（基础心理学专业论文）双任务情境下数字加工的实验研究.pdf

：上二：，j 、 苏州大学学位论文使用授权声明 ， 本人完全了解苏州大学关于收集、保存和使用学位论文的规定， 即：学位论文著作权归属苏州大学。本学位论文电子文档的内容和纸 质论文的内容相一致。苏州大学有权向国家图书馆、中国社科院文献 信息情报中心、中国科学技术信息研究所( 含万方数据电子出版社) 、 中国学术期刊( 光盘版) 电子杂志社送交本学位论文的复印件和电子 文档，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或其他复制手段 保存和汇编学位论文，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数 据库进行检索。 经校保密办审核批准，本学位论文属保密论文，在年 解密后适用本规定。 论文作者签名：型羔盗 日期：皿芝：幺：丝 导师签名：牛日期：立叠哗 双任务情境下数字加工的实验研究中文摘要 双任务情境下数字加工的实验研究 中文摘要 摘要：数字加工机制及其空间表征方式一直是认知心理学研究的热点问题。研 究者从诸多方面对该问题进行了探讨，目前对于数字空间表征的研究主要集中在单任 务条件下，数字是否产生s n a r c 效应。对于双任务情境下，数字是否仍产生s n a r c 效应，国内外学者对此方面的研究还很少。 针对以上问题，本研究两个实验均采用标准的心理不应期范式，刺激采用同一神 经通道的视觉呈现( 数字大小判断任务和圆大小判断任务) ，要求被试快速、系列地 完成对任务l 和任务2 的大小判断，任务l 和任务2 呈现的时间间隔运用变化的s o a 。 实验一先呈现圆任务，1 5 0 m s 或4 0 0 m s 后，数字任务出现，反应时，先对圆任务进行 出声报告，然后对数字任务进行按键反应，探讨双任务情境下，数字的s n a r c 效应、 数字任务上的p r p 效应；实验二两个任务的呈现顺序与实验一相反，反应时，先对 数字任务进行按键反应，然后对圆任务进行出声报告，探讨双任务情境下，数字的 s n a r c 效应、圆任务上的p r p 效应、圆任务上的类s n a r c 效应。 本研究得到的主要结论： ( 1 ) 实验一和实验二中，数字任务的s n a r c 效应都显著，即小数左手反应快， 大数右手反应快，表明小数表征在心理数字线的左侧，大数表征在心理数字线的右侧。 ( 2 ) 实验二中，任务2 ( 圆任务) 的类s n a r c 效应显著，即跟在相容数字( 左 手对小数反应，右手对大数反应) 后面的圆的反应时比跟在不相容数字( 左手对大数 反应，右手对小数反应) 后面的圆的反应时短。 ( 3 ) 实验一中，任务2 ( 数字任务) 上p r p 效应显著，即随着s o a 的缩短，数字 任务的反应时间延长；实验二中，任务2 ( 圆任务) 上p r p 效应不显著。 关键词：双任务数字加工s n a r c 效应类s n a r c 效应心理不应期 作者：李玉霞 指导老师：何华 e x p e r i m e n ts t u d yo nn u m b e rp r o c e s s i n gi nd u a l - t a s kc o n d i t i o n e x p e r i m e n ts t u d y o nn u m b e r p r o c e s s i n g i nd u a l 川阻s kc o n d i t i o n a b s t r a c t n u m b e rp r o c e s s i n ga n di t ss p a t i a lr e p r e s e n t a t i o nh a v eb e e nt h eh o tt o p i ci nc o g n i t i v e p s y c h o l o g y a tp r e s e n t , t h er e s e a r c h e so ns p a t i a lr e p r e s e n t a t i o no fn u m b e rf o c u so n w h e t h e ro rn o ts n a r ce f f e c ta p p e a r i n gi ns i n g l e - t a s kc o n d i t i o n ，b u tl i t t l er e s e a r c h e so n n l a ti nd u a l - t a s kc o n d i t i o n s ow eu s e dt h ep s y c h o l o g i c a lr e f r a c t o r yp e r i o d ( p r p ) p a r a d i g mi n v o l v i n gan u m b e r s i z et a s ka n dar o u n ds i z et a