CRONOMETRlA DE PROCESSOS MENTAIS
CÉSAR GALERA
lU SIUJ Paulo. RibeirtJo ~ro (l)
UniverJidad~
EDERALDO JOSÉ LOPES
Uniw!rJidoJe Federal de Uberl<1ndw
(1)
A medida do tempo decorrido entre um evento ambiental e uma resposta,
o tempo de reação (f R), é uma das técnicas mais antigas c mais importantC/l na
inv~tigaçãu dos processos mentais, e scu emprego como variável dependente
adquuiuum relevo maior com o surgimento da moderna psicologia cognitiva (ver
Posner, 1978).
Hermann von Helmholtz realizou os primeiros experimentos utilizando o
TR em humanos (!(lr volta de 1850, logo depois de ter conseguido medir a velocidade do impulso nervoso em uma rã. Com o anfíbio, Helmho1tze.~timou a velocidade do impulso a partir da direrença no tempo de resposta quando um nervo era
estimulado em um (!(lnto próximo e em um ponto distante do músculo. A !écnÍt:a
foi ligeiramente modificada para ser aplicada aos seres humanos e é conhecida
atualmente como tarefa de reação simples. Segundo o raciocínio de Hclmholtz
(1852, cit. por De Jaager, 1970), o tempo total de uma resposta era dado pela
soma dos tempos gastos pelo nervo sensorial, pelo cérebro ao realizar seu "ato de
vuntade~ e, finalmente, pelu tempo gaslo nu nervo mulor. A diferença entre os
dois tempos de resposta obtidos a partir de regiões a diferentes distâncias do
cérebro deveria wrresponder ao aumento da distância percorrida, uma vez que
todus os outros componentes permaneceriam os mesmos.
o MÉTODO SUBTRATIVO
o fisiologista holandês Donders (1969) empregou o mesmo raciocínio de
Helmholtz para estudar o tempo gasto pelosproces..<;os mentais. Enquanto Helrnhollz
aumentava a distâm:ia a ser percorrida pelo impulso, Donders supôs que poderia
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estimar a duraçiio de uma dada "açiio mental" se esta fosse inserida em uma
tarefa cujo tempo de execuçiio já fosscconhecido. A inserção da operação mental
nova em uma tarefa de reação simples está para o método de Donders, assim
como o aumento da disL'lncia eslll para a técnica de Helmholtz. A diferença no
tempo de resposta das duas tareFas daria uma estimativa do tempo gasto pela ação
mental inserida em uma delas. Por ellemplo, em uma tarefa de reaçiio simples
existe um só estímulo e uma.só resposta possível. Em urna tarefa de escolha,
chamada de rC<l\[ao (b) por Donders, existem dois estímulos eo sujeito deve escolher qual de duas respostas é adequada ao estímulo apresentado. A diferença entre
o tempo de reução simples e o tempo de reação da tarefa (b) é uma estimativa do
tempo gasto no processo de identificação do estímulo e na esçolha da resposta
adequilda. Dondersprocurou ainda eliminar a operação de escolha da resposta e
criou a tarda (c), na qual o sujeito só deveria responder frente a um dentre vários
outros estímulos. A diferença entre as tarefas (b) e (c) daria o tempo gasto para a
identificação do estímulo (De Jaager, 1970).
O Método Subtrativo, como ficou conhecido o método de Donders, foi
intensamente estudado até o início do século XX, quando entrou em declínio,
enfraquecido pelas críticas dos principais pesquisadores da época. Urna desL1s
críticas focaliza o ponto de partida de qualquer estudo que pretenda utilizar o
Método Subtrativo, isto é, que se conheça, de antemão, a seqüência de operações
mentais necessária pata a execução da tarefa (Pachella, 1974).
