（计算机应用技术专业论文）情绪对范畴三段论推理的影响：erp研究.pdf

独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谓 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，也不包含为获得北京工业大学或其它教 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了谢意。 签名：b 魄j 伽? 护、 关于论文使用授权的说明 本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有 权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部 或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 签名： 师签名：睑日期兰型少 摘爰 摘要 随着现代科学技术的发展，脑成像、脑电技术设备等相关科学手段和分析 方法的相继出现，人脑逐渐由“黑盒变成“灰盒”。这为我们的科学研究提供 了技术前提。最近许多学者认为建立人类高级思维模型是我们现阶段所需解决 的一个重要问题，这必将给人工智能的发展带来强大动力。 范畴三段论推理是演绎推理的基础，对于心理学、认知科学和人工智能等 研究领域有着重要的意义。推理内容上，情绪在推理等高级认知活动中扮演重 要的角色，情绪对推理的影响已成为研究的关注点。范畴三段论推理的研究已 取得了大量成果，但仍存在如下问题： 1 不同情绪( 正性、中性、负性) 对范畴三段论推理行为结果的影响 还存在着争议。 2 不同情绪( 正性、中性、负性) 内容的范畴三段论推理在时序方面 的脑信息机制研究尚不充分。 事件相关电位技术( e i 强) 在实时测量大脑对刺激处理动作上具有优势， 可以揭示大脑活动在时序方面的变化。因而本研究针对已往研究中存在的问题， 采用c o n c l u s i o n e v a l u a t i o n 范式( 简称c e 范式) ，利用事件相关电位技术对范 畴三段论推理进行研究。 本论文利用事件相关电位技术( e r p ) 从时序及推理努力程度的角度分析 情绪对推理的影响，并尝试用e l 冲s 数据结合行为数据来研究大脑活动的规律。 研究发现： 正性情绪下的正确率显著低于中性、负性的正确率，而中性与负性的正确 率未见显著差异。而反应时上存在显著差异：负性情绪的反应时间小于正性情 绪的反应时问，正性情绪的反应时间小于中性情绪的反应时间。由于e r p 实验 中确定成分属于最重要的任务，同时确定成分也是e r p 实验的难点，因此在数 据分析中我们更关注大成分，同时我们使用了差异波分离了推理成分。从e r p 数据可见，正性和负性情绪使得推理成分的波幅显著减小，并使得推理的潜伏 期缩短。但是正性情绪和负性情绪参与下推理任务诱发的头皮电位都大于中性 情绪下的头皮电位。说明情绪诱发了更多的心理资源。 我们的结论是币负性情绪的参与，可以降低推理成分的波幅，同时缩短潜 伏期。这可能使得j 下性和负性情绪参与的推理任务的反应时间显著小于中性推 理任务。在正、负情绪参与下推理任务诱发的头皮电位要大于中性情绪下推理 任务诱发的头皮电位，但是我们不能因此认为情绪促进了推理；同样我们也不 能因为中性推理成分的波幅大于情绪参与下的推理波幅，而认为情绪抑制了推 北京t 业大学t 学硕i 学化论丈 理。由于大脑推理活动的复杂性，至少包含了词义、句意的理解、长期记忆的 调动、以及心理资源的整合等阶段。当推理中更多的需要长期记忆参与时情绪 的参与可能表现为对推理活动的促进，相反，当长期记忆干扰推理活动，或者 当情绪消耗了众多的心理资源导致推理动作本身得不到足够的心理资源时，就 有可能表现为情绪抑制范畴三段论推理。 关键词范畴三段论；情绪；e r p i i a b s t r a c t a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fs c i e n c ea n dt e c l l l l o l o g y ，a n dw i t hb r a i ni m a g i n g ，e e g a n do t h e rr e l a t e dt e c 王1 1 1 i c a le q u i p m e n to fs c i e m i f i ci n s t n l m e n t sa i l dm e t h o d s e m e r g e d ， t h eb r a i ng r a d u a l l yb e c o m ef r o mt h e ”b l a c kb o x ”i n