（发展与教育心理学专业论文）一位阿拉伯数字的空间表征及snarc效应的研究.pdf

一位阿拉伯数字的空间表征及s n a r c 效应的研究中文提要 一位阿拉伯数字的空间表征及s n a r c 效应的研究 中文摘要 数字的加工机制及其空间表征方式一直是认知心理学和认知神经科学研究的热 点问题。关于数字水平方向空间表征研究已取得很大进展，但对于数字垂直方向空间 表征研究缺乏充分的实验证据，已有实验范式均没有排除反应键及左右手对s n a r c 效应的影响。针对上述问题，本研究采用快速数字大小判断单键反应范式，分别探讨 水平方向及垂直方向的s n a r c 效应及数字的距离效应，以进一步加深对数字空间表征 问题的理解。 本研究包括两个实验。实验一分为两组实验，第一组的任务是判断比5 大的数字 并作出反应，第二组的任务是判断比5 小的数字并作出反应。数字随机出现在左右的 方框中。每位被试需参加两组实验。实验二与实验一任务相同，数字随机出现在上下 的方框中。 本研究得到的主要结论： 1 在水平方向存在着s n a r c 效应，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。 2 在垂直方向存在着s n a r c 效应，小数字表征在心理数字线的下方，大数字表 征在心理数字线的上方。 3 用快速大小判断单键反应的实验范式研究s n a r c 效应是有效的 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 作者：周爽 指导教师：何华 r e s e a r c h0 1 1t h es p a t i a lr e p r e s e n t a t i o no f o n e - d i g i t a r a b i cn u m b e r sa n dt h es n a r c 一弓墅塑 a b s t r a c t r e s e a r c ho nt h es p a t i a lr e p r e s e n t a t i o no fo n e - - d i g i t a r a b i cn u m b e r sa n dt h es n a r ce f f e c t 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 fn 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 ft h e i n v e s t i g a t i o no 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 h t o p i c s a l t h o u g hl 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 fn u m b e r si n h o r i z o n t a lo r i e n t a t i o n ，s t u d i e sw h i c hf o c u s e do nt h es 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 si n v e r t i c a lo r i e n t a t i o nw 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 st h e n e g a t i v ee f f e c t so fl e f ta n dr i g h th a n d s ，a n dt h ei m p r o p e rw a yo fr e s p o n s e a d d r e s s i n g i t s e l ft ot 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 ej u d g m e n t a n do n es i n g l er e s p o n s ep 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 n t h es t u d yi n c l u d e dt w oe x p e r i m e n t s t h ef a s te x p e r i m e n tw a ss e p a r a t e di n t ot w o p a r t s a s s i g n m e n to f t h ef i r s tp a r tw a st oj u d g et h en u m b e r sw h i c hw e r eg r e a t e rt h a nf i v e t h eo t h e rp a r tw a st oj u d g ew h i c hw e r es m a l l e rt h a nf i v e n u m b e r