（基础心理学专业论文）基于心理旋转的启动效应.pdf

a u t h o r ss i g n a t u r e ：逝旦逊 一 s u p e r v i s o r 7 ss i g n a t u r e ： e x t e m a lr e v i e w e r s ： e x a m i n i n gc o m m i t t e ec h a i r p e r s o n ： e x a m i n i n gc o m m i t t e e m e m b e r s ： g el i e z h o n gp r o f z h e ji a n gs c i - t e c hu n i v e r s i t y x 坠旦垦i h 丛垒! 塑兰h 自i 垒堕g 望n i y 星! 墨煎y 里亟塑g i i 坠 里! q 圣h 自i 垒堕g 堕垒i y 曼墨i 鲤 圣h 垦塾g 兰h d ! 坐里! q z h 自i 垫g 堕堕i y 曼! 墨i ! y q i 垒塾x i 坠y i 堕g ! q 圣h 自i 垫g 型堕i y 星! 墨i 鲤 d a t eo f o r a ld e f e n e e ：2 0 1 0 0 5 1 3 浙江大学研究生学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成 果，也不包含为获得逝婆盘鲎或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一 同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：巧砷 签字日期： 2 。p 年歹月。日 浙江火学博士学位论文日次 目次 致谢i 摘要i i 插图和附表清单v i 1 绪论1 1 1 启动效应的成分和机制1 1 2 基于心理旋转的启动效应的假设4 1 3 研究内容概述10 2 实验研究1 1 2 1 实验一旋转方向重复的基本效应1 1 2 2 实验二刺激面向方向转换时的旋转方向的重复效应1 8 2 3 实验三控制内部参考系调整时的旋转方向的重复效应2 4 2 4 实验四a 刺激朝向的相似性的效应2 9 2 5 实验四b 排除刺激朝向相似性时的旋转方向的重复效应3 2 2 6 实验五按键选择与心理旋转3 8 2 7 实验六明暗对比与心理旋转4 4 3 综合讨论4 8 3 1 基于加工的启动效应理论的适用范围4 8 3 2 本研究对客体识别研究的启示4 9 3 3 未来研究展望5 0 4 总结论5 1 参考文献5 2 作者简历6 0 浙江大学博j 二学位论文 致谢 致谢 感谢恩师钱秀莹教授九年来的言传身教。 感谢吴晨阳同学参与了本研究的前期工作。 感谢林苗、黄泽军、刘颖仪、赵杨柯、陈潇、李斌、盛峰对实验的实施提供 的帮助。 感谢郑锡宁老师、张彤老师、潘建勇老师、张琳老师、沙剑英老师、颜来英 老师在实验室安排上给予的关照和帮助。 浙汀大学博十学位论文 摘要 基于心理旋转的启动效应 摘要 启动效应中存在着多种成分，但已被发现的成分均依赖于刺激本身( 刺激的 物理特征、刺激的名称、刺激的类属等等) 。那么是否存在独立于刺激的启动效 应呢? 在本研究中，笔者假设：在心理旋转任务中，存在独立于刺激而基于心理 旋转本身的启动效应；也就是说，即使启动阶段和检测阶段的刺激各不相同，也 会出现由心理旋转自身的属性所界定的启动效应。由于旋转方向对心理旋转的重 要性，在本研究中，我们采用了判断字母是否为镜像的任务，从而将心理旋转限 定在二维平面内，以便考察旋转方向的重复对心理旋转的影响。 本研究共包括六项实验。首先，在实验一中，我们探讨了前一次试验( t r i a l ) 中的心理旋转对后一次试验中心理旋转的影响。实验中，相邻的试验中采用了不 同的字母，以避免基于刺激的启动效应的干扰；被试被要求只对正常的字母按键 反应。我们发现，心理旋转的速率在旋转方向重复时加快( 或者说在旋转方向转 换时减慢) ，且这一效应不受刺激序列( 正常_ 正常，或者镜像_ 正常) 的影响。 然后，在实验二中，除了选取面向不同方向的字母( g ，j ) 和汉字( 亡，刀) 作 为刺激材料外，采用和实验一相同的设计，我们发现这一效应在相邻试验中的字 母面向不同方向时依然得以保持。在接下来的实验三中，我们在两次试验之间捅 入一排向上的箭头，用以校正在前一次试验中可能发生的内部参考系的调整，发 现了和前两个实验相一致的效应，从而排除了旋转方向重复的效应是内部参考系 调整的效应的副产品的可能性。在实验四( a ) 和实验四( b ) 中，我们进一步排除了 前后刺激之问朝向的相似性可能造成的混淆。在实验五中，我们发现如果要求被 试对正常的字母和镜像的字母选择不同的按键进行反应，则字母面向的方向( 左 或右) 与按键( 左键或右键) 不一致时会产生冲突效应。这个冲突可能是i j 人的 研究中没有发现本研究所报告的效应的原因之一。