t oa ”黟a yb o x ”t 1 1 i sp r o v i d e sa t e c h l l i c a l p r e r e q u i s i t ef o ro u rr e s e a r c h t h e s ed a y s ，m a n yr e s e a r c h e r st h i n kt l l a t m o d e l i n gh u m a n si n t e i g e n c ei sk e yp o i n to fa r t i f i c i a li n t e l l i g e n c e a st or e a s o n i n gc o n t e n t ，e m o t i o np l a y sa ni m p o r t 锄tr o l ei nc o g n i t i v ea c t i v i t i e s s u c ha sr e a s o n i n g m a n yr e s e a r c h e sh a v ea n a c h e dm u c hi m p o n a i l l c et ot h ee 倍c to f e m o t i o no nr e a s o n i n g a l t h o u 曲l o t so fa c h e i v e m e n t sa b o u ts y l l o g i s mh a v eb e e n a b t a i n e d ，t h e r ei ss t i l lm u c h 、o r kt h a tn e e d e dt ob ed o n e ： ( 1 ) t h ee f - f e c to fe m o t i o n ( p o s i t i v e ，n e g a t i v e ， n e u t m l ) o nb e h a v i o r a lr e s u l t so f s y l l o g i s mi ss t i l lu n c l e a r ( 2 ) t h ee f f e c to fe m o t i o n ( p o s i t i v e ，n e g a t i v e ，n e u 仃a 1 ) o nn e u r a lm e c h a n i s m so f s y l l o g i s mi ss t i l lu n c l e a r i nt 1 1 i ss t u d y ，、坩c h o s es y l l o g i s t i cr e a s o n i n gm a t e r i a l s ，a n du s e de m o t i o n a lv o c a b u l 哪s e l e c t e d 舶mc h i n as t i m u l i “b r a r yi nr e a s o n i n gt a s k s t h ef o l i o w i n gr e s u l t sw e r eo b t a i n e d s u b j e c t s r a t i n g so fe m o t i o n a l l yp o s i t i v ec o n t e n t 、v e r es i g n i f i c a n t l yl o w e rt h a l lt h o s eo ft h en e u t r a lm a t e r i a l 绷i de m o t i o n a l l yn e g a t i v em a t e r i a l a n dt h e r ew a sn os i g n i f i c a n t l yd i f 佗r e n c eb e t w e e ns c o r e so fe m o t i o n a l l vn e u t r a l m a t e r i a la n dn e g a t i v em a t e n a l r e a c t i o nt i m e ( r 7 r ) o f e m o t i o n a l l yn e g a t i v ec o n t e m w a s s i g n i f i c a n t l ys h o i r t e rt h a nt h a to ft h ee m o t i o n a l l yp o s i t i v e ，a 1 1 dt h ee m o t i o n a l l y p o s i t i v ew a ss i g n i f i c a m l ys h o r t e rt h