sa p p e a r e di nt h el e r a n dr i g h tb l o c k sa tr a n d o m e v e r yp a r t i c i p a t e sw e r ef o r c e dt oa t t e n dt h et w op a r t so ft h e e x p e r i m e n t a s s i g n m e n to f t h es e c o n de x p e r i m e n tw a st h es a m ea st h ef i r s to n e ；t h eo n l y d i f f e r e n c ew a st h a tt h en u m b e r sa p p e a r e di nt h ea b o v ea n db e l o wb l o c k sa tr a n d o m t h em a i nf i n d i n g so ft h i ss t u d ya sf o l l o w s ： 1 t h es n a r ce f f e c to nt h e h o r i z o n t a lo r i e n t a t i o na p p e a r e da n dt h a ts m a l la n dl a r g e n u m b e r sw e r er e s p e c t i v e l yr e p r e s e n t e dt ot h el e f ta n dr i g h ts i d e so ft h em e n t a l n u m b e rl i n e 2 t h es n a r ce f f e c to nt h ev e r t i c a lo r i e n t a t i o na p p e a r e da n dt h a ts m a l la n dl a r g e n u m b e r sw e r er e s p e c t i v e l yr e p r e s e n t e dt ot h eb e l o wa n da b o v es i d e so ft h em e n t a l n u m b e rl i n e 3 i ti se f f e c t i v et os t u d yt h es n a r ce f f e c tu s i n gt h es p e e d e dm a g n i t u d ej u d g m e n t a n do n es i n g l er e s p o n s ep a r a d i g m k e y w o r d ：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 c e f f e c t ；d i s t a n c ee f f e c t w r i t t e nb yz h o us h u a n g s u p e r v i s e db yh eh u a 苏州大学学位论文独创性声明及使用授权声明 学位论文独创性声明 本人郑重声魂：所提交的学位论文是本人在导师豹指导下，独立 进行研究工作所取得豹成果。除文孛已经注骧孳| 用的内容外，本论文 不含其他个人或集体已经发表或撰写过的磷究成果，也不含茭获褥苏 州大学或其它教育机构的学位证书丽使用过的材料尊对本文的研究作 出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本 声明的法律责任。 研究生签名：互k e t 学位论文使用授权声瞬 苏州大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、清华大学论 文合作部、中国社科院文献信息情报中心有权保留本人所送交学位论 文的复印件和电予文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论 文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的 保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文脖 全部或部分内容。论文姆公布( 包括刊登) 授权苏辩大学学位办办理尊 研究生签名：歉e t 导舞签名：二毕e t 期： 一位阿拉伯数字的空间表征及s n a r c 效应的研究 l 前言 1 前言 数字加工是人类最重要的认知功能之一，也是认知心理学研究中的热点问题。