s kt oa d d r e s st h eq u e s t i o nw h e t h e rs n a r ca n dp r pe f f e c t a r i s e s ，b u ts t i m u l a t e sa p p e a r 团i nt h es a m ev i s u a lc h a n n e l ，a n dt w ot a s k sw e r ef i n i s h e d s e r i l y , q u c k i l y i ne x p e r i m e n t1r o u n da p p e a r e db e f o r en u m b e rf o r1 5 0 m so r4 0 0 m s ，s o r o u n dt a s ka p p e a r e db e f o r en u m b e rt a s k f o rr o u n dt a s l ( s t i m u l u sr e p o r t e d ，b u tp r e s s e dt h e k e yi nn u m b e rt a s k , a n dw ee x p l o r e d n u m e r i c a ls n a r ce f f e c ta n dp r pe f f e c t i n e x p e r i m e n t2s t i m u l ia p p e a r e dr e v e r s e d l y , a n dn u m e r i c a ls n a r ce f f 够t , p r pe f f e c t ， s n a r c 戕e f f e c to nr o u n dw e l ee x p l o r e d t h em a i nc o n c l u s i o n sa r ef o l l o w i n g ： ( 1 ) i ne x p e r i m e n t1a n d2 ，n u m e r i c a ls n a r c e f f e c ta r eb o t hs i g n i f i c a n t ，t h a ti s ，l e f t h a n df a s tr e s p o n s e st os m a l ln u m b e r ，a n dr i g h th a n dq u i c h yr e s p o n s et ol a r g en u m b e r , w h i c hs h o w ，s m a l ln u m b e rl i e sa tt h el e f ti nt h em e n t a ln u m b e rl i n e ，b u tl a r g en u m b e ra t t h er i g h t ( 2 ) i ne x p e r i m e n t2 ，s n a r c - i i k ee f f e c ti nt a s k2 i ss i g n i f i c a n t , t h a ti s ，r o u n dr e s p o n s e e x p e r i m e n ts t u d yo fn u m b e rp r o c e s s i n gi nd u a l - t a s kc o n d i t i o n a b s t r a c t 2i si n s i g n i f i c a n t k e yw o r d s ：d u a l - t a s k , n u m b e rp r o c e s s i n g ，s n a r ce f f e c t ，s n a r c - - i i k ee f f e c t ， p s y c h o l o g i c a lr e f r a c t o r yp e r i o d w r i t t e nb y ：l iy u x i a s u p e r v i s e db y ：h eh u a 目录 1 研究综述1 1 1 引言1 1 2 单任务数字加工的研究1 1 2 1 不同数字形式的s n a r c 效应1 1 2 2 不同反应类型的s n a r c 效应4 1 2 3 不同被试类型的s n a r c 效应5 1 3 双任务数字加工的研究( 基于心理不应期实验范式下) 6 1 3 1 心理不应期( p i 心) 效应6 1 3 2 解释心理不应期效应的主要理论模型6 1 3 3 基于心理不应期实验范式下的双任务研究1 0 2 问题提出1 2 2 1 以往研究存在的问题。1 2 2 2 研究目的1 2 2 - 3 实验假设1 2 3 实验研究1 3 3 1 实验一。13 3 1 1 方法13 3 1 2 数据分析1 5 3 1 3 结果分析1 5 3 1 4 小结2 3 3 2 实验二2 4 3 2 1 方法。