Outras nílicas foram dirigidas às suposições mais fundamentais do método; aquelas que lhe pennitiam atribuir a diferença no tempo de execuçao das
tarefas ao tempo consumido pela aç~o mental investigada (Berger, 1866; Ash,
1905, citados por Woodworlli, 193/S). Uma destas suposi",ues ê que o tempo de
resposta é a soma dos tempos gastos em cada operação mental. Esta suposiçilo
decorre de outra: a de que as operações estilo orgnnizadas seqüencialmente, de
fonna que uma operação só é iniciada depois que a precedente encerrou suas
atividades. Outro postulado fundament~1 para o método de Donders considera
que a opemção mental inserida não irá alterar a estrutura das opera\[õesjá existentes n~ tarda. Est:l suposiç~o de "inserçilo pura" (Sternberg, 1969a) foi uma
das principais causas do descrédito em que o método eaiu 110 início deste !ioéculo.
Ap=r do ilbandono formal das idéias de DondeTl! e, con!;Cqüentemente,
da pesquisa com tempo de reação, motivada em grande parte pelo advento do
behaviorismo (ver Lachman, Lachman e Butterficld, 1979), um renovado interesse pelo estudo e emprego do tempo de TCllçãO ocorreu por volta de 1950, sobretudo no contexto d~ aplicação da teoria da informação em psicologia (Posner, 1978).
Neste sentido, o~ estudos conduzidos sob a inspiração da teoria da informação
assumiram a lógica subtrativa ao considerar que o TR é a soma do tempo de
reação simples e do tempo necessário para a identificação e Ç.<iColha da resposta:
TR == a + bH (Lei de Hielc-Hyman). Neste caso, o TR seria uma funçiio dos
tempos gastos n~ entr~d~ e saída da informação (parâmetro a), mais uma estimativa da capacidade do canal de transmis~o da informação (parâmetro b), multiplicado pela quantidade de informação (h), também chamado de entropia (Chasc,
1978). Assim como este. boa parte dos estudos que utilizaram o tempo de reação
na primeira meL1de do século XX Coi embasada na lógica subtrativa (ver, por
exemplo, Pachelia, 1974;Smith,1968; Welford, 1960; 1980; Woodworth, 1938).
No enlllnto, a lógica subtrativa só veio a receber algum suporte empírico muito
recentemente com o estudo de Gottsdanker e Shragg (1985).
Na tard~ de reação simples, o ~tímuloconlém a informação necessária
para a exeeuç;loda resposta. Na tarefa de reaçiiu de escolha, o e:slímulo contém a
informação necessária para a escolha e a informação necessária para a execução
da resposta. De acordo com a suposição de inserção pura, o conteúdo imperativo
deve esperar até que o conteúdo informnlivo tenha sidu processado, ou seja, que
uma resposta tenha sidosclecionada. Partindo desta iOéia, Gottsdanker e Sbragg
(1985) separam estas funções, utilizandu um estímulu informativo visual e um
estímulo imperativo sonoro. A tarefa exigia que o sujeito pressionasse uma de
duas teclas (esquerda ou direita). Em cada prova, o estímulo visual informava
qual a tecla adequada e depois de um intervalo de tempo variável, o estímulo
imperativo em :,prescntado. A hipótese era que para intervalos entre estímulos
(IEE) muito curtos, menores do que a diferença entre o TR de escolha e o TR
simples. a média du TR para o estímulo informativo não deveria variar, pois o
sujeito precisilTia scleciom,r a r~posta antc.~ de poder executá-Ia. Para grandes
intervalus, é pruv,ívcl ljue quando o estímulo imperativo fosse apresentado, o
sujeito já tivesse scledonado a resposta. Neste caso, o conteúdo imperativo poderia ser processado imediatamente, como na Llrcfa de rc.1ç.'io simples. Os resultados obtidos mostraram-se muito próximus aos das lIipóteses formuladas por
Gottsd.mker e Shragg (1985). Outros trabalhos ilustrativos da lógica subtrativa
são o de Posner e Mitchell (1967) e o de Thcios c Arnrllcin (1989).