另外，我们还在实验六中发现 心理旋转不受刺激明暗对比的影响，显示了心理旋转不同于感知觉加工，这可能 是基于心理旋转的启动效应产生的基础。 本研究的结果表明旋转方向的重复会影响心理旋转的速率，从而验证了基于 心理旋转的启动效应的存在。 关键词：启动效应，任务转换，心理旋转，内部参考系，客体识别 p r i m i n ge f f e c tb a s e d o nm e n t a lr o t a t i o n a b s t r a c t p r o c e s s i n g p r i m i n ge f f e c th a sm a n yc o m p o n e n t s h o w e v e r , t h o s ec o m p o n e n t sw h i c h h a v e r e v e a l e di np r e v i o u ss t u d i e sr e l yo ns t i m u l u s w ep r o p o s e dt h a tt h e r ei sak i n do f p r i m i n ge f f e c tr e l i e do nm e n t a lr o t a t i o n ，w h i c hi si n d e p e n d e n to f s t i m u l u s w es h o w e d i ne x p e r i m e n t1t h a tt h er a t eo fm e n t a lr o t a t i o nw a sf a s t e rw h e nt h er o t a t i o nd i r e c t i o n w a sr e p e a t e d ，d e s p i t ec h a n g i n gt h eo b j e c tt ob er o t a t e d i ne x p e r i m e n t2 ，w es h o w e d t h a tt h i se f f e c tp r e s e r v e de v e nc h a r a c t e r su s e di na n yt w oc o n s e c u t i v et r i a l sf a c i n g d i f f e r e n ts i d e s i ne x p e r i m e n t3 ，w ef o u n ds i m i l a re f f e c t sw i t hu p a r r o w si n s e r t e d b e t w e e nt r i a l s ，a n dt h e r e f o r e ，e x c l u d e dt h ep o s s i b i l i t yt h a tt h ei n t e r n a lr e f e r e n c ef r a m e a d j u s t m e n tw a sa n a l t e r n a t i v ee x p l a n a t i o nf o rt h i se f f e c t i ne x p e r i m e n t4 aa n d e x p e r i m e n t4 b ，w ed e n i e do r i e n t a t i o ns i m i l a r i t yb e t w e e ns u c c e s s i v es t i m u l it ob et h e s o u r c eo ft h ee f f e c t i na l le x p e r i m e n ta b o v e ，p a r t i c i p a n t sw e r ea s k e dt or e s p o n s eo n l y t on o r m a ls t i m u l u s i ne x p e r i m e n t5 ，w ef o u n ds t r o o p l i k ee f f e c tr e l a t e dt ot h ef a c e d i r e c t i o no fs t i m u l u sa n dr e s p o n s es e l e c t i o n , w h e np a r t i c i p a n t sw e r ea s k e d t or e s p o n s e t oe v e r ys t i m u l u sw i t hal e f to rr i g h tk e y i ne x p e r i m e n t6 ，w ef o u n dt h a tt h er a t eo f m e n t a lr o t a t i o nw a sn o ti n f l u e n c e db yg r e yl e v e lo fs t i m u l u s ，w