（应用心理学专业论文）负数的空间表征及其加工机制的研究.pdf

负数的窄问表缸发其加【# l 制的研究 负数的空间表征及其加工机制的研究 摘要 数字加工机制的研究是认知心理学的热点问题之一。数字空间表征的研究是数字 加工研究中的重要组成部分。目前，对数字空间表征的研究主要集中在阿拉伯数字的 正整数方面，仅有少量研究涉及到负数的空间表征及其加工机制，且这些研究中还存 在结果不一致、实验范式或任务使用不当等问题。有关负数空间表征的方向，存在系 统进化论假随和个体发展论假说两种相互对立的观点，有关负数的符号和数字的加工 方式，还存在整体加工和分离加工两种观点。针对上述问题，本研究采用快速数字大 小分类范式，分别探讨了负数空间表征的方向( s n a r c 效应的方向) 和负数加工过程 中符号与数字的加工方式等问题，以进一步加深对负数加工机制的理解。 本研究包括三个实验。实验一包括负数( 一l 一9 ) 和正数( 1 9 ) 两组实验，要 求被试判断呈现的数字比一5 ( 5 ) 大或小，以此探讨负数与正数加工时间的差异及它 们空| 1 白j 表征的方向；实验二采用正负数混合呈现的方法，要求被试仅对负数进行反应， 从而迫使被试注意负数的符号，以进一步探讨负数空间表征的方向；实验三也采用正 数和负数混合呈现的方式，仅要求对负数进行反应。同时，实验三还引入符号与数字 分时呈现的技术，对负数的符号与数字加工的方式( 整体加工或分离加工) 进行探讨。 本研究获得以下主要结论： ( 1 )负数按照其绝对值大小表征在心理数字线上，绝对值小的负数表征在心理 数字线的左侧，绝对值大的负数表征在心理数字线的右侧。这一结果支持 系统进化论假说。 ( 2 )与正数相比，负数数量表征的激活阈限更高。 ( 3 )负数的符号和数字部分各自独立进行加工，这一结果支持分离加工的观 点。 关键词：数字的空间表征，心理数字线，s n a r c 效应，距离效应，系统进化论假 说与个体发展论假随，整体加工与分离加工 * $ q e $ m * 女 负数的空间袁征盟兵加工机制的研究 a s t u d yo n t h es p a t i a lr e p r e s e n t a t i o na n dp r o c e s s i n g m e c h a n i s mo fn e g a t i v en u m b e r s a b s t r a c t t h es p a t i a lr e p r e s e n t a t i o no f n u m b e r sh a sb e e nt h em o s ti m p o r t a n ta r e ao f t h ei n v e s t i g a t i o n o nt h em e c h a n i s mo fn u m b e rp r o c e s s i n g ，w h i c hi so n eo ft h eh o tr e s e a r c ht o p i c s a l t h o u g h l o t so fs t u d i e sh a di n v e s t i g a t e dt h es p a t i a lr e p r e s e n t a t i o no fp o s i t i v en u m b e r s ，s t u d i e s w h i c hf o c u s e do nn e g a t i v en u m b e r sw e r es u r p r i s i n g l yr a r e m o r e o v e r ，t h e r ew e r ep r o b l e m s ， s u c ha si m p r o p e re x p e r i m e n t a lt a s ko rp a r a d i g m ，a n di n c o m p a t i b l er e s e a r c hr e s u l t si n p r e v i o u ss t u d i e so nn e g a t i v en u m b e r s a tt h es a m et i m e ，t h et w oi m p o r t a n td e b a t e si n n e g m i v en u m b e rp r o c e s s i n gw e r en o ts o l v e dy e t t h ef i r s to n ew a st h ed e b a t eb e t w e e n p h y l o g e n e t i ch y p o t h e s i sa n dt h eo n t o g e n e t i ch y p o t h e s i so nt h ed i r e c t i o no fn e g a t i v e n u m b e r sr e p r e s e n t a t i o n a n o t h e rw a gt h ed e b a t eb e t w e e nh o l i s t i