对 于数字加工的研究主要包括：数字认知发展( d e v e l o p m e n to fn u m e r i c a lc o g n i t 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 n ，2 0 0 2 ) 、多位数的加工过程( d e h a e n e ，1 9 9 0 ； h i n r i c h s ，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 e ， 1 9 9 3 ；f i a s & v e r g u t s ，2 0 0 4 ；g m t o n ，1 8 8 1 ；n u e r k & w o o d ，2 0 0 5 ) 、数字加工的脑机制 ( g o b e l ，2 0 0 1 ；l a v i d o r , 2 0 0 4 ；z o r z i ，2 0 0 2 ) 等。 研究数字数量的空间表征有利于我们更好地理解数字的加工过程。目前大部分研 究集中在对水平方向的空间表征的研究，而对于数字垂直方向的空间表征研究甚少， 而且这些研究中还存在结果不一致、研究范式使用不当等问题。针对以上问题，本研 究采用快速数字大小判断范式，对一位阿拉伯数字的空间表征及s n a r c 效应进行探 讨。 1 1 数字加工的研究 1 i i 数字：j n r 的概念 数字加工( n u m e r i c , a tp r o c e s s i n g ) 指个体加工数字刺激，形成相应的数字心理表 征，并运用其进行相应的数字认知加工，如数量比较、数字运算的过程。 1 1 2 数字加工的实验效应 1 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1 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 d l ，1 9 9 9 ； d e h a e n e ，1 9 9 0 ；m o y e r & l a n d a u e r , 1 9 9 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 e ，1 9 9 0 ；r u b i n s t e n ，2 0 0 2 ；z h a n g & w a n g ，1 9 9 5 ) ，而且在其他实验材料 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 1 一位阿拉伯数字的空间表征及s n a r c 效应的研究l 前言 ( 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 n ，2 0 0 2 ) 。 1 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加而提高的现象( a s h c r a f t ，1 9 9 2 ；b r y s b a e r t , 1 9 9 5 ；b u c l d e y g i l l m a n ，1 9 7 4 ；f o l t z ，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。 1 1 2 3s n a r c 效应 d e h a e n e ( 1 9 9 0 ) 等首先发现了数字大小与两侧手反应速度的关系，并把这种效 应称为空间一数字的反应编码联合( s p a t i a ln u m e r i c a la s s o c i a t i o no fr e s p o n s ec o d e s ， 简称s 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 e ，1 9 9 0 ) 。 s n a r c 效应的现象是由d e h a e n e ( 1 9 9 0 ) 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 ，并分别按左侧的键和右侧 的键作出反应。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，与后一半被试相比，前一半被试的反应速度更快，错误率 也更低( d e h a e n e ，19 9 0 ) 。 随后，d e h a e n e ( 1 9 9 3 ) 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。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( d e h a e n e ，1 9 9 3 ) 。 1 1 2 4 符号效应 数字加工的研究表明，不同的数字符号系统，尤其是以语音为基础的口头文字和 以视觉图形为基础的阿拉伯数字，在加工过程中有着很大的区别。一般而言，各种口 语方式的单词数字符号的绩效都比视觉形式的阿拉伯数字符号的绩效逊色( p i n e l ， 2 一位阿拉伯数字的空间表征及s n a r c 效应的研究1 前言 d e h a e n e & r i v i e r e ，2 0 0 1 ) ，这就是所谓的数字符号效应。这一效应说明对数字可能存 在多种不同的表征方式，这些表征方式之间存在质的差异。 