a nt h a to ft h ee m o t i o n a l l yn e u t r a l i ne i 冲e x p e n m e n t s ，t h em o s ti m p o r c a n tw o r ki st of i n do u tt h ee i t pc o m p o n e n t s t h e r e f o r e ， w ef o c u s e do nb i gc o m p o n e n ta n du s e dd i f f e r e n c ew a v et os e p a r a t ee i t pc o m p o n e n t t h ee r pd a t as h o w e dt h a tt h ep o s i t i v ee m o t i o na n dt h en e g a t i v em a d e p e a ko f t h e c o m p o n e n to ne m o t i o n a lr e a s o n i n gt a s ks m a l l e rt h a nt h a to nt h en e u t r a l t h ep o s i t i v ea n dt 1 1 en e g a t i v ea l s om a d et l l e l a t e n c yo fr e a s o n i n ge i 冲c o m p o n e n ts h o r t e r t h a j lt h a to nt h en e u t r a l b u tt h ep e a ko nt h en e u t r a l 、 ，a sn e 训yt 、) ，i c ea sb i ga st h a t o nt h ep o s i t i v ea n dt h en e g a t i v e b u t 、v ! h e nw et 啪e dt o 锄p l i t u d eo fs y l l o g i s t i c r e a s o n i n gt a s ko ne a c he m o t i o n a ll e v e l ，、v ef o u n dt h em e a n 锄p i i t u d eo nt h ep o s i t i v ea n dt h en e g a t i v ew a sb i g g e rt i l a nt h a to nt h en e u t r a l i ts h o w e dt h a te m o t i o n m a d e r e a s o n i n ga c t i o no c c u p i e dm o r em e n t a lr e s o u r c et h a nt h en e u t r a l a ss a i db e f o r e ，n e g a t i v ea n dp o s i t i v ee m o t i o nc a nr e d u c e 锄p h t u d eo ft h e r e a _ s o n l n gc o m p o n e n ta n ds h o r t e n1 a t e n c yo fr e a s o n i n gc o m p o n e n t i ti sp r o b a b l yo n eo f t t t t h ef a c t o r st h a tm a d er e a c t i o nt i m eo ft h ep o s i t i v ea j l dt h en e g a t i v e s h o r r t e rt h a nt h e n e u t r a lt h ep o t e n t i a le v o k e db yt h ep o s i t i v er e a s o n i n gt a s ka n d t h en e g a t i v er e a _ s o n i n gt a s ki sb i g g e rt h a nt h a to nn e u t r a l b u tw e s h o u l d n tc o n c l u d et h a tp o s l t l v e a n dn e g a t i v ee m o t i o nr e s t r a i n so rp r o m o t e sr e a s o n i n gb ya m p l l t u d e o ri a t e n c y a s 、v ek n o w ，r e a s o n