cp r o c e s s i n ga n ds e p a r a t e p r o c e s s i n go nt h ep r o c e s s i n go f t b es i g na n dd i g i to f n e g a t i v en u m b e r a d d r e s s i n gi t s e l f t o t h e s ep r o b l e m s ，t h i ss t u d yw a sc o n d u c t e du s i n gt h es p e e d e dm a g n i t u d ec l a g s i f i c a t i o n p a r a d i g mt of u r t h e ri n v e s t i g a t et h es p a t i a lr e p r e s e n t a t i o na n dt h em e c h a n i s mo fn e g a t i v e n u m b e rp r o c e s s i n g t h i ss t u d yi n c l u d e dt h r e ee x p e r i m e n t s t h ef i r s te x p e r i m e n tw h i c hc o n t m n e do n ep a r to f p o s i t i v en u m b e r sj u d g m e n ta n da n o t h e rp a r to fn e g a t i v en u m b e r sj u d g r n e n tw a sa i m e da t i n v e s t i g a t i n gt h ed i f f e r e n c eb e t w e e nt w ot y p e so fn u m b e r s p r o c e s s i n ga n d t h ed i r e c t i o no f s p a t i a lr e p r e s e n t a t i o nf o rt h e m t h es e c o n de x p e r i m e n tw a ga i m e da tf u r t h e ri n v e s t i g a t i n g t h ed i r e c t i o no fn e g a t i v en u m b e r s s p a t i a lr e p r e s e n t a t i o nt h r o i j 【g ham i x e dd i s p l a y t e c h n i q u e ，i nw h i c hb o t hp o s i t i v en u m b e r sa n dn e g a t i v en u m b e r s a r ed i s p l a y e ds e r i a l l yb u t o n l yn e g a t i v en u m b e r sw e r et a r g e t so fm a g n i t u d ej u d g m e n t b yt h i sw a y ，t h ep a r t i c i p a t e s w e r ef o r c e dt o p a ya t t e n t i o nt ot h em i n u ss i g n t h et h i r de x p e r i m e n tw a ga i m e da t i n v e s t i g a t i n gt h ep r o c e s s i n go ft h es i g na n dd i g i ti nn e g a t i v en u m b e r sb ya d o p t i n gt h e a s y n c h r o n o u sd i s p l a ym e t h o d t h e r ew e r et h r e ed i s p l a ym e t h o d s ：s i g na n dd i g i tw e r e s y n c h r o n o u s l yd i s p l a y e d ，s i g n w a sd i s p l a y e df i r s ta n dd i g i tw a sd i s p l a y e df i r s t 1 v 浙江 喾硕士攀位论、：负数的空间表缸及其加工机制的研究 t h em m n f i n d i n g so f t h i ss t u d ya r ea sf o l l o w s ： ( 1 ) f a s t e rl e f t s i d ed e c i s i o nf o rn e g a t i v en u m b e r sw i t hs m a l la b s o l u t ev a l u ea n df a s t e r f i g h