2 4 3 2 2 数据分析_ 。2 6 3 2 3 结果分析2 6 3 2 4d 、结i 3 7 4 总讨论3 9 5 结论4 4 参考文献4 5 攻读学位期间出版或公开发表的论著、论文4 9 附录1 实验指导语5 0 附录2 数据分析表51 后记6 1 双任务情境下数字加工的实验研究1 研究综述 1 1 引言 1 研究综述 数字加工机制问题一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，如多位数的加工过程( z h a n g & w a n g ，1 9 9 5 ) 、数字认知发展 ( 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 ) 、数字的空间表征( 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 a l t o n , 1 8 8 1 ) 、不同注意条件对数字加工的影响( 刘超，买晓琴， 傅小兰，2 0 0 4 ) 、数字加工的认知神经基础等( 南云，罗跃嘉，2 0 0 3 ) 。 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。在以往的研究中，人们已经发现许多数字加工中特有的效应， “反应编码的空间擞字联合 ( s p a t i a l - - n u m e r i c a la s s o c i a t i o no f r e s p o n s ec o d e s ) ，即 s n a r c 效应就是其中非常重要的一种。这个效应一经被发现就受到了心理学者们的 广泛关注，引起了极大的研究兴趣，十多年来，s n a r c 效应的研究取得了很多成果， 效应的适用范围也在不断地扩大。目前对于数字空间表征的研究主要集中在单任务条 件下，数字是否产生s n a r c 效应。对于双任务情境下，数字是否仍产生s n a r c 效 应，国内外学者对此方面的研究还很少。 1 2 单任务数字j - r 的研究 1 2 1 不同数字形式的s n a r c 效应 ( 1 ) 正整数的s n a r c 效应 d e h a e n e 等( 1 9 9 0 ) 首先揭示了数字大小与两侧手反应速度的关系，并且把这种 效应命名为空间一数字的反应编码联合效应( s n a r ce f f e c t ) 。在他们的实验中要求 被试把呈现的数字( 取自1 - 9 9 但不包括5 5 ) 与数字5 5 相比较，并要求其中的一半 被试，当数字比5 5 小时用左手按左键反应，比5 5 大时用右手按右键反应，另一半被 试按键反应相反。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 率也低。这种现象引起了他们的兴趣。 1 研究综述双任务情境下数字加工的实验研究 为了进一步探索这种现象产生的原因，d e h a e n e 等人( 1 9 9 3 ) 改变了实验条件， 他们用数字奇偶判断取代了原来的大小判断任务，并且改为被试内设计。结果他们再 一次验证了先前的实验结果，不管所呈现的数字是奇数还是偶数，对于小数，左手的 反应均快于右手的反应，而对于大数，右手的反应均快于左手的反应。这种数字大小 与左右方位之间的关系同他们在1 9 9 0 年的研究结果有着极强的相似性，于是他们将 这种现象命名为“反应编码的空间擞字联合 ，即s n a r c 效应。对于产生这种效应 的原因，d e h a e n e 等人作出如下解释：在水平方向上存在着自左而右的心理数字线， 小数字表征在心理数字线的左侧，大数字则表征在心理数字线的右侧。 d e h a e n e 等人( 1 9 9 3 ) 在随后的研究中发现，数字的s n a r c 效应并非由数字的 顺序引起，而是数字自动通达的数量对判断的影响。因为使用具有顺序信息的字母替 换数字的时候，s n a r c 效应消失了。并且s n a r c 效应仅与测试段内的数字有关。如 果实验采用数字o n 5 ，那么数字4 和5 被表征为大数字，右手反应比左手反应快，而如 果采用数字4 至f j 9 ，则数字4 和5 被表征为小数字，左手反应比右手反应快。d e h a e n e 等 人( 1 9 9 3 ) 还发现s n a r c 效应并非与左、右手的反应相联结，而是与左右方向相联 结。因为在左、右手交叉的情况下均未出现反转的s n a r c 效应，小数字仍然对应着 左侧( 右手) ，大数字仍然对应着右侧( 左手) 。 南云和罗跃嘉( 2 0 0 3 ) 的脑成像研究已经证实了一个参与数学运算加工的神经网 络，包括顶叶皮质、侧前额叶皮质、内前额叶皮质、和小脑。实验证明：人脑对数字 具有一种模拟表达，类似于将数量作为一种内心的数字线上的点来操作。神经心理学 的研究证明数字加工的数量表达分布在两半球，下顶叶皮质区是其优势区。 