1 1 3 心理数字线 心理数字线( m e n t a ln u m b e rl i n e ) 假设由r e s t l e 等人首先提出，它是对数字数量 近似值的模拟表征。研究者认为，对某一个数字数量的空间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 t h ，1 9 9 9 ； d e h a e n e ，1 9 9 3 ；f i a s v e r g u t s ，2 0 0 4 ；m o y e r l a n d a u e r , 1 9 9 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相似，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 ) ( d e h a e n e ，2 0 0 3 ；f e i g e n s o n ，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的基础。 图1 心理数字线模型 心理数字线的发现在心理表征层次上支持了数字的空间分布特征。d e h a e n e ( 1 9 9 3 ) 等发现数字的空间编码方式并不是固定不变的，数字在心理数字线上的表征具有相当 程度的弹性。根据当前任务的需求，心理数字线可以进行动态调整，d e h a e n e ( 1 9 9 3 ) 采用数字奇偶判断研究了加工阿拉伯数字0 - 9 所产生的空间效应，他把数字分为旷5 和矿9 两种范围，结果发现如果把数字4 和5 放在旷5 系列中，右手反应要比左手反 应快，但是当放到4 9 的系列中时出现相反的情况( d e h a e n e ，b o s s i n i & g i r a u x ，1 9 9 3 ) 。 这说明心理数字线可以按照当前任务的具体要求进行动态调整。这种动态性还表现在 不仅个位整数可以被表征在心理线上，多位数甚至负数同样可以被心理数字线所表示 3 一位阿拉伯数字的空间表征及s n a r c 效应的研究l 前言 ( n u e r k , w i l l m e s f i a s ，2 0 0 5 ；f i s c h e r & r o t t m a r m ，2 0 0 5 ) 。此外，s c h w a r z 和k e u s ( 2 0 0 4 ) 的实验结果显示，除了存在水平方向的心理线外，还存在垂直走向的心理线， 在这条垂直走向的心理线上大数位于上方小数位于下方，这就让人想到数字的空间表 征可能存在着二维空间的心理表征图( i n t e r n a ln u m b e rm a p ) 而不是有一仅有一条理 数字线；或者存在两条不同的心理数字线，根据任务要求的不同进行灵活的调整。 数字大小在心理数字线上的空间表征可以被自动激活，比如要求被试对数字进行 奇偶判断，虽然这和大小无关，但仍会出现s n a r c 效应，这表明数字的大小表征可 以被自动激活并按照大小顺序排列在从左到右的心理数字线上。例如，当要求被试对 一系列由红色“x 组成的线段进行对分时( c a l a b r i a & r o s s e t t i ，2 0 0 5 ) ，他们能够准 确划分；然而当线段改为由英文数字单词“t w o 和“n i n e ”构成时，被试给出的中 分点会分别偏向中心的左侧和右侧，这说明虽然数字大小和目标任务无关，它在心理 数字线上的空间位置表征还是被自动激活，引起空间注意的偏转，造成错误判断。 数字s t r o o p 实验表明，当要求被试判断两个数字的物理大小时，尽管要求被试 忽略数字的大小，数字大小信息还是会对其物理大小判断产生干扰( n u e r k , b a u e r k r u m m e n a c h e r , 2 0 0 5 ) 。但有人认为数字s t r o o p 干扰实验不能充分说明数字大小表征 的自动性，因为数字量的大小和其物理大小属于同一客体的不同属性，在进行物理大 小判断时，数量大小信息可能已经得到了一定程度的加工。为此，f i a s ( 2 0 0 1 ) 等改进 了实验范式，一个实验中他们把数字作为无关的背景刺激，要求被试判断置于数字上 的目标图形的方位，结果仍然出现了s n a r c 效应，这说明虽然数字大小是无关任务， 它的空间表征还是被自动激活并影响了对目标任务的判断，心理数字线在激活上的自 动性和动态性，迸一步说明了数字空间加工的普遍性和灵活性。 综合上述研究，s n a r c 效应的发现使人们相信数字和空间关联的存在，数字的 这种空间特性还具有相当的稳定性，它不受刺激呈现条件和反应类型的影响，只要实 验中存在和数字大小有关的信息，这些数字的空间表征就会被自动激活；心理数字线 的发现进一步支持了数字在心理空间上的分布特征，大小数是按照空间关系组成一条 心理数字线，只要反应手的空间信息和数字大小在心理数字线上的空间信息一致，空 间的相互作用是一种自动灵活的过程。 。 