t s i d ed e c i s i o n sf o rn e g a t i v en u m b e r sw i t hl a r g ea b s o l u t ev a l u e ，w h i c hm e a n tt h e n e g a t i v en u m b e r sa r em a p p e do n t ot h em e n t a ln u m b e rl i n ea c c o r d i n gt ot h e i ra b s o l u t e i n s t e a do fn u m e r i c a lv a l u e t h i sr e s u l tw a sc o m p a t i b l ew i t ht h ep h y l o g e n e t i ch y p o t h e s i s ( 2 ) c o m p a r e dt op o s i t i v en u m b e r s ，n e g a t i v en u m b e r s h a dh i g h e ra c t i v a t i o nt h r e s h o l d s ( 3 ) t h es i g na n dt h ed i g i to fn e g a t i v en u m b e r sc a nb ep r o c e s s e di n d e p e n d e n t l y ，w h i c h s u p p o r t e dt h es e p a r a t ep r o c e s s i n g v i e w k e y w o r d s ：s p a t i a lr e p r e s e n t a t i o no fn u m b e r s 、m e n t a ln u m b e rl i n e ，s n a r ce f f e c t ，d i s t a n c e e f f e c t ，p h y l o g e n e t i ch y p o t h e s i s a n d o n t o g e r t e t i ch y p o t h e s i s ，h o l i s t i e p r o c e s s i n ga n ds e p a r a t ep r o c e s s i n g - v 负数的空间表征及其加r 机制的研究 1 前言 数字加工机制问题直是认知心理学领域的研究热点之一。研究者从诸多方面对 该问题进行了探讨，如数字认知发展( d e v e l o p m e n to fn u m b e r ic a lc o g n n i o n ) ( c h e r n e y c o l l a e r ，2 0 0 5 ：r u b i n s t e ne ta 1 ，2 0 0 2 ) 、心理计算( m e n t a la r i t h m e t i c ) ( c a m p b e l l f u g e l s a n g ，2 0 0 1 ：o a l l i s t e g e l m a n ，1 9 9 2 ；e e s t l e ，1 9 7 0 ) 、多位 数的加工过程( d e h a e n ee ta 1 ，1 9 9 0 ：h i n r i c h se ta i ，1 9 8 1 ：z h a n g w a n g 1 9 9 5 ) 、 数字的空间表征( s p a t i a lr e p r e s e n t a t i o n ) ( d e h a e n ee ta 1 ，1 9 9 3 ：f i a s v e r g u t s 2 0 0 4 ：o a lt o n ，1 8 8 l ：n u e r k ，w o o de ta 1 ，2 0 0 5 ) 、数字加工的脑机制( g o b e le ta 1 ， 2 0 0 l ：l a y i d o re ta 1 ，2 0 0 4 ：z o r z ie ta 1 ，2 0 0 2 ) 等。 数字空间表征的研究是数字加工机制研究中的重要组成部分，它对于理解数字的 加工过程具有重要作用。目前对于数字空间表征的研究主要集中在萨整数，特别是阿 拉伯数字的f 整数方面。仅有少量研究涉及到负数的空间表征及其加工机制，而且这 些研究中还存在结果不一致、实验范式使用不当等问题。针对这些问题，本研究拟采 用数字大小分类范式，对负数在心理数字线( m e n t a ln u m b e r1 i n e ) 上的空间表征方 向及负数加工过程中符号与数字的加工方式等问题进行探讨。 1 1 数字加工与空间的关系 1 1 1 数字一空间联觉 数字和空间的关系一直贯穿于数学研究的整个历史。从数学最基本的概念，如测 量，到数轴和笛卡尔坐标系等都存在一个隐喻，即数字与空间位置存在对应关系 ( d e h a e n e ，2 0 0 1 ：h u b b a r de ta 1 ，2 0 0 5 ) ，该隐喻的界定对于数学的发展至关重要。 