O MÉTODO DOS FATORES ADITIVOS
Foi a partir da década de 60 que li idéia de estágio de process.amento foi
relOm3da com novas bases (:oneeituais. O interesse renovado pel~ análise do tcrnpo de reação pode ser atribuído, principalmentc, pcl:1 ~ub~tituição da inscrçâo
pura pela soposiçio da innuência seletiva, propoSt.1 no Método dos Fatores Aditivos
- MFA (Stcrnberg, 1969a, 1971(J) .
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s. ( 1 971)V«_P">i~r ,""",.lp_4J'<."',h .-.--"""·,;,,,.d'f'. l'I I"""",",,nlt<l ' l
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Ih. A nn .. t
o novo método ronsidera remota a possibilidade de existirem tarefas que
atendam às exigênd<ls de inserção pura, mas considera que as durações dos estágiosde uma mc.... ma tarefa podem ser afeL,das seletivamcntepela manipulação de
variáveis ou fatores experimentais. Nestecontexto, -fator experimental" é definido como variável manipulada experimentalmente, ou como um conjunto de tratamentos relacionados (Winer, 1962). O efeito do fator pode ser definido como
uma mudança de la~neia da resposta associada a uma mudança no nível do fator
ou no tratamento. O objetivo do MFA é determinar a existência e a organização
dos c..~L1.gio de processamento a partir dos efeitos destes fatores sobre o TR
(Sternberg, 1969a; 1969b)
O MFA, como o método subtrativo, depende da ooç~o de cst:'igios de
processamento. A'\Sim, o intervalo de tempo entre a apresentação do estímulo e o
início da resposta é preenchido pela soma dasdur3(.;õe.~ doscslágios. Cada estágio
recebe a informação do estágio anterior, opera sobrecsta informação e a transmite 30 seguinte. A qualidade da informal,.1io tmnsmitida independe do tempo consumido para Intnsformlí-la, isto é, o produto de um estágio é çonstante e não é
afetado pelas exigências de processamento a que é submetido. Isto significa que
os aumentos na demanda de um estágio terdO conseqüências apenas sobre sua
duração, e não sobre a qualidade de sua s.lída ou li forma pela qual está sendo
transmitid<! ao eslágio seguinte, que continuará sendo disçreta (Gopher e Sanders,
1984). A çapacidade de proccss.lmento de informaç~o é limitada, cada estágio
proce.<;sando somente uma informaçiio de cada vez. Além disto, cildil estágio deve
ser-funcionalmente jntere.~sante", isto é, com funções diferentes dos outros estágiosda série.
O <:on<:eito de el.tágio deproccssamento deve ser difercnciado do ronceito
de processo. Estágio de processamento é um conceito opcrHcional relacionado
e.strit.1mcnteà manipulação de vilriáveis experimentais (Sanders, 1980). Já o çonceito de proccs.so é melhor empregado em referência aos eventos subjacentes a um
determinado estágio (Gopher e Sanders, 1984). De atoroo t."Om o MFA, os processos subjacentes a um estiígio podem se sobrepor ou podem estar ligados por
laços de rCillimenta\j~o, mas isto não acontece entre cst.1gios. A sobreposição de
cst.'Ígios scri~ melhor interpretada çomo sobreposiçlio de processos que -de maneira ideill deveriam ser identificados como um línico estágio~ (Sanders, 1980,
p.337). Ainda segundo Sanders, um dos prim;ip.lÍ~ <.lI:safios dH pesquisa é exatamente a elaboração de modelos que rt."Velam estes processos subjacentes, ou a
microestrutura de estágios individuais.
Se a duraçiio mMi'l de um determinado estágioa for aumenLlda pela ação
de um fator experimental A, este aumento médio -'.- será somatlo ao tempo médio
da resposta. Se um segundo fator experimental B aumentar a duração média do
est.'\gio b, o tcmpo de resposta médio será aumentado em M~ Sc os fatoresA eB
atuarem simult.1neamcnte, o tcmpo de resposta aumentará em (t. + tJ. Se, além
-.
disto, um fator C inLluenciar o estágio a, seu deito sobre o TR, combinado ao
efeito do fatorA, manifestar-sc-~ em uma interação estatística significativa.