1 1 3 1 用心理数字线假设解释距离效应 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 4 一位阿拉伯数字的空间表征及s n a r c 效应的研究 l 前言 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1 和2 ，它们在心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1 和9 ，它们之间的重叠较少，在 数字线的距离也较远。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。 i i 3 2 用心理数字线假设解释数量效应 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。 1 1 3 3 用心理数字线假设解释s n a r c 效应 由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，则按右键反应更快 的现象。 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一定的方向，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。 1 1 4 三联体模型 研究者在心理数字线的假设的基础上又提出了三联体模型来解释数字加工的过 程和机制。由d e h a e n e l 9 9 5 年提出来的三联体模型，基于3 编码：听觉口语编码、视 觉数字形式、近似的数量表征的模块化数字系统。第一种编码专门负责口语的输入和 输出、计数以及记忆中的加法和乘法知识的提取。这一种模型认为加法和乘法问题是 储存在记忆中的口语信息，而视觉的阿拉伯数字形式则是参与了阿拉伯数字的操作， 近似的数量表征描述了一个数字的量并在比较和求近似值时起到作用( d e h a e n e ， b o s s i n i & g i r a u x ，1 9 9 3 ) 。 联体模型基于以下3 点基本假设( g r o e n & p a r k m a n ，1 9 7 2 ) ：数字信息以3 种 形式进行加工：一种是近似于数量的表征，此时数字以数字线上的活性分布来代表； 5 一位阿拉伯数字的空间表征及s n a r c 效应的研究 1 前言 一种是口语方式，数字以单词串来表达( 如t h i r t y s e v e n ) ：另一种是视觉的阿拉伯数 字形式的表征，数字以一串数字来表达( 如3 7 ) 。信息可以直接由一种形式的编 码转换成另一种形式，如可以将一个阿拉伯数字转换成相对应的数字单词( 如从3 到 t h r e e ) ，而不需要经过数量3 的语义表达阶段。正是这一假设使三联体模型不同于其 它的数字加工模块性模型而更符合词语加工的多路径模型。假设每一个数字加工 任务都基于一套固定的输入和输出编码。例如，假设数字比较是依靠数字在数字线上 的数量编码来进行的，乘法表是储存在记忆中的由单词串表达的数字之间的语言联 系；减法，主要依靠数量表达储存到记忆中去，而不是依靠机械语言学习。多位数运 算则使用视觉的阿拉伯数字编码和空间展开的数字排列表达来进行。 三联体模型很好的解释了符号效应，它对心理数字线的假设做了很好的补充。据 此心理数字线假设针对的是第一种数字编码系统即一个近似的数量表征的模块化数 字系统。 1 2 数字加工与空间的关系 数字的出现是基于人类对计算数目的需要，自从产生以来，数字在人类的生活中 扮演着越来越重要的角色。数字能表达出环境提供给人的精确信息。人们不仅在计算 物体数目时需要借助数字，传达空间和时间信息同是一种脱离物体的纯数字符号加 工，不需要空间信息的参与，但事实表明数字和空间存在紧密的关系，数字加工离不 开各种各样的客体，而每一客体都有空间分布上的特性，这些抽象于物体之上的数字 概念自然与空间信息密切相关。另外，在学校教育中发现，那些数学成绩好的学生都 具备很好的空间想象和空间思维能力；很多伟大的数学家在不同的场合都提到视觉空 间表象对他们的数学思维所起到的重要作用。这些事实说明数字编码和空间信息加工 之间存在着某种关联。直到1 8 8 0 年g a l t o n 在( n a t u r e ) ) 发表文章才明确提出数字具 有空间特性。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( g a l 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 ( 2 0 0 5 ) 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( n u m b e r f o r m ) ( h u b b a r d ，p i a z z a ，p i n e l & d e h a e n e ，2 0 0 5 ) 。他们还发现，数字形状可以同视觉 6 一位阿拉伯数字的空间表征及s n a r c 效应的研究1 前言 物体一样进行心理表征，并能进行一定的操作，如心理旋转或缩放。