在心理学上，g a l t o n 首先发现数字的心理表征和空间位置存在一定的联系 ( o a t t o n ，1 8 8 1 ) 。他在研究中发现，在某些被试头脑中，数字具有一定的形状和方向， 如位于数字序列开始部分的数字( 1 1 2 ) 排成一个类似时钟表面的圆环。后来， h u b b a r d 等人在对一个法国被试进行研究时也发现了类似的心理数字形状fn u m b e r f o r m ) ( h u b b a r de ta 1 ，2 0 0 5 ) 。他们还发现，数字形状可以同视觉物体一样进行 心理表征，并能进行定的操作，如心理旋转或缩放。基于上述结果，他们认为，数 字形状就是一种数字空间联觉，即把数字表征为一条空间中连续的、对大数字进行 负数的空间表征及其加工机制的研究 压缩的线( h u b b a r de ta 1 2 0 0 5 ) 。 1 1 2 数字加工对空间任务绩效的影响 除了通过内省报告的方法发现存在数字一空间联觉外，些实验研究的结果也表 明数字加工与空间存在密切的联系。有实验研究发现，无论当前任务和数字数量是否 相关，数字的数量信息都会被自动加工，并进而影响空间任务的绩效( c a l a b r i a r o s s e t t i ，2 0 0 5 ：f i s c h e r ，2 0 0 1 ：f i s c h e re ta 1 ，2 0 0 3 ) 。 f 1s c h e r 的研究要求被试标出由数字串组成的线段的中点( f i s c h e r ，2 0 0 1 ) 。结果 发现，当数字串由1 或2 组成时，被试判断的中点偏向实际中点的左边；当数字串由8 或9 组成时，被试判断的中点偏向实际中点的右边。他据此认为，虽然数字信息与当 前任务无关，但数字的数量信息仍被自动加工，并影响了空间任务的绩效。c a l a b r i a 等人把数字串换成由法语数字单词组成的单词串进行实验，也发现了类似的结果 ( c a a b r i a r o s s e t i ，2 0 0 5 ) 。因此，他们认为，数字的数量信息的自动加工使简 单的空间任务绩效发生了偏移。 对数字的加工不仅影响空间任务绩效，而且还能导致空间注意的转移( f i s c h e r e ta 1 ，2 0 0 3 ) 。在f is c h e r 等人的研究中，首先在屏幕中央呈现一个阿拉伯数字，经 过一个随机的时间阳j 隔后，再呈现目标刺激，让被试做目标探测反应。结果发现，当 时蚓刨隔超过3 0 0 m s 时，若先呈现的是小数字( 1 和2 ) ，则目标刺激出现在左侧视野时 被试反应较快：若先呈现的是大数字( 8 和9 ) ，则目标刺激出现在右侧视野时被试反 应较- 陕。他们指出，当数字为无关刺激时，仅仅知觉数字就能激活数字数量的空间表 征，因而造成注意在水平方向上发生转移，即对小数字进行加工会导致空间注意向左 侧视野转移，对大数字进行加工时会导致空削注意向右侧视野转移。 1 1 3 生理依据 数字加工与空间位置的关联还得到生理学研究的支持。s p a l d i n g 等人发现一个头 部受伤的病人( s p a l d i n g z a n g w i1l ，1 9 5 0 ) 。在受伤前，该病人具有清晰的数字一 空间联觉体验。受伤后，他在完成空间相关任务和计算任务时均发生困难，甚至在受 伤5 年后也未恢复。该病人报告，他对于数字形状的联觉，以及对于月份、星期和字 母表中字母的空间形状的联觉也没有受伤前清晰。 另有研究表明，由于大脑右半球损伤而造成半侧空间忽视( h e m i s p a t i a l n e g l e c t ) 的病人趋向于忽视左侧的空间部分( b i a i s e h l u z z a t t i ，1 9 7 8 ) 。如当要 负数的空问表征厦苴加 机制的研究 压缩的线( h u b b a r de ta 1 ，2 0 0 5 ) 。 1 1 2 数字加工对空间任务绩效的影响 除了通过内省报告的方法发现存在数字空间联觉外，一些实验研究的结果也表 明数字加工与空间存在密切的联系。有实验研究发现，无论当前任务和数字数量是否 相关，数字的数量信息都会被自动加工，并进而影响空问任务的绩效( c a l a b r i a r e s s e t ；i 2 0 0 5 ：f is c h e r ，2 0 0 l ：f i s c h e re ：a 1 ，2 0 0 3 ) 。 f is c h e t 的研究要求被试标出由数字串组成的线段的中点( f i s c h e r ，2 0 0 1 ) 。结果 发现，当数字串由1 或2 组成时，被试判断的中点偏向实际中点的左边；当数字串由8 或9 组成时，被试判断的中点偏向实际中点的右边。他据此认为，虽然数字信息与当 前仟务无关，但数字的数量信息仍被自动加工，并影响了空间任务的绩效：c a l a b r i a 等人把数字串换成由法语数字单词组成的单词串进行实验也发现了类似的结果 ( c a l a b r i a r o s s e t t i ，2 0 0 5 ) 。因此，他们认为，数字的数量信息的自动加工使简 单的卒间任务绩效发生了偏移。 