De maneira bastante resumida, esta é a grande contribuição do Método
dos Fatores Aditivos: se dois fatores experimentais influenciarem estágios diferentes, seus efeitos sobreo TR médio serão aditivos, porque os estágio tt:m duraçóesaditivas. Nestecaso,o efeito deum fator será independente do outro. Mas ,se
os dcitos combinados destes fatores sobre o TR mostram uma interação, é muito
provável que eles estejam atuando simultaneamente sobre um mesmo estágio de
processamento (Paehella, 1974; Stemberg, 1969a; 1969b).
Indubitavelmente, a noção de estágiosdeproccssamento trnzida pelo MFA
é essencial para li psicologia cognitiva, no que tange à L"Onstrução de modelos de
processamento de informação (ver, por exemplo, Massaro e Cowan, 1993; Posner
e MeLood, 1982). O MFA, além de se aplicar a uma análise mais tcórica dos
processos cognitivos, possibilita a aplicaç:l0 em situaçóes que poderíamos rotular
de ergonômicas num sentido geral. Vários pesquisadores têm empregado o M FA
como uma rerramcntll útil para se tentar estabelecer como a rapidez do
processamento de inlOrmilção em humilnos p-ode ser influenciada por fatores tais
colnooenvelhccimento,toxidC7.porsubstâneiasquímieas,eargnment11dotrabalho (ver Stephaneck, 1986; Wickens, 1984). Ademais, 1111 análise de problemas
clínicos, tem-sc enfatizado o poder deste método (ver Sternbcrg, 1975).
Apes.1r de sua grandeaplicabilid:lde, uma série de problemas têm si do
aponi<ldos no emprego deste método, sobretudo por supor a existência de estágios
de processamento discretos, o que tem gerado um deblltelleirrado a respeito dos
modelos de processamento de informação (ver, porexcmplo, Millcr, 1988; Sandcrs,
1980; Shwartz, Pomeraolz e Egeth, 1977 para posições favoráveis ao MFA, e
Pieters, 1983; Taylor, 1976; Townsend, 1990 para críticas ao método).
TAREFAS EXPERIMENTAIS E A QUESTÃO SERIAL X PARALELO
A pcsquiSll contempor:loea do tempo de reaç;io de escolha originou-se dos
esforços para resolver uma das primeiras disputlls tcóricas intríns<xas à psicologia cognilivll. A quesLão é a seguinte: O processamento de informação humano é
serialoupnralelo'!
Processamento serial signific~l, cstritllmcnte falando, que cada objeto gasta~, mesma quantidade média de tempo para scrprocessaoo e o próximo objeto da
série só é proccss.1do quaodo o anterior completou o processamento. Por outro
lado, processamento paralelo sigoifica processamento ~imult.'inCQ de todos os objetos, embora o processamento de diferentc.~ objetos possa terminar em diferentes
tcmJXls (par~ uma revis.'io sobre o paralelo x serial, ver Townscnd, 1990).
A questão, longe descr simples, tem sioo investigada de diversas manei-
ras, utiliz.ando diversos paradigmas experimenlais. Estes paradigmas podem ser
resumidos sob três rótulos: tarefa de busca de memória, tarefa de julgamento
igual-diferente e t.lrefa de busca visual. Ao longo desta sessão, falaremos da controvérsia serial x paralelo em cada uma delas, embora, de certa forma, estes tres
tipos de tarefas nào sejam dissodadas entre si (ver Farell, 1985).