刘超、买晓琴和傅小兰( 2 0 0 4 ) 考察不同符号的数字在无线索、内源性线索与外 源性线索时，分别在注意与非注意条件下的s n a r c 效应。实验材料为l 到9 的中文 数字和阿拉伯数字，任务是判断数字奇偶。实验结果表明：( 1 ) 无线索注意条件下阿 拉伯数字和中文数字都出现了s n a r c 效应，无线索非注意条件下都没有出现s n a r c 效应，并且受影响的主要是大数字( 8 ，9 ) ；( 2 ) 外源性线索和内源性线索时，我们 发现s n a r c 效应逐渐递减，受影响的也主要是大数字( 8 ，9 ) ，在内源性线索的注 意条件下，阿拉伯数字和中文数字都出现了s n a r c 效应，在非注意条件下，只有阿 拉伯数字产生了s n a r c 效应；在外源性线索的注意条件下，只有阿拉伯数字产生了 s n a r c 效应，在非注意条件下，阿拉伯数字和中文数字都没有产生s n a r c 效应，说 2 双任务情境下数字加工的实验研究 1 研究综述 明外源性注意的影响比内源性注意大，中文数字受到的影响比阿拉伯数字大。 沈模卫、田瑛和丁海杰( 2 0 0 6 ) 采用f i s c h e r 等人的实验范式，探讨在较浅程度 的加工( 仅仅注视数字) 条件下，一位阿拉伯数字在水平方向和垂直方向上的空间表 征，结果发现：( 1 ) 对数字进行较浅程度的加工时，水平方向上产生了s n a r c 效应， 即激活了数字在水平方向上的空间表征，数字白左而右地按照小、中、大的顺序映射 到心理数字线上；( 2 ) 对数字进行较浅程度加工时，垂直方向上没有产生s n a r c 效 应，即在垂直方向上未激活数字的空间表征。 ( 2 ) 负数的s n a r c 效应 负数是否和正整数一样具有相同方向的s n a r c 效应呢? 直到近几年才有人对此 进行了研究。f i s c h e r 等人( 2 0 0 3 ) 做了一项实验，他们使用大小相隔为5 的若干组 负数“数字对 ，每组“数字对 中的两个数字分别在注视点的两侧出现。被试分为 两组，一组被试对较小的数字做按键反应，即较小的数字出现在左侧时，被试用左手 按左键；较小的数字出现在右侧时，被试用右手按右键。另一组则相反，即较大的数 字出现在左侧时，被试用左手按左键；较大的数字出现在右侧时，被试用右手按右键。 结果表明负数s n a r c 效应的方向与正数是一致的。然而，f i s c h e r 等人( 2 0 0 5 ) 采用 了不同的实验方法，却得到了相反的结论。他们采用一9 到9 的整数为实验材料，以判 断呈现数字的奇偶性为任务，并用左右手按键进行反应。结果表明，对于绝对值大的 负数，用右手反应快；对于绝对值小的负数，用左手反应快，即负数的s n a r c 效应 的方向与正数相反。接着，他们采用判断数字大小的方法，被试用左、右手对出现的 刺激是否大于o 做出按键反应，结果在负数上也同样发现了反方向的s n a r c 效应。 n u e r k 等人最近做的一项研究，也支持了负数的数字线方向同正数相反这一结论。 ( 3 ) 言语数字的s n a r c 效应 f i a s ( 2 0 0 1 ) 采用荷兰语的言语数字进行2 项实验。实验1 让被试判断数字奇偶， 实验2 让被试判断所呈现的数字中是否含倒这个读音( 音位控制任务) 。结果在实验 l 中产生了s n a r c 效应，而在实验2 中没有产生s n a r c 效应。因此，f i a s ( 2 0 0 1 ) 提出言语数字加工的2 条通路假说t 语义通路和非语义通路。s n a r c 效应的出现依 赖于数字语义的通达，对于实验1 ，被试对言语数字采取语义通路的加工，因此会出 现s n a r c 效应；而对于实验2 ，被试对言语数字采取非语义通路的加工，因此没有 出现s n a r c 效应。 3 1 研究综述 双任务情境下数字加工的实验研究 n u e r k 等人( 2 0 0 1 ) 采用不同的数字形式( 阿拉伯数字、言语数字、听觉数字和 点阵) 进行实验，结果发现阿拉伯数字反应时最短( 4 8 7 m s ) ，然后是点阵( 5 3 8 m s ) 和言语数字( 5 7 4 m s ) ，听觉数字的反应时最长( 9 0 9 m s ) 。所有的数字形式都发现存 在s n a r c 效应，并且s n a r c 效应的效应量( 回归曲线的斜率) 相等。实验还发 现，随着加工时间的增加，s n a r c 效应不断增加，但s n a r c 效应没有受到刺激形 式的调节。 数字的形式多种多样，除n u e r k 等人( 2 0 0 5 ) 实验中涉及的阿拉伯数字、言语数 字、听觉数字以及点阵等基数形式外，还有星期、月份等很多种序数形式。g e v e r s 等 人( 2 0 0 3 ，2 0 0 4 ) 采用英语的月份和星期作为刺激进行奇偶判断实验，结果均发现了 s n a r c 效应。所以说，基数形式的数字和序数形式的数字都可以与空间相联结的。 