h i c hs e p a r a t e di tf r o m t h ep e r c e p t u a lp r o c e s s i n g t h e s er e s u l t sp r o v i d ee v i d e n c et h a tt h er o t a t i o nd i r e c t i o n r e p e t i t i o nb e n e f i tw a sb a s e do nm e n t a lr o t a t i o n k e y w o r d s ：p r i m i n ge f f e c t ；t a s ks w i t c h i n g ；m e n t a lr o t a t i o n ；i n t e r n a lr e f e r e n c ef r a m e ； o b j e c tr e c o g n i t i o n i v 浙江大学博十学位论文插图和附表清单 插图和附表清单 图2 1 1 实验基本装置的示意1 2 图2 1 2 实验一的基本结构和流程示意13 图2 1 3 实验一中的心理旋转效应1 4 图2 1 4 实验一中旋转方向重复性与刺激朝向的角度在反应时上的交互作用1 5 图2 1 5 实验一中旋转方向重复性与刺激朝向的角度在错误率上的交互作用“1 6 图2 1 6 字母以其自身参考系确定的面向的方向1 7 图2 2 1 实验二的基本结构和流程示意1 9 图2 2 2 实验二中的心理旋转效应2 0 图2 2 3 实验二中旋转方向重复性与刺激朝向的角度在反应时上的交互作用2 1 图2 2 4 实验二中旋转方向重复性与刺激朝向的角度在错误率上的交互作用2 2 图2 3 1 实验三的基本结构和流程示意2 4 图2 3 2 实验三中的心理旋转效应2 5 图2 3 3 实验三中旋转方向重复性与刺激朝向的角度在反应时上的交互作用2 6 图2 3 4 实验三中旋转方向重复性与刺激朝向的角度在错误率上的交互作用2 7 图2 4 1 实验四a 的基本结构和流程示意3 0 图2 4 2 实验四a 中的心理旋转效应3 0 图2 5 1 上下对称但左右不对称的刺激经过不同方向的心理旋转( 只转9 0 。) 加工后的结果的示意3 3 图2 5 2 实验四b 的基本结构和流程示意3 4 图2 5 3 实验四b 中的心理旋转效应3 5 图2 5 4 实验四b 中旋转方向重复性与刺激朝向的角度在检测阶段的反应时上 的交互作用3 6 图2 5 5 实验四b 中旋转方向重复性与刺激朝向的角度在检测阶段的错误率上 的交互作用3 7 图2 6 1 k o ri a t 和n o r m a n 在其试验一种所用的希伯来字母3 8 图2 6 2 实验五的基本结构和流程示意4 0 图2 6 3 字母面向的方向与按键的一致性与刺激朝向的交互作用4 1 图2 7 1 实验六的基本结构和流程示意4 5 v 浙江大学博士学位论文捅图和附表清单 图2 7 2 刺激灰度在反应时上的效应4 6 图2 7 3 刺激灰度在错误率上的效应4 6 表2 1 1 实验一中的旋转方向的重复性当前刺激朝向的角度1 6 表2 2 1 实验二中的旋转方向的重复性当前刺激朝向的角度2 1 表2 3 1 实验三中的旋转方向的重复性当前刺激朝向的角度。2 7 表2 5 1 实验四b 中的旋转方向的重复性检测阶段刺激朝向的角度3 6 表2 6 1 字母面向的方向与按键的一致性效应4 2 浙江人学博i ：学位论文绪论 1 绪论 一 认知心理学以信息加工的方式来看待内部心理过程。简单的说，认知系统 对客观世界的反应可以分为信息输入、信息加工和反应输出三个相继的过程。如 果不改变当前任务，当这些认知过程中某个或者某些成分与之前已经完成的认知 过程相同时，外在的行为表现就会得到改善。这个现象便是启动效应( p r i m i n g e f f e c t ) ，它是认知心理学中重要的研究内容之一，也是研究认知系统对客体的 内部表征以及认知过程的重要方法。 1 1 启动效应的成分和机制 启动效应中包含了多种成分，反映了任务的重复对相应的认知过程的不同影 响方式。例如，刺激的表征、刺激表征与反应的联系、刺激的类属与反应的联系， 以及视觉运动过程均会受到任务重复的影响。 1 1 1 表征优化 快速选择任务( s p e e d e d - c h o i c et a s k ) 是启动效应的研究中常采用的任务之 一。p a s h l e r 和b a y l i s ( 1 9 9 1 ) 认为快速选择任务可以分解成几个相继的过程。他们 发现，启动效应表现出很强的刺激特异性：如果不同的按键能够和刺激的类属相 对应，相同刺激间的启动效应要明显强于同一类属下的不同刺激之间的启动效 应；改变字母的大小写，也会明显减弱肩动效应。在后续的大量研究中，人们发 现刺激特异性在多种任务和多种刺激类型下广泛的存在( s c h a c t e r , d o b b i n s ，& s c h n y e r , 2 0 0 4 ) 。