HusclI nll Memória
Num artigo crudal, Sternberg (1966) interpretou persuasivamente os dados de tempo de reaçiío obtidos numa Iarel~1 de busca de memória li curto prazo
em termos de busca serial, desconsiderando um~ classe significativa de modelos
paralelos. Sternbergapresentou a seus sujeitos listas deeslímulos numéricosvarillndo de I a 6 estímulos. Após 2 segundos, aprCl>entava-seum estímulo (prova)
queo sujcito devcria comparar com alista previamente memorizada. Se li prova
fosse um dos estímulos previamente memorizados, o sujeito pressionava uma certa tecla (resposta positiva); caso contráriu, pressionava uma outra tecla (resposta
negativa). Nesteexperimento, Sternberg mostrou que li relação entre o número de
estímulos na memória c o tempo de reação poderia ser representada por uma
funçiio nitidamente linear do tipo TR = a + bN (ondeo padmelroa é urna estimativa composta dos tempos gastos nos estágiosdef.:udificação do estimulo, decisilo
binária e tradução e organização da resposta motora;b é uma estimativa do tempo
gasto no esl<'ígio deoomparação serial e N é o número de estímulos memorizados).
E~te resultadu é uma dcmonstraç;iu cinTa de prOCeS&1mento serial; isto é, cada
novo cstímul011crcscentado na lis!.1 a ser memoriz.ada aumentava o TR em apTOximadllmente40 milissegundos. Em contrapartida, o processamento pllralelo tem
sido freqüentemente interpretado quando o tempo de TC1lÇão permanece constante
apesar do aumento dll cllrga de memória. No experimento de Sternberg, os estímulos emllreg:,dos foram dígitos.. Resultados semelhantes aos de Sternberg foram
obtidos em diversas circunst:1ncias. com us mais vari~dos tipos de estímulos
(Sternberg, 1975). Em nosso l~borat6rio, encontramos padrões de serial idade do
processamento de inFormação utilizando dígitos c pontos oTg3nizados em forma
de dominó (Lopes, 1992). Além disto, variáveis como a similaridade entre os
estímulos memOriZ.ldos e li prova vêm sendo l:onsideradas nos estudos derivados
do paradigma de Sternberg (Galera, 1994)
Julglllnenlolgual-Difl'n:nte
Neste tipo de tarefa, apresenta-se ao sujeito um par de eslimulos simultaneamente, ou um estímulo seguido por um intervalo edepoisoutro estímulo (apresentação seqüencial). O sujeito é instruído a julgar a diferençaJigu31dade dos parcsdcCl>tímlllos. O prinr.;ipal objetivo da pesqllisa inicial sobre julgam entosigual-
diferente foi determinar se as múltiplas comparações eram conduzidas em série
ou em paralelo (por exemplo, Egeth, 1966; Hawkins, 1969). As evidências, entretanto, n:io indicam queos julgamentos igual-diferente dependem exclusivamente
destes modos de processamento. O status incisivo desta evidência tem mudado
poueo desde que Nickerson (1972) reviu a matéria e concluiu que"um modelo
paralelo e um serial podem ser menos divergentes em termos de suas implicações
que dois modelos seriais. O que isto sugere é que a questào do processamento
serial vs. paralelo é imprecis., demais para ser útil em si mesma~ (p.304; ver
também Thwnsend, 1974).
Há quese rcssaltar, todavia, quea questâo pamlelo x serial dcve ser analisada distintamente na tarefa igual-diferentecm rcJaçãoàstarefasdebuscavisuai ou de memória (Niekerson, 1972). Ou seja, no primeiro caso, falamo~ em
serial idade ou paralelismo das dimensões dos estímulos, enquanto no segundo,
falamos dos modos de processamento em termos de carga de memória ou visual
(numero de estímulos presentes na memória ou no campo visual). Egeth (1966)
tentou resolver o conflito serial x paralt:lo usamJo um conjunto de esumulos que
difcri1' daquele usado por Sternberg e Neisser. A pesquisa dele foi base:,da no fato
dcquedígitosclctrassão feixcsdcdimenSÕcsperceplivas. A fim dereco nhocer
que um A é um A, o sujeito tem que prestar atenção às propriedades que definem
um A enquanto um A. Ao contrário do H,oA tem um topo fechado esuas linhas
vcrtiCilis niio siio paralelas. As letras O e Q diferem apenas por aspecto. Em
outras palavras, letras e dígitos podem ser separados em componentes elementares chamados dimensôes ou características. Egeth perguntou se CSt,1S dimensões
siio proctss.1das em p~ralclo ou em série. Para responder a esta pergunta, ele
construiu formas multidimension~ís. Os estímulos variavam em trê~ dimensões:
(I) Forma: quadrado ou círculo; (2) Cor: vermelho ou azul; (3) Inclinação: esquerda ou direita. A tarefa dos sujeitos consistia em julgar se dois estímulos eram
iguais ou diferentes. Qmsiderando as provas em que os estímulos eram diferentes
entre si, o número de dimen".()es em que eles diferem 1,fet1lfia o tempo de re~lção·!