1 2 2 不同反应类型的s n a r c 效应 f i a s 等人( 1 9 9 6 ) 设计了一项音位控制任务，刺激是0 到9 的阿拉伯数字。在 荷兰语中这些数字的发音是，“n u l ，e e n , t w e e ，d r i e ，v i e r , v i j f , z e s ，z e v e l l ，a c h t ，n e g e n ，其 中彰的发音出现在l 、2 、6 、7 、9 的数字中，只有6 的发音是短音，其余数字 的e 发音都是长音。被试的任务是判断呈现的数字是否含有音杉。实验结果获得了 明显的s n a r c 效应，即右手对大数反应快，左手对小数反应快，并且没有受到练习 经验的影响。 为了尽量消除文化因素( 数字奇偶性与文化习惯有很高的相关) 对数字加工的影 响，使得研究结果能够更真实地反映个体加工数字时对数字语义的反应特点，f i s c h e r ( 2 0 0 1 ) 使用数字串分半画线任务，l 、2 为小数字，8 、9 为大数字，组成一个由 相同数字组成的数字串( 如，1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 ) ，每个数字串都包含1 7 个字符。在 不计数的情况下，被试用笔在数字串的中央位置画一条垂直线作为记号。他发现被试 对由小数字( 1 或2 ) 组成的数字串，画的“中央线 总是偏向左边；被试对由大数 字( 8 或9 ) 组成的数字串，画的“中央线 总是偏向右边。这个实验中数字语义是 无关刺激，然而被试对它的激活几乎是一种反射，而且表现出显著的s n a r c 效应。 后来，c a l a b r i a 和r o s s e t t i ( 2 0 0 5 ) 改进了f i s c h e r ( 2 0 0 1 ) 的实验，他们认为l 和9 的形状不一样，单个字符占据的长度也不一样，所以他们采用2 和9 的法语( 分别 为d e u x 和n e 切p ) 作材料，组成长为5 2 个字母( 1 3 个数字) 的字母串，同时还 4 双任务情境下数字加工的实验研究 1 研究综述 用正像和镜像2 种方式呈现给被试，结果同样发现了与f i s c h e r 类似的s n a r c 效应。 f i s c h e r ( 2 0 0 3 ) 扩展了奇偶判断任务中的手的运动，使用触摸屏来记录被试的反 应。在实验中，要求被试用右手的食指按住屏幕上出现的中央方块，然后在中央方块 上方呈现数字，等被试看清数字之后，抬起手指，移动到左右两侧的反应区域( 与中 央方块等边长，分列中央方块的左右两侧) 。反应有2 种，一种是奇数左侧一偶数右 侧反应，另一种是偶数左侧一奇数右侧反应，在被试内不同的区块间平衡。实验记录 3 个因变量：反应时间( 从刺激呈现到被试抬起手指的时间) 、运动时间( 从手指抬起 到再次按下的时间) 和运动幅度( 被试手指反应落点与中央方块中心的距离) 。实验 控制运动幅度，结果证明，在反应时间和运动时间上都出现了s n a r c 效应( 左侧反 应的小数的反应时间和运动时间都比右侧反应的小数快，右侧反应的大数的反应时间 和运动时间都比左侧反应的大数快) 。 s c h w a r z 和k e u s ( 2 0 0 4 ) 认为用手反应会引入一些与运动有关的因素，因此他们 尝试用眼动的方式来获得没有干扰的s n a r c 效应。实验l 中，要求被试对数字的奇 偶性进行左右方向的眼动( 一半项目奇数向左眼动、偶数向右眼动；另一半项目奇数 向右眼动、偶数向左眼动) ，结果在数字上发现显著的s n a r c 效应，小数向左眼动 快于向右眼动，大数向右眼动快于向左眼动。实验2 中，左右反应方向变为上下反应 方向，结果也发现类似的s n a r c 效应( 小数向上眼动快于向下眼动，大数向下眼动 快于向上眼动) 。 1 2 3 不同被试类型的s n a r c 效应 i v e r s e n 等人( 2 0 0 4 ) 用失聪被试进行实验，任务是让被试对呈现的数字进行奇 偶判断，结果发现失聪被试与正常人出现了一致的s n a r c 效应。b u l l 等人( 2 0 0 5 ) 用失聪被试和正常被试进行对比实验，要求他们对o 到9 的数字进行大小分类，结 果看出，他们表现出同样的s n a r c 效应。从以上结果可以看出，虽然失聪被试无法 获得听觉信息，但他们表现出和正常被试一样的s n a r c 效应。 目前没有关于失明者的s n a r c 效应研究，但f i s c h e r 等人( 2 0 0 4 ) 黑暗中对 s n a r c 效应的研究值得我们关注。f i s c h e r 等人给被试戴上眼罩，呈现听觉数字l 、 2 和8 、9 ，让被试进行奇偶判断。结果仅仅在左、右手交叉的情况下发现了s n a r c 效应，而在通常的左、右手平行反应情况下没有发现s n a r c 效应。他们认为本体空 5 1 研究综述双任务情境下数字加工的实验研究 间感觉对于形成数字与空间的联结最为重要( 在没有灯光的条件下，左、右手交叉反 应可以诱发本体空间感觉，而左、右手平行反应将丧失本体空间感觉) 。 