Temporal preparation decreases perceptual latency: Evidence from the clock paradigm

Abstract

It is a well-known fact that actions can be performed faster and more efficiently when one can prepare for the exact time point when they will be required. In the laboratory, participants express faster reaction times (RT) to a target stimulus when it is preceded by a warning signal. The warning signal is assumed to reduce the participants' temporal uncertainty about the occurrence of the target stimulus because it allows participants to anticipate the target stimulus and thus to prepare for its occurrence. An important question in the investigation of this temporal preparation effect concerns which stages in the chain of information processing from stimulus presentation to response benefit from temporal preparation. Knowing this locus is a prerequisite for the further theoretical development of the concept of temporal preparation. For a long time, the general consensus was that temporal preparation exerts its influence exclusively on motor processing. However, recent studies show that temporal preparation also improves stimulus discrimination and thus suggest an influence also on perceptual stimulus processing. This might be due to a decreased duration of perceptual processes which would in turn predict a shorter perceptual latency - that is, a shorter time to detect the onset of a stimulus - for stimuli experienced under high temporal preparation. Hence, in order to investigate whether temporal preparation decreases perceptual latency, a clock paradigm was employed in this thesis. In four experiments, participants watched a revolving clock hand while listening to soft or loud target tones under high or low temporal preparation. At the end of each trial, participants reported the clock hand position at the onset of the target tone. The deviation of the reported clock hand position from the actual position indexed perceptual latency. As expected, perceptual latency decreased with target tone intensity. Most importantly, however, high temporal preparation decreased perceptual latency in all four experiments, especially for soft tones. Variations in task requirements excluded several alternative explanations and substantiated a reliable decrease of perceptual latency under high temporal preparation. The present findings question an exclusive influence of temporal preparation on motor processing, since they represent direct evidence for the idea that temporal preparation diminishes the duration of perceptual processing. The improved discrimination performance as well as the shortened RT found in previous studies under high temporal preparation might well be due to a shortening of perceptual processes. Thus, these findings provide a compelling foundation for advancing a perceptual theory of temporal preparation.

Please cite the content of this thesis in its article form as: Seifried, T., Ulrich, R., Bausenhart, K. M., Rolke, B., & Osman, A. (2010). Temporal preparation decreases perceptual latency: Evidence from a clock paradigm. Quarterly Journal of Experimental Psychology, 63 , 2432-2451. doi:10.1080/17470218.2010.485354

Handlungsabläufe werden schneller und effizienter ausgeführt, wenn man sich auf ihren Ausführungszeitpunkt genau vorbereiten kann. Im Labor reagieren Versuchspersonen (Vpn) schneller auf einen Zielreiz, wenn diesem ein Warnsignal vorausgeht. Es wird angenommen, dass das Warnsignal die zeitliche Unsicherheit der Vpn Äuber das Auftreten des Zielreizes reduziert und ihnen somit erlaubt, den Zielreiz zu antizipieren und sich auf dessen Erscheinen vorzubereiten. Eine wichtige Forschungsfrage im Hinblick auf diesen Effekt zeitlicher Vorbereitung bezieht sich darauf, welche Stufe in der Informationsverarbeitung von der Reizpräsentation bis zur Reaktion davon profitiert. Diesen Ort zu kennen ist eine Grundvoraussetzung für die weitere theoretische Entwicklung auf dem Gebiet zeitlicher Vorbereitung. Lange Zeit herrschte Konsens darüber, dass zeitliche Vorbereitung exklusiv die motorische Verarbeitung beeinflusst. Neuere Studien zeigen jedoch, dass zeitliche Vorbereitung auch die Reizdiskrimination verbessert und legen daher einen Einfluss auch auf die perzeptuelle Verarbeitung nahe. Dies könnte auf eine kürzere Dauer perzeptueller Verarbeitungsprozesse zurückzuführen sein. Infolgedessen wäre eine kürzere perzeptuelle Latenz - das heißt eine kürzere Zeitdauer bis zur Entdeckung eines Reizes - für solche Reize zu erwarten, auf die man sich gut zeitlich vorbereiten kann. Daher wurde in dieser Dissertation mit Hilfe eines Uhrenparadigmas untersucht, ob zeitliche Vorbereitung tatsächlich die perzeptuelle Latenz verringert. In vier Experimenten beobachteten die Vpn einen sich drehenden Uhrenzeiger und bekamen währenddessen leise oder laute Zieltöne präsentiert. Die Zieltonpräsentation erfolgte entweder unter guter oder schlechter zeitlicher Vorbereitung. Am Ende jedes Durchgangs berichteten die Vpn, an welcher Position sich der Zeiger befunden hatte, als der Zielton einsetzte. Die Abweichung der berichteten Zeigerposition von der tatsächlichen Position indizierte die perzeptuelle Latenz. Wie erwartet nahm die perzeptuelle Latenz mit der Zieltonintensität ab. Weitaus bedeutsamer war jedoch, dass gute zeitliche Vorbereitung ebenfalls zu einer Abnahme der perzeptuellen Latenz führte. Dies war in allen vier Experimenten zu beobachten, insbesondere für leise Töne. Durch Variationen der Aufgabenanforderungen konnten diverse Alternativerklärungen ausgeschlossen werden und somit eine reliable Reduktion der perzeptuellen Latenz unter guter zeitlicher Vorbereitung untermauert werden. Diese Befunde liefern einen direkten Beleg dafür, dass zeitliche Vorbereitung die Dauer der perzeptuellen Verarbeitung verkürzt. Damit stellen sie einen exklusiven Einfluss zeitlicher Vorbereitung auf die motorische Verarbeitung in Frage. Sowohl die verbesserten Diskriminationsleistungen als auch die schnelleren Reaktionszeiten aus früheren Studien könnten sehr gut durch diese Verkürzung perzeptueller Prozesse erklärt werden. Die vorliegenden Befunde stellen daher eine überzeugende Grundlage für die Weiterentwicklung perzeptueller Theorien zur zeitlichen Vorbereitung dar.

Inhalt der Dissertation bitte in seiner Artikelform zitieren unter: Seifried, T., Ulrich, R., Bausenhart, K. M., Rolke, B., & Osman, A. (2010). Temporal preparation decreases perceptual latency: Evidence from a clock paradigm. Quarterly Journal of Experimental Psychology, 63 , 2432-2451. doi:10.1080/17470218.2010.485354