对数字的加工不仅影响空间任务绩效，而且还能导致空间注意的转移( f i s c h e r e ta i 2 0 0 3 ) 。在f i s c h e r 等人的研究中，首先在屏幕中央呈现一个阿拉伯数字，经 过一个随机的时间间隔后，再呈现目标刺激，让被试做目标探测反应。结果发现，当 时间剐隔超过3 0 0 m s 时，若先呈现的是小数字( 1 n 2 ) ，则目标刺激出现在左侧视野时 被试反应较快；若先呈现的是大数字( 8 和9 ) ，则目标刺激出现在右侧视野时被试反 应较快。他们指出，当数字为无关刺激时，仅仅知觉数字就能激活数字数量的空间表 征，因而造成注意在水平方向上发生转移，即对小数字进行加工会导致空削注意向左 侧视野转移，对大数字进行加工时会导致空间注意向右侧视野转移。 1 1 。3 生理依据 数字加工与空间位置的关联还得到生理学研究的支持。s p a l d i n g 等人发现一个头 部受伤的病人( s p a l d i n g g a n g w i l l ，1 9 5 0 ) 。在受伤前，谚病人具有清晰的数字一 空闯联觉体验。受伤后，他在完成空间相关任务私计算任务时均发生困难，甚至在受 伤5 年后也末恢复。该病人报告，他对于数字形状的联觉，以及对于月份、星期和字 母表中字母的空间形状的联觉也没有受伤前清晰。 另有研究表明，由于大脑右半球损伤而造成半侧空间忽视( h e m i s p e t i a l n e g l e c t ) 的病人趋向于忽视左侧的空间部分( g i a is c h l u z z a t t i ，1 9 7 8 ) 。如当要 n e g l e c t ) 的病人趋向于忽视左侧的空间部分( b i a is c h l u z z a t t i ，1 9 7 8 ) 。如当要 负数的空间表征及其加工机制的研究 压缩的线( h u b b a r de ta 1 2 0 0 5 ) 。 1 1 2 数字加工对空间任务绩效的影响 除了通过内省报告的方法发现存在数字一空间联觉外，些实验研究的结果也表 明数字加工与空间存在密切的联系。有实验研究发现，无论当前任务和数字数量是否 相关，数字的数量信息都会被自动加工，并进而影响空间任务的绩效( c a l a b r i a r o s s e t t i ，2 0 0 5 ：f i s c h e r ，2 0 0 1 ：f i s c h e re ta 1 ，2 0 0 3 ) 。 f 1s c h e r 的研究要求被试标出由数字串组成的线段的中点( f i s c h e r ，2 0 0 1 ) 。结果 发现，当数字串由1 或2 组成时，被试判断的中点偏向实际中点的左边；当数字串由8 或9 组成时，被试判断的中点偏向实际中点的右边。他据此认为，虽然数字信息与当 前任务无关，但数字的数量信息仍被自动加工，并影响了空间任务的绩效。c a l a b r i a 等人把数字串换成由法语数字单词组成的单词串进行实验，也发现了类似的结果 ( c a a b r i a r o s s e t i ，2 0 0 5 ) 。因此，他们认为，数字的数量信息的自动加工使简 单的空间任务绩效发生了偏移。 对数字的加工不仅影响空间任务绩效，而且还能导致空间注意的转移( f i s c h e r e ta 1 ，2 0 0 3 ) 。在f is c h e r 等人的研究中，首先在屏幕中央呈现一个阿拉伯数字，经 过一个随机的时间阳j 隔后，再呈现目标刺激，让被试做目标探测反应。结果发现，当 时蚓刨隔超过3 0 0 m s 时，若先呈现的是小数字( 1 和2 ) ，则目标刺激出现在左侧视野时 被试反应较快：若先呈现的是大数字( 8 和9 ) ，则目标刺激出现在右侧视野时被试反 应较- 陕。他们指出，当数字为无关刺激时，仅仅知觉数字就能激活数字数量的空间表 征，因而造成注意在水平方向上发生转移，即对小数字进行加工会导致空间注意向左 侧视野转移，对大数字进行加工时会导致空削注意向右侧视野转移。 1 1 3 生理依据 数字加工与空间位置的关联还得到生理学研究的支持。s p a l d i n g 等人发现一个头 部受伤的病人( s p a l d i n g z a n g w i1l ，1 9 5 0 ) 。在受伤前，该病人具有清晰的数字一 空间联觉体验。受伤后，他在完成空间相关任务和计算任务时均发生困难，甚至在受 伤5 年后也未恢复。该病人报告，他对于数字形状的联觉，以及对于月份、星期和字 母表中字母的空间形状的联觉也没有受伤前清晰。 另有研究表明，由于大脑右半球损伤而造成半侧空间忽视( h e m i s p a t i a l n e g l e c t ) 的病人趋向于忽视左侧的空间部分( b i a i s e h l u z z a t t i ，1 9 7 8 ) 。如当要 负数的牢问表征段其加工机制的研究 求病人两分一条线段时，他们忽视线段的左侧部分，因而他们判断线段的中点在实际 中点的右边( c a l a b r i a r o s s e t t j ，2 0 0 5 ：d r i v e r v u i l l e u m i e r ，2 0 0 1 ) 。研究发 现，由于大脑半球损伤所造成的空间忽视也能扩展到数字相关任务中。