による反応については、全身反応時間（whole body reaction time）と呼ぶ。 例えば、刺激が提示されたらできるだけ速く跳び上がらせ（垂直跳び課題）、刺激提示から両足が地を離れるまでの時間として測定する。 ただし、単純な反応動作でも多数の筋肉が関与するものである。 EMGで筋肉の運動潜時を調べると、反応時間と一致するとは限らないし、筋肉によっても差がある[2]。

課題による分類

一般に反応時間測定では、できるだけ速く反応するよう求める課題（speeded task）を用いる。 これに対し、好きな時に反応してよい課題のRTは自由反応時間（free reaction time）と呼んで区別することがある。 また、課題の内容に応じて、次の3種類が区別される。

単純反応時間（simple reaction time, SRT）[3]

既知の1種の刺激が提示され、それに対して決められた1種類の反応をする（単純検出課題）ときの反応時間。 例えば、音が聞こえたらできるだけ速くボタンを押す。 他の2種よりも平均的には短く、視覚刺激ないし音声刺激に対するボタン押しでは150～300ms程度である。

選択反応時間（choice reaction time, CRT）

既知の複数の刺激のいずれかが提示され、刺激に応じて決められた複数の反応のいずれかを行う （n肢強制選択課題；n-alternative forced choice task, nAFC task）ときの反応時間。 例えば、赤光か緑光が提示され、赤ならば右、緑ならば左のボタンをできるだけ速く押す（2AFC task）。

Go/No-Go反応時間、弁別反応時間（discriminative reaction time）

既知の複数の刺激のいずれかが提示され、そのうち特定の刺激の場合のみ、決められた1種類の反応をするときの反応時間。 例えば、赤光か緑光が提示され、赤ならばボタンを押し、緑ならば何もしない。 つまり、反応するかしないか（Go/No-Go）を判断する。


初期の研究：心的時間測定（mind chronometry）

神経伝達速度の測定

反応時間測定は19世紀末の実験心理学成立当初から行われている。 現在では反応時間は研究の手段として用いられることが多いが、当時は反応時間自体が研究対象だった。 生理学者や心理学者が、心的処理の速さはどれくらいかを測ろうとしたのである。 19世紀末は心的時間測定（mental chronometry）の時代であった [4] 。

直接の契機は、1849～1850年にヘルムホルツがカエル運動神経伝達速度のを毎秒24.6～35.4mと測定したことだった [5] [6] 。これは1mの伝達に約33msを要するという、意外に遅いものだった。 私たちは日常的には、自分が意図した瞬間に体が動き、心的処理は「瞬時に」完了すると思っている。 しかし、神経の働きは十分測定可能な程度の速さでしかなかったのである。

ドンデルスの減算法

では、知覚や判断はどれくらいの速さなのだろうか。 ヒトでの心理学的RT研究の嚆矢はオランダのドンデルスらによる実験（de Jaager, 1865/1970; Donders, 1868/1969）とされる。 彼らは、RTのうち本当に心的処理（mental process）に要した時間を測ろうとした。 例えば、赤光が現れたら右、緑光が現れたら左のボタンを押す課題で、反応時間が仮に300msだとしても、色弁別の心的処理に300msかかるとは言えない。 神経伝達に一定の時間がかかるなら、反応時間のうち相応の部分は、網膜から脳への伝達時間や脳から手の筋肉への伝達時間のはずだからである。

ドンデルスらは、減算法（subtraction method）と呼ばれる方法でこの問題に取り組んだ。 音声を聞いたらできるだけ速く発声して反応するという課題を使い、以下の反応時間を測定した。

  • 単純反応時間。音声刺激kiに対して、できるだけ速くkiと発声して反応する。
  • 選択反応時間。ka, ke, ki, ko, keのいずれかが提示され、できるだけ速く刺激と同じ音声を発して反応する。
  • 弁別反応時間。ka, ke, ki, ko, keのいずれかが提示され、kiの場合のみkiと発声して反応する。

それぞれ順に平均201ms、284ms、237msだった（Donders, 1868/1969）。 選択反応時間から単純反応時間を引いた差83msは、刺激の弁別と反応の選択の心的処理に要した時間と考えられる。 選択反応時間から弁別反応時間を引いた差36msは、反応の選択の心的処理に要した時間と考えられる （弁別課題では反応の選択は必要ないが、刺激の弁別は必要である）。 このように条件間の減算で心的処理に要する時間を推定するのが減算法である。

しかし、この試みはうまくいかなかった。 反応時間に影響を与える要因が多すぎるのである。個人差も大きい。 何より、知覚や認知といった心的処理を構成要素の単純な加算で考えることに限界があった。 今日よく知られているように神経系の情報処理は高度に並列的である。 また、用いた課題がどんな心的処理を含むのかについては解釈に幅がある。 例えば弁別反応時間には、刺激の弁別だけでなく、反応するかしないか（Go/No-Go）という反応選択処理が含まれているとも考えられる。 このため、反応時間の差の絶対的な値に意味を見出すのは難しい。

とは言え、反応図鑑を心的処理の組合せで説明しようという試みは続いている。[註] 減算法のアイデアの拡張・修正も提案されてきた [7] [8] 。 現在では、反応時間のモデルは多くの変数を考慮に入れた複雑なものとなっている（e.g., Miller & Ulrich, 2003; Ratcliff & Smith, [9] [10] 。


反応時間の性質

分布の非対称性

速さと正確さのトレード・オフ

Hick-Hymanの法則

先行期間（foreperiod, FP）

反応時間と神経活動

  1. ↑ 眼球運動の場合には反応時間ではなく潜時と呼ぶことが多い。
  2. ↑ Moreno, M.A., Stepp, N., & Turvey, M.T. (2011).
    Whole body lexical decision. Neuroscience letters, 490(2), 126-9. [PubMed:21184808] [PMC] [WorldCat] [DOI]
  3. ↑ 古い文献では簡単反応時間と訳されることがある。
  4. ↑ Boring E G
    A history of experimental psychology (2nd ed.)
    New York: Appleton-Century-Crofts: 1950, p. 147
  5. ↑ Olesko K M, Holmes F L
    Experiment, quantification, and discovery: Helmholtz's early physiological researches, 1843-50.
    In Cahan D (ed), Herman von Helmholtz and the foundations of nineteenth-century science.
    Berkeley: University of California Press: 1993, pp. 50-108.
  6. ↑ 実際には、活動電位の伝達速度は髄鞘の有無や神経線維の太さによって大きく異なる。 ヒトの場合、遅いものでは毎秒0.5～2m、速いものでは最大毎秒75mに達する。
  7. ↑ Sternberg S
    The discovery of processing stages: Extentions of Donders' method.
    In Koster W G (ed), Attention and Perfprmance II.
    Amsterdam: North-Holland: 1969, pp. 276-315.
  8. ↑ Teichner, W.H., & Krebs, M.J. (1974).
    Laws of visual choice reaction time. Psychological review, 81(1), 75-98. [PubMed:4812881] [WorldCat] [DOI]
  9. ↑ Miller, J., & Ulrich, R. (2003).
    Simple reaction time and statistical facilitation: a parallel grains model. Cognitive psychology, 46(2), 101-51. [PubMed:12643892] [WorldCat]
  10. ↑ Ratcliff, R., & Smith, P.L. (2004).
    A comparison of sequential sampling models for two-choice reaction time. Psychological review, 111(2), 333-67. [PubMed:15065913] [PMC] [WorldCat] [DOI]
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