i n gi sv e r yc o m p l e xa c t i o n i t ，a t1 e a s t ，i n c l u d e sw o r d s a n ds e n t e n c e c o m p r e h e n s i o n ，1 0 n g t e mm e m o r ye v o k i n g ，a n di n f o m a t i o n i n t e g r a t l o n l no n e h a n d w h e nr e a s o n i n gn e e d sl o n g - t e r i nm e m o r y ，e m o t i o nm a y p r o m o t er e a s o n l n g l n m eo t h e rh a n d 、v h e n1 0 n g t e r n lm e m o r yd i s t u r b sr e a s o n i n g ，e m o t l o nm a y r e s t r a l n r e a s o n l n g k e yw o r d ss y l l o g i s t i cr e a s o n i n g ；e m o t i o n ；e i 心 i v 目录 目录 摘要i a b s t r a c t i i i 第1 章绪论1 1 1 研究背景。1 1 1 1 高级思维功能研究的需要。2 1 1 2 人工智能和教育的需要。2 1 2 演绎推理认知机制的解释理论2 1 2 1 规则理论2 1 2 2 模型理论3 1 2 3 概率理论3 1 2 4 双加工理论4 1 3 范畴三段论理论及神经机制4 1 3 1 范畴三段论推理的心理学研究4 1 3 2 范畴三段论推理的脑神经网络研究。6 1 4 情绪的相关研究6 1 5 国内研究综述7 1 6 论文结构安排8 第2 章问题提出、总体构想及研究意义9 2 1 问题提出9 2 2 研究假设1 0 2 3 研究意义1 0 2 3 1 理论意义lo 2 3 2 实际意义1 1 2 4 本章小结1 1 第3 章情绪影响范畴三段论推理的e r p 研究1 3 3 1 研究目的1 4 3 2 研究方法1 4 3 2 1 被试14 3 2 2 实验设计和实验材料1 5 3 2 3 实验步骤15 v 北京t p 大学t 学帧十学1 道论文 3 2 4 刺激呈现1 6 3 2 5 实验记录和分析参数设置1 7 3 2 6 被试后测情绪自评结果1 8 3 3 来自e r p 的行为数据及分析1 8 3 3 1 行为数据18 3 3 2 行为数据结论1 9 3 4e i 冲实验数据及分析2 0 3 4 1 数据结果选择及大脑激活区分析2 0 3 4 2 情绪对推理诱发的波幅的影响2 6 3 4 3 情绪对推理成分的潜伏期的影响3 2 3 5 本章小结3 3 结论3 5 参考文献3 9 i 咐录4 5 攻读硕士学位期间所发表的学术论文4 9 致 谢51 第1 章绪论 1 1 研究背景 第1 章绪论 脑信息学( b r a i ni n f o 肌a t i c s ，b i ) 【1 。3 1 是一门新兴的交叉学科，它致力于研 究人类信息处理系统( h 啪a 1 1b r a i ni n f o 珊a t i o np r o c e s s i n gs y s t e m ，h i p s ) 的潜 在机制。与面向感知觉的研究不同，脑信息学主要关注以人的思维为核心的认 知功能，包括推理、决策、问题解决、学习、规划等。脑信息学研究的目的是 发展一个系统化的研究方法，并借助以实验为核心的认知神经科学技术和以网 络智能( w 曲i n t e l l i g e n c e ，w i ) 及数据挖掘为核心的信息技术，全面的理解人 脑宏观和微观水平的信息加工过程及其神经机制，并为其建立计算模型，希望 以此促进人工智能科学的发展1 4 5 。 实验研究是b i 研究的一个核心手段，认知神经科学技术能够帮助我们打开 大脑“黑盒”，了解心理行为背后的神经机制。通过对高级认知任务的系统化数 据分析，有助于揭示人脑高级认知功能的信息加工过程及其神经机制。人脑高 级认知功能的重大基础研究突破将对临床医学、教育学、商业、网络智能等多 个领域产生极大的推进意义，其研究结果有望应用于高级认知功能障碍病人的 临床诊断及康复治疗、儿童知识系统发展水平评估、网页设计和网页评价、网 络推理机研发等多个方面。 演绎推理是人类特有的思维方式及思维基础，是脑信息学以思维为核心的 高级认知功能之一，作为一个相对独立的思维活动，还参与学习、问题解决以 及决策等高级认知活动，在人类的思维活动中起着重要的作用。