在z o r z i 等人 的一项研究中，他们要求病人说出两个数字间中点位置的数字，如说出数字3 和7 中点 的数字( z o r z ie ta 1 ，2 0 0 2 ) 。结果发现，虽然实验任务和被试的反应均是以非空间 的语言形式呈现的，但是他们对数字的反应仍然偏向右边，即偏向较大的数字。如他 们常常把6 报告为3 和7 的中点( 正确的应是5 ) 。这种数字绩效偏移表明，同视觉呈现的 其它刺激一样，被试忽视了数字序列左边的部分。他们在大脑右半球有损伤但没有忽 视症状的病人中并没有发现这一现象。研究还发现，通过治疗，在消除空间忽视的同 时，也能消除与数字任务相关的忽视( z o r z ieca 1 ，2 0 0 2 ) 。以上结果进一步表明数 字加工和空间加工可能具有一些共同的脑机制。脑成像研究和e r p 研究也发现，数字 加工和空间加工的脑区存在一定重叠，主要在右侧下顶叶皮层部分( d e h a e n e ，2 0 0 3 ： f e i g e n s o ne ta 1 ，2 0 0 4 ) 。 1 2 心理数字线( m e n t a ln u m b e rl i n e ) 为了更好地理解数字加工的机制以及数字加工和空间加工的关系，研究者提出心 理数字线假设( d e h a e n ee ta 1 ，1 9 9 3 ：m o y e r l a n d a u e r ，1 9 6 7 ：r e s t l e ，1 9 7 0 ) 。 心理数字线假设由r e s t l e 等人首先提出， 它是对数字数量的近似值的模拟表征( r e s t l e ， 1 9 7 0 ) 。研究者认为，对某一数字数量的空f b j 表 征是通过将该数字按其数量大小相应地映射到 一条空间线段的不同位置上实现的，小数字表 征在心理数字线的左侧，大数字表征在心理数 字线的右侧，这便称为心理数字线假设( b e r c h 蜒 糕 斟 毒 圉1 1 心理数宇线模型 e la 1 1 9 9 9 ：d e h a e n ee ta 1 ，1 9 9 3 ：f i a s v e r g u t s ，2 0 0 4 ： o y e r l a n d a u e r ， 1 9 6 7 ：r e s t l e ，1 9 7 0 ) 。与物理刺激量和心理感觉量的关系类似，数量信息在心理数 字线上的分布也符合费希纳定律，即数字数量在心理数字线上的表征位置和数字的对 数值成正比( 见图1 1 ) ( d e h a e n e ，2 0 0 3 ；f e i g e n s o ne ta 1 ，2 0 0 4 ) 。数字数量的这 种模拟表征是快速的，非精确的，它是形成各种抽象计算技能( 如代数) 的基础 ( f e i g e n s o ne ta 1 ，2 0 0 4 ) 。 负数的宅闭袤征投其加【：机制的研究 心理数字线假设的主要证据包括三种数字加工效应，它们分别是距离效应 ( d is t a n c ee f f e c t ) 、数量效应( m a g n ir u d ee f f e c t ) 和反应编码的空间数字联合效 应( s p a t i a l n u m e r i c a la s s o c i a i o no fr e s p o n s ec o d e se f f e c t ，简称s n a r c 效应) 。 1 2 1 距离效应 距离效应是指对两个数字进行大小比较时，反应时和错误率均随数字数量间距离 的增加而下降，如比较l 和9 的反应时要显著小于比较8 和9 的反应时( c a m p b e l l 1 9 9 9 ： d e h a e n ee ta 1 ，t 9 9 0 ；m o y e r h a n d a u e r ，1 9 6 7 ) 。研究者不仅在一位数、两位数 的比较中发现距离效应( d e h a e n ee ta 1 ，1 9 9 0 ：r u b i n s t e ne ta 1 ，2 0 0 2 ：z h a n g w a n g ，1 9 9 5 ) ，而且在其它实验材料中也发现了类似现象，如点阵数目比较，线段长度 比较、数字数目或物理大小比较等( b u c k l e y g i l l m a n ，1 9 7 4 ：f i s c h e r ，2 0 0 1 ：p a n s k y a l g o m ，2 0 0 2 ：r u b i n s t e ne ta 1 ，2 0 0 2 ) 。因此，研究者认为，人们先把数字的数量 转换为心理数字线上相应的模拟数量表征，然后对这些模拟的数量表征进行比较。他 们认为，距离效应的根源是数字的数量表征在心理数字线上的重叠。距离较近的数字， 如l 和2 ，它们在一i t , 理数字线上的重叠较多，在数字线上的位置也较近；而距离较远的 数字，如l 和9 ，它们之间的重叠较少，在数字线上的距离也较远( d e h a e n ee ta 1 ，1 9 9 0 g a 儿is t e l g e t m a n ，1 9 9 2 ) 。两个数字在数字线上的距离越远，越容易区分：距离 越近，则越容易混淆，即比较难度越大，从而产生距离效应。 