这些结果表明，启动效应与对外部刺激的知觉加工以及内部表 征之间有密切的联系。 结合脑功能研究的成果，d e s i m o n e ( 1 9 9 6 ) 和w i g g s 和m a r t i n ( 1 9 9 8 ) 提出 了表征优化( s h a r p e n i n gm o d a l ) 的假设在刺激重复时，参与表征与当前任 务特征无关的神经元被抑制( e g 当前任务与刺激的形状有关，那么刺激的颜色 便与当前任务无关) ，从而使得参与表征的神经元的数目减少，因而提高后续过 程提取信息的效率，同时也降低了相应脑区的活动性水平。 比如，在对启动效应脑机制( f m r j 、p e t ) 的研究中，研究者就普遍地发 现：伴随着启动效应的产生，相关脑区的活动减少( h e n s o n , 2 0 0 3 ；g r i l l s p e c t o r , h e n s o n ，& m a r t i n ，2 0 0 6 ) 。然而，f m r i 和p e t 所检测的信号反映的是一段时间内 神经活动的总水平，无法区分是神经元活动的总时问减少和还是活动的神经元的 浙江大学博十学位论文 绪论 数目减少( g r i l l s p e c t o re ta l ，2 0 0 6 ) 。事实上，时间知觉的研究已经显示，对于 重复的刺激而言，被试所感知到的刺激呈现的时间要短于新异刺激( p a r i y a d a t h & e a g l e m a n , 2 0 0 7 ) ，这可能反映了神经元活动的总时间的减少。因此，f m r i 和p e t 的研究无法提供直接支持表征优化理论的证据。 支持这个理论的证据主要来自于e e g 的研究。研究显示，e e g 信号中丫频 段( 4 0 h z 以上) 的诱导电位( i n d u c e dp o t e n t i a l ，i p ) 1 与客体表征密切相关 ( t a l l o n b a u d r y & b e r t r a n d ，1 9 9 9 ) 。另外，电极问电位变化的同步性( p h a s e s y n c h r o n i z a t i o n ) 反映了一个完整的客体表征所涉及到的代表不同特征维度的脑 区问的整合( v a r e l a , l a c h a u x ，r o d r i g u e z ，& m a r t i n e r i e ，2 0 01 ) 。g r u b e r 和m u l l e r ( 2 0 0 5 ) 以实物图片和将实物图片改造后形成的无意义图片为材料，让被试从事 图片分类任务( 分辨所呈现的图片是否有意义) ，发现当有意义的图片重复时， 大脑后部的g b r s ( g a m m ab a n dr e s p o n s e s ) 以及表现出同步性的电极的数日均显 著的下降，而当无意义的图片重复时，相似区域的g b r s 和同步电极数均明显增 加。f i e b a c h ，g r u b e r 和s u p p ( 2 0 0 5 ) 以真字和假字为材料，同样要求被试完成 分类任务( 判断呈现的字是真字还是假字) ，也发现了类似的结果，即真字重复 时，g b r s 和同步电极数均下降，而假字重复时，两者均增加。g b r s 的下降表 明了表征状态的变化，同时，对已具有内部表征的熟悉材料而言，同步活动的电 极数的减少也与w i g g s 等人的理论所预期的与任务不相关的特征维度的神经元 活动减少相吻合。 1 1 2 反应学习( r e s p o n s el e a r n i n g ) 表征的优化与当前的任务有关：一方面，单纯的重复适应造成的神经活动的 减少和刺激重复时的行为改善并不相关( s a y r e s & g r i l l s p e c t o r ，2 0 0 6 ) ；另一 方面，当把注意引导向刺激的不同特征( 比如结构或颜色) 时，即使对于相同的 刺激，启动效应也不能在基于不同特征的任务间传递( m a c l e o d ，1 9 9 6 ) 。更典 型的现象是负启动效应。所谓负启动，就是指如果某个刺激首先出现在一个任务 中，当它再出现在另外的任务中时，被试的表现反而会比新的刺激更差( n e i l l ， v a l d e s ，t e r r y ，& g o r f e i n ，1 9 9 2 ；m a y ，k a n e ，& h a s h e r ，1 9 9 5 ) 。这些结果说明，刺 1 诱发电位( e v o k e dp o t e n t i a l ) 是指潜伏期由刺激；i 现的时间所决定的电位变化，e r p 中所反映的脑电活动 便是来自于诱发电位；而诱导电位( i n d u c e d p o t e n t i a l ) 是指潜伏期相对刺激h j 现的时问来说不同定的电位变 化，需要利用小波分析技术对每次试验的信号单独分析j f j 各个频段的信号随时问变化的规律后再行甲均。 