范畴三段论推 理是演绎推理的核心，是进行创造性思维的前提，也是哲学、逻辑学、心理学、 认知科学和人工智能等学科所感兴趣的领域。 心理学对范畴三段论的研究旨在揭示人们在实际推理活动中信息加工的规 律与机制。从逻辑学的角度看，推理中结论的有效性是由推理形式( 或结构) 所决定的，而与推理的具体内容无关。然而，心理学研究表明，推理的形式和 内容均会影响推理的结果。推理形式上，f r a s e 的研究发现，范畴三段论推理的 不同的格会影响范畴三段论推理的结果，第一格具有较高的正确率和较短的反 应时，而第四格具有较低的正确率和较长的反应时j 。推理内容上，e v a n s 等 人还发现，人们在实际推理活动中并不完全遵循形式逻辑的抽象规则，在实际 推理活动中经常受到非逻辑因素尤其是情绪状态、推理内容等的影响，例如被 试在正性( 积极) 情绪和负性( 消极) 情绪这两种不同的情绪状态下往往得出 不同的推理结果，表现出非理性和不合逻辑性【7 j 。神经影像学则试图从大脑的 北京t 业人学t 学硕l j 学位论史 解剖结构上找到人们进行范畴三段论推理的神经基础，从而更好地理解人们的 推理行为。 1 1 1 高级思维功能研究的需要 推理是学习、问题求解、发现和创造等高级认知功能的重要组成部分，是 人类最重要的高级思维功能之一。范畴三段论是其中一种重要的推理形式，亚 罩士多德曾把范畴三段论推理放在一个很重要的位置，认为范畴三段论推理代 表人类思维的巨大成就，因而，对其大脑信息加工的神经机制的研究，有利于 对人类思维功能的研究。除了哲学、逻辑学外，心理学、认知科学、人工智能 等领域均从不同的视角对范畴三段论推理展丌研究，取得了一些理论成果。然 而，这些成果尚未到达一致的结论，这就为今后对范畴三段论推理的研究带来 新的挑战和契机。 1 1 2 人工智能和教育的需要 人工智能经过几十年的发展，已经取得一定成果，但传统的基于逻辑推理 的人工智能，在面临网络时代复杂的、海量的、分布的多种数据源，及大规模 模拟现实世界复杂问题求解时，还远不能满足人们的需要。然而，人腩是一个 完美的智能信息处理系统，对其神经基础的研究，将促进人工智能的发展。另 外，不同的情感体验影响人类推理结果，对人类范畴三段论推理过程的研究将 有助于对学生进行逻辑推理能力及创造性思维的培养教育。 1 2 演绎推理认知机制的解释理论 1 2 1 规则理论 规则理论( m l et h e o r y ) 认为人们的推理过程类似于逻辑证明过程，所使用 的推理规则( 抽象形式) 存储于某种心理逻辑体系当中。推理时，个体会首先 去鉴别f j 提的逻辑形式，然后选用相应的逻辑规则来完成推理任务瞵j 。持该理 论观点的b r a i n e 等人认为某些推理过程简单直接，推理规则简单有效，易于掌 握；而另一些推理规则则要求个体进行间接的假设推论，没有单独的规贝0 可以 使用，如m t 规则。另外，由于人们对于具体内容的条件命题会做出各种各样 的假设，使得他们可能会错误地理解或表征推理任务，从而也会做出无效的逻 辑推理，如a c 、d a 规则。因此，如果缺乏相应的推理或规则，所要求的步骤 太长就容易导致各种错误，甚至得不出任何的结论1 9 j 。 2 第1 章绪论 1 2 2 模型理论 2 0 世纪8 0 年代，j o h n s o n l a i r d 等人提出了推理的模型理论( m o d e lt h e o r ) ，) 【l o ，1 1 1 。该理论认为演绎推理基本上不具有逻辑性质，也即在推理过程中无须应 用逻辑规则。推理过程就是对心理模型的表征和操作。人类在进行条件推理“如 果p ，那么q 的时候，首先会建构关于前提的外显心理模型( pq ) ，接着判断 该模型是否可以得出相应的结论；如果工作记忆容量允许的话，个体会进一步 建构关于前提的内隐心理模型( 非pq 、非p 非q ) 来对所得出的结论进行证伪。 因此，推理过程主要是通过搜寻反例来证实结论是否成立的非演绎过程。对于 m p 推理而言，个体只需要建构一个外显模型( pq ) ，就可以得出正确的结论； 对于m t 、a c 和d a 推理而言，个体必须在外显模型的基础上，继续构建内隐 模型( 非pq 、非p 非q ) 才能得出正确的结论，但由于工作记忆容量的限制以 及认知负荷超载，在实际的推理过程中，个体常常不能同时建构另外两个内隐 模型，因此m t 、a c 和d a 推理会时常犯错。 支持模型理论的学者认为，范畴三段论的结论判断作业的具体推理过程是： 首先被试根据前提构建一个心理模型，接着判断结论是否同这个模型的逻辑一 致；如果结论可信的话，人们就倾向于接受这个结论，如果结论不可信的话， 人们也不会直接否定结论，而是构建其他的心理模型，如果结论在构建的所有 心理模型中都成立，那么被试才会最终接受结论，反之则否定结论【l2 1 3 j 。