1 2 2 数量效应 数量效应也称问题大小效应( p r o b l e ms i z ee f f e c t ) ，是指在数字相关任务或计 算任务中反应时和错误率均随数字数量的增大而提高的现象( a s h c r a f t ，i 9 9 2 ： b r y s b a e r l ，1 9 9 5 ：b u c k l e y g 1 1 1 m a n ，1 9 7 4 ：f o l t ze ta 1 ，1 9 8 4 ) 。在对两个数 字进行比较时，反应时随两个数字绝对值之和的增大而提高。如对7 和8 做比较判断的 反应时要显著大于比较2 和3 的反应时。研究者认为，当数字被模拟表征到心理数字线 上时，大数字与其邻近数字的间距比小数字与其邻近数字的间距更小，所以与小数字 相比，大数字之间更难分辨，从而产生数量效应( b e r c he ta 1 ，1 9 9 9 ：c a m p b e l l ，1 9 9 9 n u e r ke ta 1 ，2 0 0 4 ：n u e r ke ta 1 2 0 0 1 ) 。 其他研究者采用不同的实验刺激，如阿拉伯数字、文本形式的数字单词、点阵， 两位数等，也均发现了距离效应和数量效应( b u c k l e y g i l l m a n ，1 9 7 4 ：i ) e h a e n ee t a 1 ，1 9 9 0 ：f o lt ze ta 1 ，1 9 8 4 ：h i n r i c h se ta l 。，1 9 8 l ；m o y e r l a n d a u e r ，1 9 6 7 ) ， 负数的空间表征及其加工机制的研究 这表明距离效应和数量效应不因数字符号的不同而改变。 1 2 3s n a r c 效应 s n a r c 效应是指当对数字进行反应时，对于较小的数字，按左侧键的反应比按右 侧键的反应更快；而对于较大的数字，按右侧键的反应比按左侧键的反应更快 ( d e h a e n ee za 1 ，1 9 9 3 ) 。s n a r c 效应的现象最初是由d e h a e n e 等人在两位数字比较的 研究中发现的。他们要求被试判断呈现的一个数字是大于6 5 还是小于6 5 ，并分剐按 左侧的键和右侧的键做出反应( d e h a e n ee ta 1 ，1 9 9 0 ) 。一半被试按左侧的键对小数 字做出判断，按右侧的键对大数字做出判断；而另一半被试做相反的反应，即按左侧 的键对大数字做出判断，按右侧的键对小数字做出判断。结果发现，与后半被试相 比，前一半被试的反应速度更快，错误率也更低。但他们并未对该现象做出解释。随 后，d e h a e n e 等人又采用数字奇偶判断任务和被试者内设计对该现象进行直接探讨 ( d e h a e n ee ta 1 ，1 9 9 3 ) 。在他们的实验中，所有被试均在一半试验中对奇数做按左 侧键的反应，对偶数做按右侧键的反应；另一半试验中则将按键反应关系倒转。结果 发现，无论所呈现的数字是奇数还是偶数，对于小数字，按左侧键的反应比按右侧键 的反应更快：对于大数字，按右侧键的反应比按左侧键的反应更快。据此他们认为， 虽然数字奇偶判断和数量信息无关，但数量的空间表征仍被自动激活。出于数量小的 数字表征在心理数字线的左侧，数量大的数字表征在心理数字线的右侧，所以出现对 于小数字，按左侧键的反应更快：对于大数字，则按右侧键反应更快的现象。他们把 该现象命名为s n a r c 效应。 随后，研究者不仅在阿拉伯数字中获得s n a r c 效应，在其它数字符号中，如以文 本或语音呈现的法语或英语数字单词，罗马数字符号等，也获得s n a r c 效应( n u e r ke t a l ，2 0 0 4 ：n u e r k ，w e g e re ta 1 ，2 0 0 5 ) 。 研究者还发现，s n a r c 效应并不是由于左右手和左右按键反应的联合造成的，而 是体现了数字表征和空间关系的内在联系。d e h a e n e 等人的研究发现，当被试全部都 为左利手时，或当被试双手交叉进行反应时，均末出现反转的s n a r c 效应。即对于小 数字，仍然是按左侧的键反应更快；对于大数字，仍是按右侧的键反应更快( b e h a e n e e ta 1 ，1 9 9 3 ) 。f i s c h e r 等人以眼跳反应为指标也得出了类似的结果，即对于小数字， 眼跳至左侧的潜伏期更短；对于大数字，日艮跳至右侧的潜伏期更短( f i s c h e re ta 1 ， 2 0 0 4 ：s c h w a r z k e u s ，2 0 0 4 ) 。 负数的字同表征及其加机制的研究 s n a r c 效应表明，数字数量在心理数字线上的空间编码具有定的方向，即左侧 按键反应较快的数字( 小数字) 被表征在心理数字线的左侧，右侧按键反应较快的数 字( 大数字) 被表征在心理数字线的右侧，因而它常被用于检验数字在心理数字线上 表征的方向( b a c h t o l de ta 1 ，1 9 9 8 ：f is c h e r ，2 0 0 3 a ；n u e r ke ta 1 ，2 0 0 4 ：s c h w a r z k e u s 2 0 0 4 ) 。 