2 浙江人学博j ：学位论文 绪论 激重复引起的行为改善与任务设定有关。理论上来说，哪种特征更为重要只能由 任务来界定，而非刺激本身固有的属性。 对此，有研究者认为：表征优化不能与行为改善直接对应起来；启动效应体 现了任务执行后刺激表征与反应之间建立起的直接联接的作用，这被称为“反应 学习 ( r e s p o n s el e a r n i n g ) ( d o b b i n s ，s c h n y e r , v e r f a e l l i e ，& s c h a c t e r ，2 0 0 4 ) 。 比如，p a s h l e r 和b a y l i s ( 1 9 9 1 ) 在发现刺激特异性的同时，也发现了反应的特异性， 也就是改变刺激与反应的对应关系会破坏启动效应。结合刺激的特异性和反应的 特异性，他们认为，在快速选择任务中，刺激与反应之问建立了直接的联系而中 间的加工过程则被略过，从而改善了外在的行为。d o b b i n s 等人( 2 0 0 4 ) 更是发 现，反应学习而非表征优化，可以解释相关的行为和神经活动的数据。其实验中 包含两个任务：一是判断某个刺激所代表的客体是否比鞋盒大；二是判断某个刺 激所代表的客体是否比鞋盒小。这两个任务同样都基于“大小 这个属性，但是 当任务从其中之一转到另一个时，启动效应便显著减小。另外，与行为数据相关 的是前额叶的神经活动而非负责内部表征的下颞叶区域( s a y r e s & g r i l l s p e c t o r ， 2 0 0 6 ) 。这些发现都是表征优化理论所无法解释的。 不过反应学习并不能完全涵盖表征优化的效应。一般来说，启动效应会随着 刺激重复次数的增加而相应地增大，并在6 - - - 8 次左右达到最大值( s a y r e s & g r i l l s p e c t o r ，2 0 0 6 ) 。如果在关注相同特征的不同任务问转换，启动效应并不 完全消失；存留的启动效应的大小与在任务不变的条件下刺激第一次重复时的启 动效应近似( d o b b i n se ta l ，2 0 0 4 ) 。这提示，刺激与反应n 帕勺直接联系足逐渐加 强的，而表征优化和反应学习可能共同在启动效应中起作用。 1 1 3 反应与刺激类属的绑定 除了刺激特异性成分，启动效应中还存在着基于刺激的类属的成分( s c h u c h & k o c h ，2 0 0 4 ) 。在p a s h l e r 和b a y l i s ( 1 9 9 1 ) 的实验中，如果刺激可以分类，且不 同的类属能够与不同的按键相对应，则被试在反应重复时的表现要优于反应转换 时的表现。s c h n y e r 等人( 2 0 0 7 ) 发现，在d o b b i n s 等人( 2 0 0 4 ) 的范式下，虽然 任务转换的效应只在刺激完全相同时出现，但名称相同的不同刺激之间依然存在 稳定的启动效应且不受任务转变的影响。这一结果说明，类属与反应间的绑定与 反应学习无关。 3 浙江大学博：学位论文绪论 将反应重复的效应置于任务转换的范式下考察，研究者发现了反应重复的效 应依赖于当前任务：如果任务不变，反应重复时，被试的表现得到改善：如果任 务改变，在反应重复时被试的绩效反而会变差( m a y r & k l i e g l ，2 0 0 3 ) 。研究者 认为，这些结果说明类属与反应之间建立或者强化了联接。 1 1 4 视觉运动过程的启动( v i s u a l m o t o rp r i m i n g ) 控制由刺激所诱导的运动是视觉背侧通路的功能( g o o d a l e & m i l n e r , 1 9 9 2 ) 。 c a n t 等人( 2 0 0 5 ) 曾经认为，背侧通路只能实时起作用，否认存在基于视觉运动 过程的启动效应。j a x 和r o s e n b a u m ( 2 0 0 7 ) 认为，真正的视觉运动过程的启动效 应应该基于这个过程中所产生的运动的规划而非由刺激所引发的运动发动的过 程。他们考察了自发障碍躲避行为( 自发障碍躲避被认为是背侧通路的功能 【s c h i n d l e re ta l ，2 0 0 4 ) ，发现先前形成的路径能够对当i j i 的路径产生影响，从而 证明视觉运动过程中也可以表现出肩动效应。 1 2 基于心理旋转的启动效应的假设 1 2 1 问题提出 就所己知的启动效应而言，无论是表征优化、反应学习、类属与反应的绑定， 行为的改善都依赖于刺激本身的属性，那么，是否存在独立于刺激的启动效应呢， 或者说，知觉过程之后的加工是甭会在重复执行时表现出更高的效率，从而改善 行为呢? 