模型 理论认为演绎推理的难度主要是由人们所必须建构的模型数目决定的。它还预 测知识会影响演绎推理的加工，如果所得出的结论不符合事实，被试就会竭力 搜寻其它模型，从而对最初的结果进行修正。它虽然考虑了内容本身可能会对 推理产生的影响，但是对于相同内容在不同的情境下，个体的推理行为为什么 会表现出这些差异，却不能给予合理的解释。 1 2 3 概率理论 从概率的角度探讨条件推理的认知机制是一种全新的尝试，它试图揭示条 件推理中的若干概率因素，如前件概率p ( p ) ，即p 发生的可能性；后件概率 p ( q ) ，即q 发生的可能性；条件概率p ( qp ) ，即在p 成立的条件下，q 发生 的可能性等对推理过程的影响，从而重新建构有关演绎推理的理论模型。 o a k s f o r d 和c h a t e r 考察了不同前后条件概率组合的条件规则对四种条件推理的 影响，结果表明概率理论可以比形式逻辑理论更好的解释人们的推理行为【l4 1 。 基于此，o a l ( s f o r d 提出了条件推理的概率模型( c o n d i t i o n a lp r o b a b i l i t ) ，m o d e l ) ， 认为人们对四种推理的认可程度与范畴三段论的前提的概率基本成讵比比，具 体为：m p 与p ( qp ) 成正比，d a 与p ( 非qi 非p ) 成正比，a c 与p ( pq ) 北京t q p 人学丁学硕 ? 学佗论丈 成正比，m t 与p ( 非pi 非q ) 成正比【1 4 】。现实生活中，人的推理似乎并不总 是按照概率原则进行的。许多情况下，并不是在对前后信息的概率进行估计后 再做出推理的。例如“如果是男生，那么举手”，在d a 推理中，人们很快得出 结论，而不是在对“不是男生不举手”的概率进行计算后作出推论。 1 2 4 双加工理论 双加工理论( d u a lp r o c e s sr e a s o n i n g ) 出自多个研究者的观点，但总的来说， 该理论认为人们出现错误的理性思维是由于采用了不同的推理系统( 系统1 和 系统2 ) 【1 5 1 9 】。系统1 ：信念系统( t h eb e l i e f - b a s e ds y s t e m ) 是通过人们知识和 信念来解决问题的，是人和动物共同拥有的普遍的认知形式，即包括先天获取 模块和对特定领域知谚 的学习机制，它也被称为启发系统( t l l eh e u “s t i cs y s t e m ) ， 该系统被认为是快速、平行、自动的加工过程。只有他们的最终产品是意识性 的。系统2 ：逻辑系统( t h el o g i c - b a s e ds y s t e m ) 是通过逻辑规则来解决的，亦 被称为分析系统( t h ea n a l y t i cs y s t e m ) 。系统2 是人类特有以及最新进化的，它 包含了抽象推理和假设思维，但受制于工作记忆容量和智力的相关策略。它是 缓慢的、系列的，需要工作记忆参与和控制的加工过程。尽管它的操作缓慢以 及受限于认知资源，但系统2 允许人们进行抽象的假设思维，而系统1 是无法 完成的。 1 3 范畴三段论理论及神经机制 范畴三段论推理是由两个含有一个共同项的性质判断为前提( 大前提和小 前提) 得出一个新的性质判断为结论的演绎推理，在形式逻辑中，又称为直言 三段论推理【2 0 1 。常以量词“所有”、“一些的形式描述对象之间的范畴关系。 典型的例子如：“所有的人( m ) 都会死( p ) ；苏格拉底( s ) 是人( m ) ；所以， 苏格拉底( s ) 会死( p ) 。其中，m 是中项，s 是结论的主项，p 是结论的谓 项。 心理学通过控制范畴三段论推理的内容构成( 熟悉词构成推理内容、推理 结论的可靠性、信念与逻辑结构冲突等) 和形式构成( 范畴三段论推理的格和 式) 这两方面因素，对人类进行演绎推理活动时的心理活动过程进行了很多实 验研究。结果表明，这些控制因素会影响推理者的心理加工模式。 1 3 1 范畴三段论推理的心理学研究 在心理学领域，人们较早对范畴三段论推理进行研究并提出相关理论。 4 第1 章绪论 w r o o d w o n h 和s e l l s 对范畴三段论推理的式是否会影响正确选择推理结果进行 了实验研究【2 1 1 。提出了范畴三段论推理研究的第一个理论模型，气氛效应理论 ( a t m o s p h e r et h e o u ) 该理论认为前提的性质所造成的气氛引导人们得出一 定的结论。l j c h a p m 锄和j p c h 印m a n 在方法论上发展了五择一的实验方法， 还提出了换位理论该理论认为人在范畴三段论推理时，往往将一个全称肯 定前提解释为逆转亦真，如，所有a 都是b ，理解为所有b 都是a 1 2 2 j 。