基于以上结果， 他们认为，数字形状就是一种数字一空间联觉，即把数字表征为一条空间中连续的、 对大数字进行压缩的线。 1 2 1 数字加工对空间注意的影响 在2 0 0 3 年6 月的( ( n a t u r en e u r o s c i e n c e 上，h s c h e r ( 2 0 0 3 ) 等人报道了一个实 验。在这个实验中，数字先呈现在视野中央，随后在视野左右两侧呈现一个无意义方 块，被试的任务是对无意义方块的出现作反应。实验结果表明，尽管没有要求被试对 数字作任何反应，数字的呈现还是会影响随后被试对两侧视野的空间注意加工。当数 字是小数时( 1 ，2 ) ，被试对左侧视野方块的反应速度加快；而当数字是大数时( 8 ，9 ) ， 被试对右侧视野方块的反应速度加快。他们指出，当数字为无关刺激时，仅仅注视数 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，而对大数字进行加工会导致空间注意向右侧 视野转移( b u l l ，m a r s c h a r k & b l a t t o - v a u g e ，2 0 0 5 ) 。 1 2 2 数字加工对空间任务绩效的影响 h s c h e r ( 2 0 0 1 ) 的实验要求被试标出数字串的中点。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。他认为，虽然数字的数量信息与当前任务无关，但数字 数量的空间表征仍被自动激活，继而影响了空间反应绩效( h s c h e r , 2 0 0 1 ) 。有研究者 用由其它数字单词组成的单词串进行实验，也发现了类似的结果。 1 3 数字的空间表征研究 数字的空间表征研究主要围绕心理数字线( m e n t a ln u m b e rl i n e ) 假设展开。该假 设认为，数字数量的空间表征是通过将该数字按其数量大小相应地映射到条空间线 段的不同位置上实现的( d e h a e n e ，b o s s i n i & g i r a u x ，1 9 9 3 ；m o y c r ，& l a n d a u e r , 1 9 6 7 ； r e s t l e ，1 9 7 0 ) 。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。d e h a e n e ( 1 9 9 3 ) 等人发现的s n a r c 效应是心理数字线假设有力的实验 7 位阿投健数字鳇空愆表经及s n a r c 效应的研究l 蘸言 证据。 在d c h a c n e 等人早期的实验中，让被试按键对奇数和偶数加以区分，结果发现无 论是奇数还是偶数，较小的数字总是左手反应得比右手快，而较大的数字却相反，右 手反应得比左手快。据此他认为左手反应与小数字和右手反应与大数字之间存在着刺 激一反应相容性的对应关系( d e h a e n e , b o s s i n i & g i r a u x ，1 9 9 3 ) 。 研究者还发现，s n a r c 效应并不是壶于左右手和左右按键反应的联合造成的， 而是体现了数字袭征秘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 都为左剩手时，或当被试双手交叉进行反应时，均未出现反转的s n a r c 效应。即对 于小数字，仍然是按左侧键反应更快；对于大数字，仍是按右侧键反应更快( d e h a e n e ， b o s s i n i g i r a u x , 1 9 9 3 ) 。 在b u l l 等人的实验中也获得了类似的结采。实验中向被试呈现一个0 - - 9 之间的 阿拉伯数字，要求被试通过分剐按压鼠标的左键或右键判断该数字是否大于5 。结果 发现，对于小于5 的数字，按左键的反应较抉；对于大子5 的数字，则按右键反应较 快( b u l l ，m a r s c h a r k & b l 踟一v a 珏，2 0 0 5 ) 。 s c h w a r d z ( 2 0 0 6 ) 等人以眼跳潜伏期为反应指标，要求被试对数字进行奇偶判断。 结果发现，对于小数字，眼跳至左侧的潜伏期更短；对于大数字，眼跳至右侧的潜伏 期更短。他们的眼动实验还发现，对小数字，眼跳至下方的潜伏期较短；而对大数字， 眼跳至上方潜伏期较短，即在垂直方向也存在s n a r c 效应。他们推测，在垂直方向上 可能也存在着自下而上的心理数字线，小数字表征在心理数字线的下方，大数字则表 征在上方( s c h w a r z & k e u s ，2 0 0 4 ) 。 综上所述，可以认为，垂直方向和水平方向一样可能存在着心理数字线。在数字 加工任务中，会自动激活数字数量水平和垂直方向的空间表征，进而影响数字加工任 务的绩效。 1 4 数字编码的发生阶段 对于数字空间编码发生阶段的探讨，可以更直接的展示出空间信息参与数字编码 的具体进程，从而有利于清晰的认识数字和空闻相互作用的过程和本质。这主要是通 过探讨s n a r c 效应豹发生过程来实现的。