视觉运动过程的启动效应虽然可以看作是一种基于知觉过程之后的加工的 启动效应的例子；但是，一方面j a x 和r o s e n b a u m ( 2 0 0 7 ) 所观察到的启动效应中 并没有排除外显记忆的因素，另一方面他们的研究中也没有证据显示被试的行为 在情景重复( 有障碍或无障碍的条件与前一次的试验相同) 时得到了改善。 要回答上面的问题，还需要从另外的角度来研究。接下来的文章将围绕这个 问题展开。 1 2 2 前人的研究没有涉及此问题的原因 在前人的研究中并没有深入探讨存在基于知觉过程之后的加工的启动效应 的可能性，其中一个重要的原因就是，多数实验中采用了快速选择任务 ( s p e e d e d c h o i c et a s k ) 2 ，而在快速选择任务中，缺乏区分知觉过程的效率和知 2 启动效应的研究中常用的任务还包括词十补笔、识别、项目生成等等，这些任务中所检测的启动效应都 4 浙江火学博i ：学位论文 绪论 觉过程之后的加工的效率的指标。要检验知觉过程之后的加工的效率是否会在重 复执行时改变，需要将当前试验中的加工与前次试验相同时的效率和当前试验中 的加工与前次不同时的效率进行比较。如果实验中采用快速选择任务，与这个比 较直接对应的范式便是任务转换范式。被试在不同的认知任务之问转换时，会产 生所谓的转换代价( s w i t c h i n gc o s t ) ：被试在任务重复时的表现通常要优于在任 务转换时的表现( m o n s e l l ，2 0 0 3 ) 。然而，由于在以快速选择任务为基础的任务 转换范式下所观察到的转换代价包含多个成分，转换代价的存在并不能确定知觉 过程之后的加工的效率是否发生了改变。 首先是“线索转换”( c u es w i t c h i n g ) 效应。任务转换范式一般需通过额外 线索来提示接下来应当执行什么任务，不同的线索通常对应着不同的任务。或者 说，在任务转换的同时，线索也随之转换了，即任务转换效应中混淆了线索转换 的因素( a l t m a n n ，g r a y ，2 0 0 8 ) 。早期的研究发现：随着线索与目标刺激之问的 间隔延氏，转换代价会显著减少( m o n s e l l ，2 0 0 3 ) 。研究者认为，这一结果说明 在任务转换的状态下，在目前刺激出现前，被试需要根据线索信号对即将执行的 任务进行准备，后者包括对线索的识别、对线索意义的提取以及对任务集合的选 择等。而在任务重复时，则不需要经历这样的过程。因此，出现了转换代价。即 使间隔时问充分地延长，转换代价也始终会存在( m o n s e l l ，2 0 0 3 ) 。有研究者甚 至认为，转换代价完全是由线索转换引起的，其所反映的是与线索有关的知觉和 记忆过程，残存的转换代价仅仪是由在部分试验的准备阶段提取记忆失败所导致 的( m o n s e l l ，2 0 0 3 ) 。不过，如果将问隔时问进行被试间的操作而在被试内保持 不变，虽然同样发现间隔时1 1 j 越长被试的表现越好，却没有发现问隔时间的作用 在任务转换与任务重复问存在差异。换句话说，问隔时间的延长可能只是整体的 改善了行为而没有减少转换代价( a l t m a n n ，2 0 0 4 ，2 0 0 6 ) 。m a y r 和k l i e g l ( 2 0 0 3 ) 利用“信息减少 ( i n f o r m a t i o n r e d u c t i o n ) 范式( 同一任务同时对应两个不同的 线索) 发现：即使不转换任务，线索转换本身也能够引起很强的转换代价：不过， 还存在部分代价不能由线索转换来解释。 然而，这部分转换代价同样不能与知觉过程之后的加工的效率的变化对应起 来。其中，还可能包含了前文提到的刺激类属和反应的绑定( m a y r & k l i e g l ，2 0 0 3 ； m o n s e l l ，y e u n g ，& a z u m a , 2 0 0 0 ；p h i l i p p ，j o l i c o e u r ，f a l k e n s t e i n ，& k o c h ，2 0 0 7 ； 是基于刺激的( s c h a c t e re ta l ，2 0 0 4 ) 。 5 浙江人学博一i ：学位论文 绪论 s t e i n h a u s e r & h u b n e r , 2 0 0 6 ) 。不同的任务界定了不同的类属划分标准，而由每 个任务界定的类属都需要与特定的反应对应起来。如果不同的任务对应着相同的 反应集合，则不同任务界定的刺激类属与反应之间的联接就会存在竞争关系：执 行某个任务时，其他任务界定的刺激类属与反应之间的联接则会被抑制；在任务 重复时，在先前执行中建立的刺激类属与反应问的绑定依旧有效，从而提高了绩 效，而在任务转换时，由于当前任务是之前被抑制的，抑制效应的存留会影响对 当前任务的执行，从而降低了绩效。很多有趣的效应都被归因于任务执行后存留 的抑制效应。例如，如果在任务集中包含了两种优势不同的任务，则转换代价表 现出在优势和弱势任务之间的不对称性。