r e v l i s 在对人们的推理行为做出解释时，结合当时心理学理论的发展，用信息加工的 模式来解释人们的推理结果例如，将气氛效应理论用信息加工流程图重构 为：前提表征阶段；复合表征阶段、结论表征阶段以及比较加工阶段1 2 引。 随后，范畴三段论推理吸引了更多的心理学家的注意，开拓了研究范围， 对范畴三段论推理的格、内容等方面进行广泛的研究。主要采用两种实验范式 研究范畴三段论推理：一种为c o n c l u s i o n e v a l u a t i o n 范式( c e 范式) ，即只给 出推理的前提和结论，要求被试评价结论的有效性，给定的结论往往对推理过 程有一定的启发作用；另一种为c o n c l u s i o n g e n e r a t i o n 范式( c g 范式) ，即只 给出推理的前提，要求被试根据前提推出结论。f r a s e 较早设计实验采用c e 实 验范式对范畴三段论推理的格进行研究，结果发现，人们在进行演绎推理时， 不同的格会对推理正确率产生影响，并提出中项联合理论，认为第一格属于向 前链锁范式( m p ，s m ，s p ) ，而第四格加工方式属于向后链锁范式( p m ， m s ，s p ) ，因而当推理判断得出s p 的结论时，第四格产生更多的错误推理1 6 j 。 j o l u l s o n l a i r d 和s t e e d m a n 人采用c g 实验范式对范畴三段论推理的格的研究 发现，在传统的范畴三段论推理题的格中，总是首先呈现大前提i z 4 j 。然而，范 畴三段论中大、小前提的顺序可以互换位置。比如，在第一格中，传统上的范 畴三段论前提与结论的顺序是“m p ，s m ，s p ”，而互换位置后的顺序则为 “s m ，m p ，s p ”。他们把这种将两个前提互换位置后形成的各种范畴三段论 的前提呈现给被试，让其推导结论。由此所得到的实验结果表明，这种格的变 化会使被试容易产生s p 的结论，而不是p s 的结论，发现格偏向( f i g u r a lb i a s ) 现象且第四格反应时小于第一格，后来发展了心理模型理论( m e n t a lm o d e l t h e o r y ) 解释这种现象，该理论认为具有反应倾向的结论比不具有反应倾向的 结论具有较短的反应时，并认为由于第四格中项相邻，所以比第一格花费更少 的加工时间。 近年来s t u p p l e 和b a l l 采用c e 实验范式对范畴三段论推理第一格和第 四格的格偏向进行研究，实验任务的程序过程是被试通过鼠标按键浏览大前提、 小前提和结论，但是每次只能浏览其中的一个句子，利用注视时间分析方法， 实验结果支持了心理模型理论，被试注视第一格的两个前提的时间长于第四格， 并揭示结论的方向效趔2 5 j 。 北京t q p 人学t 学硕十学化论文 1 3 2 范畴三段论推理的脑神经网络研究 随着脑成像技术的发展与应用，心理学和认知科学关于脑神经机制的研究 也随之发展起来。人们对范畴三段论推理的神经网络进行了系列的研究。g o e l 等人，利用p e t 技术的研究结果表明，范畴三段论推理主要激活了左侧额颞 神经网络【2 6 】。然而o s h e r s o n 等人利用p e t 技术对范畴三段论推理的研究结果 则表明，右侧枕叶( b a1 8 ) 和右侧基底神经节以及左侧f j i 额皮层( b a6 ) 的 神经网络参与了推理活动。近年来f m r i 已经成为认知神经科学研究的重要手 段，成为研究大脑认知思维活动过程的强有力工具。g o e l 等人利用f m 进一 步研究了具体内容和抽象内容的范畴三段论演绎推理的脑认知机制，实验结果 表明，具体内容和抽象内容的范畴三段论推理的神经网络是分离的，具体内容 的范畴三段论推理更多激活语言加工区域，支持了心理逻辑理论的假设；而抽 象内容的范畴三段论推理则激活了视觉空间信息加工网络，支持了心理模型理 论的假设1 2 7j 。前额叶皮质( p r e f r o n t a lc o n e x ，p f c ) 在认知任务中扮演着非常 重要的角色，具有选择性注意与无关信息的抑制、工作记忆、计划、任务监控、 信息整合等与认知任务的关键因素密切相关的机能。g o e l 等人利用f m 刚技术， 采用范畴三段论的演绎推理任务，探讨了左前额在归纳推理和演绎推理中的作 用，认为归纳推理和演绎推理在前额皮层脑区产生分离1 2 引。对额叶损伤病人进 行了包含范畴三段论推理、四卡片等的推理的研究，进一步证实了左额叶和右 额叶在完成推理任务时是不对称的，左f j f 额比右前额明显有较多参与。 1 4 情绪的相关研究 正常被试的经颅刺激( r t m s ) 实验结果证实，对于左半球的背外侧前额叶 ( d l p f c ) 的重复刺激引起抑郁效应，而刺激右半球d l p f c 则产生兴奋反应 1 25 | 。