Así como la descripción de la memoria verbal es básicamente estadística, en el estado actual de nuestros conocimientos la memoria semántica parece tener una naturaleza lógica, lo cual significa que puede definirse mediante relaciones de clasificación, de intersección, de unión, etc. Una de las técnicas empleadas más comúnmente en el análisis de la estructura de la memoria semántica consiste en una variante de la técnica de los tiempos de reacción, el tiempo de categorización. El principio de esta técnica consiste en la medición del tiempo que un individuo requiere para decidir si una palabra pertenece o no a una categoría determinada. Puesto que estos plazos de tiempo son siempre inferiores a un segundo, la realización de este tipo de pruebas requiere un equipo de aparatos de alta precisión, y ante todo un cronómetro electrónico. Sin embargo, en uno de los experimentos que publicaron en el año 1970, Allan Collins y Ross Quillian utilizaron un ordenador con los mismos fines. En este último tipo de prueba, el sujeto se halla situado ante una pantalla catódica que constituye una salida del ordenador, con la mano derecha en un botón y la izquierda en el otro; si cualquiera de los dos botones es pulsado, el cronometro electrónico se para instantáneamente. El experimentador anuncia oralmente un nombre de categoría, <<animal>> por ejemplo, y entonces aparece en la pantalla una palabra al mismo instante en que se pone a funcionar el cronómetro.

Si la palabra pertenece efectivamente a la categoría anunciada, es decir, si se trata de una instancia positiva como sería el caso de <<podenco>> en nuestro ejemplo, el sujeto debe presionar el botón de la derecha. Si, al contrario, la palabra no pertenece a la categoría, resulta entonces una instancia negativa como <<tulipán>> o <<manganeso>> por ejemplo, y el sujeto debe entonces presionar el botón de la izquierda. El tiempo que se mide por este procedimiento es pues el tiempo de categorización. En el transcurso de este tipo de experiencia, cada sujeto ve una lista compuesta por una mitad de instancias positivas y otra de instancias negativas, que aparecen de manera que el sujeto no puede prever su or-