在s t r o o p 效应中，对字义的加工与对 颜色的加工相比处于优势地位，从根据字义反应转换到根据颜色反应时的转换代 价要小于从根据颜色反应到根据字义反应的转换代价，对此的解释是：对优势的 任务需更强的抑制j 能保证弱势任务的完成，当任务从弱势任务转换为优势任务 时，原先对优势任务的强抑制传递到转换后的优势任务中，从而相应地增加了转 换代价( y e u n g & m o n s e l l ，2 0 0 3 ) 。又例如，任务集包含了a 、b 、c 三类任务， 在a b c 中b c 的转换代价要小于在a b a 中b a 的转换代价。对此的解释则 是：在a b a 序列中，在执行任务b 时，对先前活跃的任务a 所施加的抑制传 递到了后一任务a 的执行之中( m a y r & k e e l e ，2 0 0 0 ；m a y r , 2 0 0 2 ) 。 1 2 3 心理旋转任务的特殊性 如上所述，如果采用一般的快速选择任务来检验是否存在独立于刺激的启动 效应，则无法避免混淆其他效应。不过，如果采用心理旋转( m e n t a lr o t a t i o n ) 任 务，在此任务下考察是否存在独立于刺激而基于心理旋转的启动效应则避免了与 其它效应的混淆，因为在心理旋转任务中，除了反应时和错误率可以反映整体的 加工绩效外，反应时相对刺激方向的斜率( 回归方程) 能够直接反映心理旋转的 速率，这即是心理旋转加工的效率( s h e p a r d & m e t z l e r , 1 9 7 1 ；c o o p e r & s h e p a r d ， 1 9 7 3 ) 。 因此，在心理旋转任务中，通过对旋转速率的变化进行检验，便可以考察基 于心理旋转加工的启动效应。如果这个效应存在，则在当前试验的旋转加工与前 次试验相同时，即使改变被旋转的客体，心理旋转的速率也会加快，而在当前的 旋转加工与前次不同时则会减慢。 6 浙江大学博士学位论文绪论 接下来的问题便是如何来界定不同的心理旋转过程。我们在下一节，将结合 前人的研究来解决这个问题。 1 2 4 旋转方向的重要性 1 2 4 1 来自练习效应的证据 最早的和心理旋转的重复效应有关的研究来自对练习效应的考察。一般来 说，充分的练习，不但降低了整体的反应时，同时也降低了时间方程的斜率。 b e t h e l l f o x 和s h e p a r d ( 1 9 8 8 ) 认为，在练习过程中，被试提高了将刺激当成整体 来处理的能力。虽然刺激的复杂度不会影响心理旋转的速率，不过由于加工能力 的限制，被试会将复杂的刺激分成部分来处理，从而会影响了时间方程的斜率。 按照b e t h e l l f o x 和s h e p a r d ( 1 9 8 8 ) 的解释，练习使得刺激更多的被当成整体而非 部分来处理，从而减少了反应时，同时也降低了时间方程的斜率。不过h e i l 等人 ( 1 9 9 8 ) 的研究排除了这个可能性。他们发现，对三维空间中的心理旋转而言， 即使在测试阶段采用与练习阶段相同的客体，而仅改变转轴，练习效应也会消失。 这说明被试并没有提高将被旋转的客体当成整体的能力。 斜率的降低当然还可能反映了旋转速率的变快。如果这个假设成立，那么即 使在测试阶段改变刺激集合，如果旋转加工不变，也应当能观察到斜率的降低。 h e i l 等人( 1 9 9 8 ) 将围绕着共同转轴的心理旋转看作相同的加： 过程，没有在改 变刺激集合后观察到练习效应。h e i l 等人( 1 9 9 8 ) 认为，这说明练习并没有提高 被试心理旋转的能力，而仅仅使得被试对特定刺激的旋转加工产生了记忆痕迹。 不过，练习效应不能传递给不同的刺激集合，还可能由于同时练习虽然绕着 共同的转轴但是方向相反的心理旋转，导致这两者的练习效应之间产生了干扰。 前人的研究指出，心理旋转不是单纯的图像变换，而是内部的运动过程( g a u t h i e r e ta l ，2 0 0 2 ；r i c h t e re ta l ，2 0 0 0 ；h a r r i s & m i n i u s s i ，2 0 0 3 ；g a n i s ，k e e n a n ，k o s s l y n & p a s c u a l l e o n e ，2 0 0 0 ) 。而对视运动( v i s u a l m o t o r ) 任务的练习，存在着一段不 稳定的时期，这期间如果练习不同的任务，练习效应将不会显现( w a l k e r , b r a k e f i e l d ，h o b s o n ，& s t i c k g o l d ，2 0 0 3 ；b r a s h e r s k r u g ，s h a d m e h r , & b i z z i ，19 9 6 ； k r a k a u e r , g h e z ，& g h i l a r d i ，2 0 0 5 ) 。有研究者认为，如果采用随机序列而非将不 同的任务分在不同的区组里练习，那么两个任务均可得到有效的练习 ( c u n n i n g h a m & w e l c h ，1 9 9 4 ) 。