1 3 双任务数字加工的研究( 基于心理不应期实验范式下) 1 3 1 心理不应期( p l 冲) 效应 当人们同时操作两种相继快速反应的任务，并且两个任务呈现的时间间隔不 同步( s t i m u l u so n s e ta s y n c h r o n y ，简称s o a ) ，发现随着s o a 的缩短，任务l ( t 1 ) 和任务2 ( t 2 ) 在加工时间上有较高重叠时，任务2 的反应时( r t 2 ) 会显著延长 ( p a s h l e r , 1 9 9 4 ) 。s o a 缩短导致r t 2 延迟的现象即心理不应期( p s y c h o l o g i c a l r e f r a c t o r yp e r i o d ，p r p ) 效应( p a s h l e r , 1 9 9 4 ；吴彦文，2 0 0 7 ) 。 当两个任务的时间间隔很短时，即两个任务高度重叠，即使接收刺激的感觉通道 和作出反应的效应器官都不同，大脑的信息加工机制也会暂时对第二个任务不起反 应，这段时间称为心理不应期。 从心理学的理论上看，心理不应期现象反映了人类心理加工过程中的一个特点： 心理加工系统中的相互作用。p l 冲效应是这种相互作用在时间上典型的动态表征。 它不仅反映了相互作用中的相互干扰问题，而且也反映了另一方面在任务交叠程度 比较大的条件下( 短s o a ) ，有助于延迟阶段之前的心理加工，从而使加工时间缩 短( 李永健，1 9 9 6 ) 。 1 3 2 解释心理不应期效应的主要理论模型 ( 1 ) 反应选择瓶颈模型，简称r s b 模型 绝大部分研究采用p a s h l c t 的反应选择瓶颈模型解释心理不应期范式下双任务的 加工过程( 吴彦文，2 0 0 7 ) 。该理论假设，受中枢瓶颈机制的限制，人类的加工过程 是离散和系列的，它把一个任务的加工过程分为三个阶段，这三个阶段既独立又相互 联系( 如图1 所示) ：瓶颈前阶段( a ) ，主要负责刺激识别；瓶颈阶段( b ) ，主要负 责信息加工和反应选择；瓶颈后阶段( c ) ，主要负责反应执行。a 和c 两个阶段多 个刺激可以同时输入，也可以和另一个任务的瓶颈阶段同时进行，但在瓶颈阶段对刺 激的加工必须是系列的，当，n 的反应选择占据中枢瓶颈时，t 2 的反应选择因无法进 6 双任务情境下数字加工的实验研究1 研究综述 入瓶颈而未能得到有效的加工。 由此，r s b 模型对1 1 的反应时( r t l ) 和t 2 的反应时( r t 2 ) 作出了预测：在 长s o a 条件下，当t 2 进行反应选择加工时，t l 己经完成了反应选择加工，t 2 的反 应选择不会因为1 1 占据瓶颈而反应延迟，因此，在长s o a 条件下，r s b 模型对r t l 和r t 2 的预测用公式表示为： r t l o o 吨s o a ) = a i + b i + c 1 ( 1 ) r t 2 ( 1 0 n gs o a ) = a 2 + b 2 + c 2 ( 2 ) c a s e i 长s 腻 ：图1r s b 模型在长和短s o a 时t l 和r 2 加工过程示意图 在短s o a 条件下，当t 2 需要反应选择加工，1 1 还占据中枢瓶颈时，t 2 的反应 选择必须等待1 1 完成瓶颈加工，等中枢瓶颈得到释放后才可进行。s o a 越短，t 2 等待1 1 完成反应选择加工的时间越长，r t 2 就越长。s o a 缩短1 0 m s 导致r t 2 增加 1 0 m s 。这样，r t 2 实质上是等待瓶颈的“认知延迟 ( p r p 效应) 时间和t 2 加工 过程之和。因此，r t l 和r t 2 可用公式表示为： l 盯l 讪叭a ) = a l + b l + c 1( 3 ) 同( 1 ) r t 2 ( 。h 叭s o a ) f a i + b i + b 2 + c 2 - s o a( 4 ) ( 2 ) 中枢能量共享模型，简称c c s 模型 t o m b u 和j 0 h c 眦于2 0 0 1 年提出了中枢能量共享模型( c c s ) ，他是在综合了 k a h n e m a n 一般能量共享模型、n a v o n 和m i l l e 多资源模型和对p a s h l e r 的r s b 模型批 判性检验的基础上提出的( 吴彦文，2 0 0 7 ) 。 c c s 模型假设，中枢反应选择加工器是一个平行加工器，两个任务在中枢反应 选择阶段是可以并行加工的，即在中枢反应选择阶段，多于一个的任务可以同时进行 7 1 研究综述 双任务情境下数字加工的实验研究 加工的，但是因为中枢能量是有限的，中枢反应选择加工器需要以某种形式把中枢能 量分配到各个任务上。中枢反应选择加工阶段的能量有限但不是“全或无”瓶颈的加 工方式。