All Times at Once: Multiple Timing and Uncertainty in Time Perception

Abstract

[eng] In our daily lives, we often navigate situations that require us to manage multiple temporal intervals simultaneously. Whether it is timing the cooking times of different ingredients when preparing a meal, playing a musical instrument, and synchronizing with other musicians while keeping track of your own tempo, or driving in busy traffic and paying attention to the timing of traffic lights, crossing pedestrians, and the paths of vehicles, our ability to accurately perceive and measure time is crucial. These are just some of the many examples that illustrate the complexity of real-life tasks in which our perception of time enables us to navigate time-sensitive environments effectively. The present thesis investigates the cognitive processes involved in time perception, focusing especially on how we manage multiple temporal intervals simultaneously and how uncertainty influences these processes. By exploring these dynamics, our research aims to deepen our understanding of the mechanisms that enable us to function effectively in such situations. To this aim, we developed three studies that combine theoretical modelling, empirical research, and the development of new tools to investigate these mechanisms. Throughout the various studies that constitute the thesis, we address the challenge of simultaneous multiple timing from different perspectives: In the first study, understanding multiple timings as a source of interference, we translated a common size illusion to the temporal domain, which allowed us to measure how distractors can distort the perceived duration of an attended event. We found a clear influence of surrounding stimuli duration on the perceived duration an attended event, although not in the same direction as the effects of the same type of paradigm in the visuo-spatial modality. On the other hand, the second study explored multiple timing as an ability for managing complex tasks. We designed a novel experimental task to explore the optimality of human observers in simulated real-life scenarios that require a certain capacity of tracking, measuring, and working with multiple durations at the same time. We found that, although in an only partially optimal manner, participants utilized the multiple simultaneous sources of temporal information to guide their behaviour.

IV

Our findings contribute to refining existing models of time perception by extending them to better account for the complexities of simultaneous multiple timing, as well as developing new models or methods to fill the gaps in less explored paradigms. Additionally, our third study introduces and validates an innovative methodology designed to measure temporal uncertainty more accurately and without the caveats that more traditional methods entail, thereby enhancing our ability to study these cognitive processes in greater detail. This method also offers new insights into the cognitive processes underlying uncertainty in time perception, providing a valuable tool for future research and practical applications. Overall, the present thesis advances our understanding of time perception by investigating the complex interactions between simultaneous temporal intervals encompassed in both sub-second and supra-second ranges, as well as the critical role of uncertainty in such situations. By refining existing models and introducing new methodologies, the research sheds light on the cognitive processes that underpin our ability to manage multiple timing tasks. The insights gained from this work not only reinforce the theoretical foundations of time perception but also provide practical tools for future studies to further explore how we perceive and process time under real-world conditions. These contributions lay a foundation for continued research in this area, with potential implications for fields ranging from cognitive psychology to applied technologies where precise timing is critical.

[spa] En nuestra vida diaria, constantemente nos enfrentamos a situaciones que requieren gestionar múltiples intervalos de tiempo simultáneamente. Ya sea cronometrando los tiempos de cocción de diferentes ingredientes al preparar una comida, tocando un instrumento musical y sincronizándonos con otros músicos mientras mantenemos nuestro propio ritmo, o conduciendo en un tráfico denso y prestando atención a los cambios de los semáforos, los peatones que cruzan y las trayectorias de otros vehículos, nuestra capacidad de percibir y medir el tiempo con precisión es crucial. Estos son solo algunos de los muchos ejemplos que ilustran la complejidad de las tareas cotidianas en las que nuestra percepción del tiempo nos permite resolver eficazmente situaciones donde el tiempo es un factor clave. La presente tesis investiga los procesos cognitivos involucrados en la percepción del tiempo, centrándose especialmente en cómo medimos múltiples intervalos de tiempo simultáneamente y cómo la incertidumbre influye en estos procesos. Al explorar estas dinámicas, nuestra investigación busca profundizar en la comprensión de los mecanismos que nos permiten funcionar eficazmente en tales situaciones. Para ello, desarrollamos tres estudios en los que se combina el planteamiento de modelos computacionales, la investigación empírica y el desarrollo de nuevas herramientas que faciliten la medición de dichos procesos. A lo largo de los distintos estudios que componen la tesis, abordamos el desafío de entender cómo percibimos múltiples intervalos de tiempo simultáneos desde distintas perspectivas: En el primer estudio, en el que se entiende la percepción de múltiples duraciones simultáneas como una fuente de interferencia, se adapta una conocida ilusión de tamaño al dominio temporal. Esto nos permitió medir cómo distractores simultáneos pueden distorsionar la duración percibida de un evento atendido. Se encontró una influencia clara de los estímulos simultáneos, aunque no en la misma dirección que los efectos encontrados en el mismo tipo de paradigma en el dominio espaciotemporal. Por otro lado, el segundo estudio explora la percepción de múltiples intervalos como una habilidad para resolver tareas complejas. Se diseñó una nueva tarea

experimental para explorar la capacidad humana de resolver tareas en escenarios simulados de la vida real que requieren cierta capacidad de medir, seguir y trabajar con múltiples duraciones al mismo tiempo. Los resultados muestran que, aunque de una forma solo parcialmente óptima, los participantes fueron capaces de utilizar las múltiples fuentes de información temporal simultáneas para guiar su comportamiento. Nuestros hallazgos contribuyen a refinar los modelos existentes de percepción del tiempo, extendiéndolos para comprender mejor las complejidades de la percepción de tiempo con múltiples intervalos, así como desarrollar nuevos modelos o métodos para llenar los vacíos en paradigmas menos explorados. Además, nuestro tercer estudio introduce y valida metodologías innovadoras diseñadas para medir la incertidumbre en medidas de tiempo con mayor precisión y sin las limitaciones de los métodos tradicionales., lo que mejora nuestra capacidad de estudiar estos procesos cognitivos con más detalle. Este método también aporta nuevas perspectivas sobre los procesos cognitivos que subyacen a la incertidumbre en la percepción del tiempo, proporcionando una herramienta valiosa para futuras investigaciones y aplicaciones prácticas. En resumen, la presente tesis avanza en nuestra comprensión de la percepción del tiempo al investigar las complejas interacciones entre intervalos de tiempo simultáneos incluyendo duraciones tanto superiores como inferiores a un segundo, así como el papel crucial de la incertidumbre en dichas situaciones. Al refinar modelos existentes e introducir nuevas metodologías, la investigación arroja luz sobre los procesos cognitivos que sustentan nuestra capacidad para gestionar tareas que requieren controlar varios intervalos de tiempo simultáneos. Los conocimientos obtenidos de este trabajo no solo refuerzan las bases teóricas de la percepción del tiempo, sino que también proporcionan herramientas prácticas para futuros estudios que exploren cómo percibimos y procesamos el tiempo en condiciones del mundo real. Estas contribuciones sientan las bases para investigaciones continuas en esta área, con posibles implicaciones en campos que van desde la psicología cognitiva hasta las tecnologías aplicadas donde la precisión en la medición de tiempo es fundamental.