关于s n a r c 效应的发生阶段有不阊的看 整两楚穆数字的空鹅袭征及s n a r c 效应的研究1 翦富 法，d e h a e n e ( 1 9 9 3 ) 和t l a u k a ( 2 2 ) 等发现s n a r c 效应是独立于后期的反应阶 段，他们认为s n a r c 效应发生在早期的刺激呈现阶段。近两年来另有一些研究者提 出和d e h a e n e 等不一致的观点，他们发现s n a r c 效应并不出现在早期的刺激呈现阶 段，而是出现在和反应相关的晚期阶段( k e u s & s c h w a r z ，2 0 0 5 ) 。那么数字的空间编 码到底起源于哪个阶段? 是呈现刺激的早期阶段还是与反应相关的晚期阶段? 如果 是晚期阶段的话，那么具体是反应的哪个阶段昵? 1 4 1 行为研究 持s n a r c 效应早期起源论的研究者认为，在刺激呈现阶段，数字出现的空间位 置和数字大小在心理数字线上的空间位置共网引起了s n a r c 效应，与采用何种反应 方式无关。t l a u k a ( 2 0 0 2 ) 发现数字出现位置的不同会影响s n a r c 效应，当数字的出 现位置和其在心理数字线上的位置一致时被试的判断速度加快，比如被试对左侧视野 中小数的反应速度要快子右侧视野中的小数，因为出现在左侧视野中的小数和小数在 心理数字线上的空闯经置是一致的，这会加快反应；而如果小数出现在右侧的话就与 心理数字线的空趣走高招反，这会使反应延长；此辨，研究者还发现改交反应方式翻 类型并不影响s n a r c 效应的出现，这些结果让t l a u k a ( 2 0 0 2 ) 等得也s n a r c 效应起 源于早期知觉阶段的结论。与此相反，晚期起源论的研究者认为，数字大小在心理数 字线上的心理表征位置和反应手的位置共同决定了s n a r c 效应的出现与否，它与数 字刺激出现的方位无关。 最近凡年的行为研究结果( k e u s & s c h w a r z ，2 0 0 5 ；g e v e r s ，r a t i n c k x & d e h a e n e 猢5 ) 大部分都支持s n a r c 效应出现在反应阶段的假说，但是这些研究在操纵变量 方面都有自己的不足，要么刺激出现在同一个位置上，要么采用的反应方式相同，缺 少在同一实验中将刺激位置和反应位置综合起来考虑的研究。鉴于这些不足，k e u s 和s c h w a r z ( 2 0 0 4 ) 改进了实验程序，他们对比了数字出现在中央和单侧两种条件， 同时也比较了用手和语言进行反应的效果。结果发现在单侧数字一双手反应的实验 中，没有出现数字大小和数字出现位置间的交互作用( t l a u k a 把刺激出现位置和数 字大小阅的一致性关系称为靠类似s n a r c 效应挣，以区嗣s n a r c 效应) ，却出现 了数字大小和反疲手位置闯的交互作用，郎s 姒r c 效瘦。这表明数字的出现位置并 9 一位阿拉伯数字的空间表征及s n a r c 效应的研究l 前言 不影响其空间表征的形成过程，也说明s n a r c 效应至少不是出现在早期的刺激呈现 阶段，而是和反应相关的晚期阶段。那么具体是反应的选择阶段还是反应的执行阶段 呢? s c h w a r z 和k e u s ( 2 0 0 4 ) 对此进行了验证。鉴于双手水平方向反应和数字大小 存在很强关联，他们采用眼动来代替双手进行反应，并对比了两种反应方式。如果确 实是由于反应手和数字的关联导致了s n a r c 效应，那么在使用眼动反应的实验中就 不该出现s n a r c 效应，结果却发现，眼动的反应时和错误率都表现出标准的s n a r c 效应。这说明s n a r c 效应是出现在刺激呈现后的知觉表征阶段( 与反应相关的早期 选择阶段) 而不是最后的反应执行阶段。 从时间进程方面，f i s c h e r 等( 2 0 0 3 ) 发现数字空间表征的自动激活会影响空间 注意的转移，但这必须是在刺激呈现后的4 0 0 7 5 0 m s ，当延迟期短于4 0 0 m s 或者超 过1 0 0 0 m s 时，注意转移效果消失。这进步说明数字对空间信息发生作用的时间进 程既不是在刺激知觉阶段，也不是最后的反应执行阶段，而是处在中间的反应选择阶 段。 1 4 2 电生理研究 行为研究只能借助于间接方法对s n a r c 效应的发生阶段进行推测，所以它只能 够大致说明s n a r c 效应的发生阶段，要想更精确的定位s n a r c 效应，就需要借助 电生理的研究方法。电生理方法通常在被试进行数字加工的同时记录并比较不同时间 段的脑电活动，这样不仅能够确定s n a r c 效应是否发生在反应相关的阶段，而且能 够直接确定它是起源于反应选择阶段还是反应执行阶段。k e u s 等( 2 0 0 4 ) 采用双手 反应的方式，要求被试判断数字奇偶性的同时记录头皮相关点的e e g ( k e u s ，j e n k s ， s c h w a r z ，2 0 0 5 ) 。