c c s 模型与r s b 模型不同的是，该模型允许多个任务同时加工，但是这多 个任务会共享反应选择加工阶段的能量，因此这多个任务的加工速度都会减慢。 由图2 知，在长s o a 条件下，- 1 1 和t 2 的加工过程与r s b 模型对1 1 和t 2 加 工过程的预测相同，但在短s o a 条件下，1 1 和t 2 的反应选择可以同时进入中枢瓶 颈获得加工，加工分为三个阶段： 图2c c s 模型加工过程示意图 ( 1 ) 1 1 正在进行中枢反应选择，t 2 的中枢反应选择未进入中枢瓶颈，那么这 时，n 的反应选择占有1 0 0 的中枢能量。 ( 2 ) t l 正在进行中枢反应选择，t 2 的反应选择阶段也相即进入中枢瓶颈，由于 中枢能量有限，有限的能量必须分配给两个任务，1 l 和t 2 的反应选择都不能得到1 0 0 的中枢能量。 ( 3 ) t 1 已经完成中枢反应选择，t 2 的中枢反应选择还在继续，这时t 2 的反应 选择阶段占有1 0 0 的中枢能量。 c c s 模型认为，在单任务情境下，该任务的加工会得到全部的中枢能量。在高 度重叠( 短s o a ) 的双任务条件下，当能量总量一定且完全被两个任务分配时，那 么分配到1 1 和他上的能量比例的总量等于l 。同时，该模型还假设，中枢能量共享 被限定在中枢反应选择阶段。 同时，n o r m a n 和b o b r o w 提出认知加工的两类限制：资源限制和材料限制。资源 限制是指该加工任务受到所分配的资源的限制，一旦得到较多的资源，加工过程便能 顺利地进行，而材料限制是指该加工任务受到低劣的任务质量或不适宜记忆的信息的 8 双任务情境下数字加工的实验研究1 研究综述 限制，即使分配较多的资源也不能改善该任务的加工水平。对于两个继时或同时加工 的任务来说，对该任务加工的水平如何，要视过程的性质而定，如果它们对资源的总 需求量超过中枢能量的总供给量，两个任务就会发生干扰。两个任务的加工水平和效 率受互补原则决定，即一个任务得到的资源数量增加多少相应的就会使另一个任务得 到的资源数量减少多少。 ( 3 ) r s b 模型和c c s 模型的异同 不同点： a 在研究范式上，r s b 模型严格强调t 1 ( 如高低音辨别任务) 和t 2 刺激( 如视 知觉辨别任务) 出现的序列，在反应方式上强调优先加工1 1 ，即对1 r 2 作出反应之前 必须先完成对1 l 的反应，这种研究范式易于形成刺激一反应( s r ) 维度的映射对 和刺激一刺激( s s ) 维度的映射对，从任务重复和任务转换的角度来看，在r s b 研究范式下的p r p 效应中，虽然两个刺激之间需要不断地进行任务转换，s s 维度上 两个任务是不重合的，但在s r 维度上则属于任务重复，s r 的重复使得1 l 的加工受 s o a 以及t 2 刺激难度等因素的干扰较少( 吴彦文，2 0 0 7 ) 。 c c s 模型则对1 1 和t 2 出现的刺激序列没有做严格要求，1 1 和t 2 出现的刺激序列不 固定，在反应方式上也强调被试对t l 和t 2 进行自由地反应，这种研究范式使被试在刺 激序列上无法形成固定s s 映射对，并且在s r 映射对上被试需要进行大量的任务转换， 这种刺激呈现方式和反应方式可能是造成1 1 的加工受到s o a 以及t 2 刺激难度等因素 干扰较多的主要原因。 b 在加工方式上，r s b 模型强调在中枢反应选择阶段的加工方式是纯系列的，而 c c s 模型强调1 1 和t 2 在各加工阶段的加工方式是完全平行的，同时在适当的条件 下，1 1 和t 2 可以采用系列加工的方式，这主要取决于s p 值的大小，如果分配到1 1 上的s p 值等于1 ，那么这两个任务选择系列加工，s p 值在1 1 上能否趋近1 或等于1 ， 这是一个复杂的问题，只有在足够长的s o a 条件下，两个任务的中枢反应选择阶段 永远不会产生重合时s p 值才有可能趋近1 或等于l 。只要s o a 短到足以使两个任务 的中枢反应选择阶段发生重合，即使采用r s b 模型的刺激呈现方式，要求被试先忽 略对t 2 刺激的识别和加工，被试也不能1 0 0 的集中精力对1 1 刺激进行加工，t 2 刺 激的出现使得被试对，i l 刺激的加工总会产生一定的干扰。h e r m a n 和m c c a u l e y 曾经 9 1 研究综述双任务情境下数字加工的实验研究 发现，当两种任务高度重合时，即使不需要对t 2 刺激作出反应时r t l 上也会出现显 著的s o a 效应。这暗示，即使对刺激的反应序列进行限制时，短的s o a 条件下，s p 永远小于1 ，那么c c s 模型提出当s p 等于1 时，1 1 和t 2 的反应选择是系列加工， 这个假设存在着潜在的逻辑错误，因为当两个任务的中枢反应选择加工阶段产生重合 时，s p 只会小于1 ，s p 等于1 只能存在于理想的单任务情境中( 吴彦文，2 0 0 7 ) 。 