Pan, um mod elo seri~l , sim; para um modelo panllelo, mio. Os resultados de
Egcth não rewlvcram o l"Onflito paralelo x seri.d: as respostas ~igual" não se
encaixilram em nenhum dos modelos, enquanto as respostas ~diferente~ se encaixaram Ilum modelo serial-interrompido no caso em queo sujeito encontrava alguma dimeMiíO c~paz de distinguir um estímulo do outro.
BuscllVisUll1
A t~rera de busca visual empregada por Neisser e colaboradores (Neisser,
1963; Neisser, Novick c 1...;'7.ar, 1964; Neisser e Beller, I %5) exigia que os sujeitos cncontras~m uma lelra-alvo num'l Ibt~, com centenas de lelras não-alvos,
chamadas distrntoras. O número (N) de distrntores colocados entre o início da
lista eo alvo era a variável milnipulada, eo tempo de busca, a variável dependente. O tempo necessário para encontrar O alvo é diretamente proporCionai ao número de distra tores que o sujeito deve inspecionar antes de dar a resposta. Todavia,
o resultado mais importante obtido por Neisser (1964) foi em umil laref.. em que
o sujeito procurava milis de uma letra de uma só vez. Surpreendentemente, seus
resullados mostraram que as pessoas eram capazes de buscar até 10 letras simultaneamente, dando suporte para a noção de processamento paralelo. Este último
dado de Neisserl."Ontradiz, portanto, os resultado de Sternberg
Trahalhos mais recentes emprcgando o paradigma de busca visual têm
mostrado que, em algumas situações, a dete(:çãu do alvo é realizada sem praticamente nenhum custo em termos de tempo. As runçõcs que rclacionam TR ao
número de distratores siio horizontais, dando evidências de processamento paralelo (Treisman e Souther, 1985; Treisman e Gormican, 1988/von Grünau, Dubé
c Galcra, 1994). Outros mostram que a busca é realizada em série, sobretudo
quando o alvo é delinido por uma conjunç.'io de características (Egetb, Virá e
Garbart, ]984; Pasbler, 1987; Treisman e Gelade, 1980; ver Illmbém Theeuwes,
1993 para uma excelente revisão sobre atenção seletiva).
CONCLUSÕES
Embom o emprego do TR sob li perspectivll do Método dos FlItores
Aditivos na anlílise dos processos cognitivos tcr rcpresentado uma verdadeira
~revo]lIção",éprcciso levarem conta a diversidade de restrições apresentadas.
Estas restrições têm sido encabcçadas, sobretudo, por Townsend (1974; 1990)
que levantou questões importantes sobre a distinç:io paralelo x serial. Segundo
Townsend, o fenômeno do aumento linellr do tempo de reação não é maisl.unsiderado um~ distin'iãu par~lelo-scrinl porque cle simplesmente indica, primeiramente, lima limil<l<;iio em capacidade de processamento. Portanto, poderíamos ter um
proceSSllmento paralelo de capacidade limitada, ou mesmo mecanismos de
processamentobíbridos.
Estas e outras críticas têm sido ignoradas pelos psicólogos, muitas vezes
pelo dcsconhocimento de outms métodos mais potentes para responder à controvérsia dos modos de processamento. Tud:tvia, diagnósticos mais precisos podem
ser utiliwdos,scm com isto restringir o uso do tempo de reação na medido1 dosproccssosmgnitivos(ver, porcxemplo, Egeth e Dagenbach, 1991; Townscnd, 1990).
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