但是，这仅限在其中一个任务是熟练任务的情 7 浙江大学博：i ：学位论文 绪论 形，这和区组练习时观察到的现象并没有区别( b r a s h e r s k r u ge ta l ，1 9 9 6 ) 。如 果绕着同一轴但方向相反的心理旋转是不同的加工过程，那么在h e i l 等人( 1 9 9 8 ) 的实验中，由于旋转的方向是自由的，不同方向的旋转会在较短的问隔内出现， 从而无法避免相互之间的干扰，因此，便无法表现出基于旋转过程的练习效应。 以上的分析提示了旋转方向对界定不同的心理旋转的重要性。 1 2 4 2 其他证据 旋转方向的重要性，还可以在伴随的手动对心理旋转的影响上直接表现出 来。对于三维物体的心理旋转而言，如果手的转动和客体的心理旋转发生在竖直 平面内，两者方向一致时，被试的表现会相对地改善( w o h l s c h l a g e r & w o h l s c h l a g e r ，1 9 8 8 ) 。在二维物体的心理旋转任务中也观察到了类似的结果 ( w e x l e r ，k o s s l y n ，& b e r t h o z ，19 9 8 ) 。 观察外在的旋转也会影响心理旋转( c o r b a l l i s & m c l a r e n ，1 9 8 2 ；h e i l ，b a j r i c ， r o s i e r ，& h e n n i g h a u s e n ，1 9 9 7 ) 。如果两者方向的一致，心理旋转的速率相比于 两者不一致时的速率要快( h e i le ta l ，1 9 9 7 ) 。 结合以上的讨论，笔者认为，可以将沿着同一转轴但方向相反的心理旋转有 质的不同，可以看作不同的心理旋转。 1 2 5 基于心理旋转的启动效应的检验标准 根据以上的讨论，“是否存在基于心理旋转加工的启动效应 等价于“在心 理旋转的方向重复时，旋转的速率是否会加快 。如果旋转速率加快，除了反应 时减少外，其减少的量也应当随着旋转量的增加而增加。 特别的，在判断字母是“j 下常 还是“镜像”的任务中，心理旋转限定在平 面内发生，而旋转方向由刺激的朝向决定，并且旋转量是由刺激朝向的绝对角度 ( 即刺激朝向与正立位置之间的差异) 决定的。因此，在此任务下，检验是否存 在基于心理旋转的启动效应，便是检验旋转方向重复时，反应时是否会减少，且 减少的量是否随着当前刺激的朝向的绝对角度的增加而增加。 1 2 6 本研究与前人关于心理旋转的序列效应的研究的联系与区别 前人在对心理旋转的序列效应进行研究时，也关心前次试验中的心理旋转的 方向与当前试验中的心理旋转的方向之间的相互关系的影响，不过这类实验大多 混淆了旋转方向重复和刺激重复这两类因素。刺激本身的重复，可能会导致类似 8 浙江人学博 ：学位论文绪论 于旋转速率变化的现象。如果当前刺激和前一个刺激来自同一字母，朝向接近， 并且导致同样的反应，那么被试的反应时会相对地减少。减少的程度随着朝向差 异的增加而非线性地减少。由于旋转方向相同时的朝向差异总是要小于旋转方向 相反时的角度差异，因此，刺激的重复使得旋转方向相同时的反应时相对地缩短 了。另外，刺激偏离正立位置更大的角度时，反应时的减少量也更大。总体来说， 刺激本身的重复，造成了与旋转速度变快类似的效果。刺激重复的效果，可能是 由于将当前的刺激转回到与前一个刺激的朝向一致，也可能是由于直接提取先前 的反应绕过心理旋转。刺激重复所导致的效应，仅仅局限在刺激重复的情景，不 能拓展到刺激改变的情况，这与我们假设的基于心理旋转的启动效应不符。 从k o f i a t 和n o r m a n ( 1 9 8 4 ) 的实验一的表格中的数据可以看出( 没有经过统 计检验) ，旋转方向重复时的反应时要小于旋转方向转变时的反应时，当前刺激 偏离正立位置的角度越大，反应时的差异越大。这可能提示了心理旋转的速率发 生了变化，不过由于没有对刺激的呈现序列进行控制，在刺激训列中存在刺激重 复的情形，因而这组数据所揭示的效应是何种原因引起的并不明确。r o b e r t s o n 等人( 1 9 8 7 ) 在其实验二中，在同样没有排除刺激重复的情形下，发现旋转方向 一致时的反应时要小于旋转方向改变时的反应时。不过他们没有发现在刺激角度 不同时的反应时差异的不同。k o r i a t 和n o r m a n ( 1 9 8 8 ) 在其实验三中的讨论中， 排除了刺激完全重复的情形后，同样发现了旋转方向相同时的反应时要小于旋转 方向不同时的反应时，不过他们并没有探讨反应时的差异是否会随着刺激朝向的 角度的增大而增大，因而旋转速率是否改变并不能确定。 因此，前人对心理旋转的序列效应的研究，虽然提示了存在基于心理旋转的 启动效应存在的可能性，但是确切的实验证据还有待本次研究来提供。 1 3 研究内容概述 本研究共包括六项实验。我们将首先在最简单的情形下检验这个效应是否存