相同点： 两个模型最大的共同点表现在对r t 2 预测的一致，即在足够短的s o a 条件下，在 r t 2 上p r p 效应的斜率为一1 ，随着s o a 的变化，控制因素对t 2 的瓶颈前阶段产生影响， 那么s o a 和t 2 刺激难度间会产生低加效应，控制因素对t 2 的中枢和中枢后阶段产生 影响，那么s o a 和t 2 刺激难度间的会产生相加效应。 总之，当前p l 冲效应研究的主要理论框架以r s b 模型和c c s 模型为代表，由于两 个模型采用不同的研究范式导致对被试结果作出了不同的预测，这些预测在一定的程 度上难以整合起来。 1 3 3 基于心理不应期实验范式下的双任务研究 d a n am u l l e r w o l fs c h w a r z ( 2 0 0 7 ) 采用心理不应期( p r p ) 范式，包括两个任 务，数字奇偶判断任务( 任务1 ) 和高低音辨别任务( t 2 ) ，目的是确定s n a r c 效 应发生在信息加工的哪个阶段。在实验一中，高低音辨别任务先呈现，数字奇偶判断 任务后呈现，结果发现：在长的s o a 和短的s o a 下，均产生了相同的s n a r c 效应。 根据反应瓶颈模型，表明s n a r c 效应发生在反应选择或执行阶段；在实验二中，数 字奇偶判断任务先呈现，高低音辨别任务后呈现，结果表明：数字产生了显著的 s a n r c 效应，在声音辨别任务中产生了类s n a r c 效应，即声音跟在左手对小数反 应比跟在右手对小数反应快，跟在右手对大数反应比跟在左手对大数反应快。也就是 说跟在相容数字后反应比跟在不相容数字后反应快。实验二得出，s n a r c 发生在知 觉编码或反应选择阶段；由两个实验共同得出s n a r c 效应发生在反应选择阶段。 t h o m a sl a c h m a n n c e e sv a nl e e u w e l l ( 2 0 a r 7 ) 练习能显著的减少双任务的干扰，但 不能完全消除这种干扰。对于某种通道不匹配对( e g a u d i 咖u a la n dv i s u a l - v o c a l ) ， 练习后干扰更大。该研究采用心理不应期( p l 冲) 范式，现有的四个实验证明练习可 以消除反应选择瓶颈，即使对于某种能产生强烈双任务干扰的通道不匹配对。其它消 1 0 双任务情境下数字加工的实验研究1 研究综述 除反应瓶颈的条件包括任务形式的冲突、较少刺激- 反应的相对简单的任务。 h a r o l dp a s h l e r ( 1 9 8 4 ) 探讨了心理不应期范式中，任务反应延缓应该归因于注 意资源的有限性，瓶颈模型表明，第二个任务反应延迟是由第二个任务“注意需求 推迟引起的。1 4 实验的数据表明，第二个任务除反应选择阶段外，反应编码阶段和 反应执行阶段可以和第一个任务平行加工。前4 个实验没有高加交互作用，第五个实 验第一个任务的因素效应不赞成把能量共享作为任务反应延缓的原因，这些实验涉及 到注意理论值得讨论。 李永建( 1 9 9 8 ) 采用心理不应期( p r p ) 范式，作业1 是听觉选择反应时作业， 作业2 是视觉简单选择反应时作业，作业2 c 是视觉选择反应时作业，研究得出高速复 杂人机系统操作界面的优化设计中，被试有无外部反应都对后继作业有瓶颈干扰，并 且有外部反应比无外部反应对后继作业的瓶颈干扰更大，无外部反应减少了瓶颈的干 扰程度，从而表现出交叠作业绩效提高的趋向。另外，降低反应选择的复杂度也可以 有效提高交叠作业的绩效。 戴艳( 1 9 9 8 ) 采用心理不应期( p l 冲) 范式，作业1 是听觉选择反应时作业，作 业2 是视觉简单选择反应时作业，实验结果支持反应选择瓶颈理论。 7 吴彦文和游旭群( 2 0 0 7 ) 采用心理不应期( p r p ) 范式，包括高低音辨别任务( t 1 ) 和不同旋转角度的正反像辨别任务( t 2 ) ，t 1 和t 2 呈现的时间间隔不同，结果表明： ( 1 ) t 1 的反应选择加工对t 2 的反应选择加工影响很大，在t 2 上存在显著的p r p 效应， 随着s o a 的缩短，心理旋转的操作成绩降低。( 2 )随着s o a 的缩短，t 1 上也表现出 反应时增加，正确率下降的趋势。t 2 的反应选择加工对t 1 的反应选择加工影响同样 显著。( 3 ) t 2 的反应选择加工对t 1 的反应选择加工同样产生了影响，表明当t 1 的反 应选择阶段占据中枢瓶颈时，心理旋转任务也进入中枢瓶颈，并得到了有效的并行加 工。该实验目的是证明，在双任务情境下，心理旋转任务和其他认知操作任务在中枢 瓶颈阶段可以获得并行加工。该研究也是对反应选择瓶颈模型( r s b ) 的一个挑战， p a s h l e r 等人对心理不应期的研究范围仅限于简单的知觉辨别刺激，较简单的知觉辨别 任务中瓶颈机制是存在的。该研究的实验结果与r s b 理论对双任务加工的某些预测不 一致，这些结果揭示，复杂的双任务加工过程也许不适合用r s b 模型来解释。 2 闯题提出双任务情境下数字加工的实验研究 2 1 以往