锁定于反应的e r p s 显示，头皮记录点c z 和p z 出现显著的s n a r c 效应，它在反应之前的3 8 0 m s 出现，持续1 4 0 m s 左右；锁定于刺激的e r p s 显示，在 记录点c z 和f z 数字大小和反应手之间没有显著交互作用( k e u s 认为锁向刺激的 e p o c h s 平均更好地反映了与刺激相关的效应；锁向于反应的e p o c h s 平均更好地反映 了和反应相关的效应) ，这说明刺激引起的电位平均没能引起s n a r c 效应。另外， 为进一步确定s n a r c 效应是发生在反应选择阶段还是准备或执行阶段，k e u s ( 2 0 0 5 ) 根据s n a r c 一致或不一致条件( 即出现标准的s n a r c 效应还是倒置的s n a r c 效 1 0 一位阿拉伯数字的空间表征及s n a r c 效应的研究l 前言 应) ，研究了侧准备电位( l a t e r a l i z e dr e a d i n e s sp o t e n t i a l ：l p p ) 侧准备电位能反映出反 应的准备和执行情况。他们在执行阶段前的3 8 0 m s 发现了s n a r c 效应，反应准备通 常在反应执行前的2 0 0 m s 出现，这说明s n a r c 效应的出现阶段应该在反应准备和执 行之前。g e v e r s 等采用l r p 和p 3 0 0 双重指标所得的结果( g e v e r s ，r a t i n c k x ，d eb a e n e ， 2 0 0 6 ) 和k e u s 的相一致，他们发现无论是s n a r c 一致还是不一致条件，p 3 0 0 的峰值 并没有显著差别，锁向反应的l p r 显示，无论是s n a r c 一致还是不一致，两种条 件下的起始潜伏期( o n s e tl a t e n c i e s ) 都是在反应前的1 4 0 m s 左右，这正好对应反应 选择阶段，但是他们在对s n a r c 效应的解释却不相同，k e u s ( 2 0 0 5 ) 等采用斯腾伯 格提出的加因素逻辑( a d d i t i v ef a c t o ri o g i c ：a f ml o g i c ) ，认为从刺激呈现到反应遵循 的是一种单路线加工方式，而g e v e r s ( 2 0 0 6 ) 在最近的几个相关研究中都采用双路线 平行加工来解释s n a r c 效应，双路线是建立在k o r n b l u m ( 1 9 9 0 ) 提出的维度重叠理 论( d i m e n s i o n a lo v e r l a pt h e o r i e s ) 基础之上的。就s n a r c 效应来讲，数字大小和反 应方位之间存在维度重叠，它们都涉及一个空间维度，o e v e r s ( 2 0 0 6 ) 认为数字大小 加工是一条快速的无条件线路，除此之外还有一条以任务需求为基础的慢速有条件线 路，如果这两条线路能在同一个反应上会聚，作出的反应就会加快；相反，如果两条 路线对应于不同的反应，加工会延长。 综合上述研究，近来的行为研究告诉人们s n a r c 效应出现在反应相关的晚期阶 段，电生理研究结果又进一步把数字和空间的交互作用定位在晚期的反应选择阶段， 而且数字的这种空间特性是独立于刺激的呈现形式和反应器的类型，所以在采用交叉 手或眼睛进行反应的实验中仍然发现了s n a r c 效应。t l a u k a ( 2 0 0 2 ) 之所以发现 s n a r c 效应发生在刺激呈现阶段，可能是因为他的实验条件不够充分，他只采用了 1 0 0 和9 0 0 两个数字，这很难具有说服力。另外双路线理论对s n a r c 效应发生过程 的解释能很好体现空间信息在数字加工过程中所充当的作用，无条件线路和数字大小 信息的自动激活相吻合，所以建立在维度重叠理论基础之上的双路线加工比以加因素 为逻辑的单线路能更好地解释s n a r c 效应的加工过程。 1 5 数字加工的认知神经基础 数字加工与两半球下项叶区的特定神经网络有关。首先，神经心理学研究表明， 一位阿拉伯数字的空间表征及s n a r c 效应的研究l 前言 脑损伤患者其下顶叶区域损伤会选择性地损伤内部的数量表征( p i a z z a , p i n c l & d c h a c n e ，2 0 0 5 ) 。其次，脑成像研究表明，各种数字加工任务都能够激活这一区域 ( f i s c h e r , c a s t c l ，d o d d & p r a t t ，2 0 0 3 ) 。 语言半球的下顶叶区的损伤会引起数字加工的缺陷。有时，数字的理解、产生和 计算能力全部受损。有时只有选择性的计算损害，而对于阿拉伯数字形式和单词形式 的数字的读、写、说的认知和输出并没有受到影响( p i a z z a ，p i n v l d v h a e n e ，2 0 0 5 ) 。 d e h a e n e ( 2 0 0 5 ) 认为：顶区损伤所致计算力缺失的核心是有关数量的抽象语义表达的 解体而并非计算过程本身的损害。r o l