1 3 负数的空间表征 有研究发现，s n a r c 效应受呈现数字的范围的影响( b e h a e n ee ta 1 ，1 9 9 3 ：g e v e r s l a m m e r t y n ，2 0 0 5 ) 。d e h a e n e 等人采用两种有重叠的数字范围对此问题进行研究。 一组实验中要求被试对0 5 的数字做奇偶判断，另一组要求对4 9 的数字做奇偶判 断。结果发现，在第一组实验中，数字4 和5 是大数，因而按右侧键的反应比左侧的快； 在第二组实验中，4 和5 是小数，因而按左侧键的反应比右侧的快。这一结果表明，数 字在一山理数字线上的空间表征位置并不是固定不变的，而是基于浚数字在当前数字范 围中的相对数量大小。 如果数字在心理数字线上的空间编码是基于相对数量，那么心理数字线是否能延 伸至负数昵? 目前，数字空间心理表征的研究大多集中于正数，面对负数在心理数字 线上的空间表征缺乏系统的研究。而且，仅有数项研究的结论也并不一致。对于负数 的空间表征主要存在两种相互对立的理论( f i s c h e r ，2 0 0 3 a ) ，即系统进化论假说 ( p h y l o g e n e t i ch y p o t h e s i s ) 和个体发展论假说( o n t o g e n e t i eh y p o t h e s i s ) 。 1 3 1 系统进化论假说 系统进化论假说认为，心理数字线仅包含正数的心理表征( d e h a e n e ，2 0 0 1 ： f e i g e n s o ne ta 1 2 0 0 4 ；f i s c h e r ，2 0 0 3 a ) 。对于负数来说，仅对负数的数字部分 进行空蚓表征，而负数的符号则不可能在心理数字线上进行空间表征，它也不会影响 心理数字线的方向( n u e r ke ta 1 ，2 0 0 4 ) 。所以，负数按照其绝对值的大小从左至右 地模拟表征在心理数字线上。如对于一l 和一9 来说，一1 衰征在心理数字线的左侧， 9 表征在心理数字线的右侧。 系统进化论假说的依据是“数字感”( n u m b e rs e n s e ) 的存在( f i s c h e r ，2 0 0 3 a ) 。 “数字感”是指人们快速理解、估计和操作数字数量的能力( d e h a e n e ，2 0 0 1 ) 。同常 生活中，大多数人都有比较强烈的数字感。如我们可以快速判断9 比5 大、3 在2 和4 的 负数的宅间表征发其加= 机制的研究 中间、1 2 + 1 5 ； 9 6 不相等，而不需要反省我们是如何得出这些结论的。所有这些关于 数字的基本能力或直觉都被称为“数字感”。研究表明，成人、婴儿、灵长类、老鼠 以及其它许多物种拥有类似的“数字感”，如分辨和列举物体数目的能力。因而该假 说认为人们对正数的“数字感”是先天的，通过物种进化和遗传得来的( f e i g e n s o ne t a 1 ，2 0 0 4 ：f is e h e r ，2 0 0 3 a ) ，而负数的概念是人们后天学习得来的。因而，负数不 可能像正数一样按照一定的空间分布独立地表征在心理数字线上，负数的表征依赖于 征数的空间表征，符号不会对它们在心理数字线上的空间表征造成任何影响。 基于上述假设，系统进化论假说预测，对负数进行加工时，对于绝对值较小的负 数( 如一1 ) 按左侧的键反应更快；对于绝对值较大的负数( 如一9 ) 按右侧的键反应 更快。该预测得到一些研究结果的支持。n u e r k 等人要求被试对一9 o 的数字做奇偶判 断，并用双手做出按键反应( n u e r ke la 1 ，2 0 0 4 ) 。当对反应时和错误率进行方差分 析时发现，错误率的s n a r c 效应边缘性显著：反应时不显著。当对二者进行回归分析 时发现，反应时的s n a r c 效应边缘性显著，错误率的s n a r c 效应显著。而且，s n a r c 效 应的方向均由负数的绝对值大小决定的，即对绝对值较小的数字，按左侧键的反应比 右侧的快；对绝对值较大的数字，按右侧键的反应比左侧的快( n u e r ke ta 1 ，2 0 0 4 ) 。 f is c h e r 等人的部分研究也得出类似结果( 实验1 ) ( f i s c h e r r o t t m a n n ，2 0 0 5 ) 。当 要求被试用双手对一9 o 的数字做奇偶判断时，s n a r c 效应的方向也受负数的绝对值 大小的影响。同时，当要求被试对一4 5 的数字做奇偶判断时，反应键和数字数量有 显著的交互作用。而且，从一4 o 和从o 5 两段数字s n a r c 效应的方向均受数字绝对 值大小的影响。对于绝对值较小的数字，如1 、一2 、i $ n 2 等按左侧键的反应均较快； 对于绝对僮较大的数字，如一3 、一4 、4 和5 等按右侧键的反应均较快。这些结果均与 系统进化论假说的预测相符合。 1 3 2 个体发展论假说 与系统进化论假说相反，个体发展论假说认为数字在心理数字线上的表征既包括 f 数部分，又包括负数部分( f f s