研究者采用e e g 对积极情绪和消极情绪的对比研究发现，积极情绪和消 极情绪在大脑的额区具有单侧化效应，积极情绪在左半球有更高的激活【3 。这 些研究结果说明，情绪在右半球和左半球的表征产生了分离特性，正性情绪和 负性情绪具有各自特定的神经网络系统，分别是左半球优势和右半球优势。 情绪与认知的关系的研究也取得了很多研究成果。事件相关电位和神经生 理实验结果说明了情绪刺激的反应是与感觉输入同步发生的，情绪信息( 特别 是负性情绪) 能够促进更精确的知觉分析，产生注意偏向【3 2 j 。工作记忆与情绪 的相互作用的研究结果证实，负性情绪对词语工作记忆任务没有影响，而选择 性地影响了空间工作记忆，这种影响机制可能是由于负性情绪和空间工作记忆 都存在右半球优势，因皮质区域竞争而相互影响，也可能是负性情绪占用了大 6 第1 荦绪论 量的注意资源而影响工作记忆任务【3 3 ，3 4 1 。注意资源和工作记忆是影响高级认知 任务的主要因素，情绪对注意和工作记忆的影响直接作用于推理、决策等高级 认知任务。m o o d a n d g e n e r a lk n o w l e d g e 模型理论认为当个体处在一种积极情 绪状态时，一般进行启发式加工策略；当消极情绪占主要作用时，则进行精细 的问题求解【3 5 l 。a s h b y 和i s e n 的研究认为，适度的积极情绪状态会使中脑边 缘皮层、前扣带皮层的神经活跃，使个体克服习惯化反应的能力增强p 6 。 c a c i o p p o 和g a r d n e r 采用p e t 研究发现，正性情绪导致左侧中央前回及后回 的葡萄糖代谢率增高；负性情绪形成时在右侧眶前回、额下回、额中回、额上 回等部位发现葡萄糖代谢率增高【了7 1 。情绪常常会影响我们的理性思维，g o e l 等人的相关研究表明，有无情绪内容的范畴三段论推理的脑神经网络是分离的 【3 8 1 。这些实验况明了运用脑成像技术的认知神经科学的研究为心理学研究提供 了可靠的方法和证据。 1 5 国内研究综述 我国学者李丹等人用范畴三段论推理的第一格、第二格和第三格分别构成 六道范畴三段论推理题，对儿童的演绎推理能力进行了实验研究p 9 1 。由实验数 据表明，低年级的儿童就可以基本上进行第一格范畴三段论推理；对于第三格 的范畴三段论推理，到了小学高年级时才能掌握。朱智贤等人利用范畴三段论 推理对我国在校青少年思维发展特点进行了研究【4 引，并提出以下两点特点：思 维发展的年龄特点，总体趋势是逻辑思维在初一开始占优势，到了高二趋于成 熟；思维发展的性别特点，男女思维发展水平总体一致，但各具特点。李国榕 和胡竹菁采用范畴三段论推理的四种格对中学生的推理能力发展进行了研究， 结果表明概念、知识的理解和掌握程度可以决定人们推理能力的高低j 。随后 胡竹菁和张厚粲又对演绎推理中结论的判断标准进行研究，认为推理的内容和 形式都在一定程度上影响结论的判断【4 2 】。总之，心理学上主要从内容构成和形 式构成两方面对范畴三段论的推理行为进行研究。 情绪研究方面，黄玉霞和罗跃嘉的研究发现，消极情绪引起的p 3 波幅大 于积极情绪【4 3 1 。h 啪g 和l u o 的f m 研究表明，被试观察正性图片和负性图 片时，负性情绪图片的激活区主要分布在右半球，而讵性图片则在左半球m j 。 可见，脑成像研究证实了正性和负性情绪的分离，即两者各自具有特定的大脑 加工系统，分别与左半球和右半球活动相联系，或者说分别是左半球优势和右 半球优势。 综上所述，情绪对高级认知的研究相对比较成熟，而且用e r p 技术研究范 畴三段推理的研究也已经比较成熟。因此这为我们通过e r p 技术研究情绪对推 7 北京t q p 人学t 学硕 ：学位论丈 理的影响做了铺挚，我们可以使用与已有成熟研究相似的实验条件，在这个实 验条件下来观察情绪影响下的推理成分。 1 6 论文结构安排 第1 章主要介绍了研究背景和相关理论，以及国内外的研究现状。 第2 章主要针对已有研究，介绍本研究的提出背景、构想和研究意义。 第3 章主要介绍了实验的设计，采用的研究手段，还介绍了整个实验过程。 并着重讲述了实验数据的采集过程、选择标准、分析方法。最后把时间相关电 位的行为数据和e r p 数据结合，讨论了情绪对范畴三段论推理的影响。 8 第2 章问题提出、总体构想及研究意义 第2 章问题提出、总体构想及研究意义 2 1 问题提出 有关演绎推理e i 冲研究比较多，研究的解释也都有其合理之处，但是对演 绎推理认知加工机制看法上的不统一。它们似乎强调了影响推理某一或某些因素 的作用，而认为某个或某几个因素就是影响推理过程的原因。这就导致对演绎推 理认知加工机制看法上的不统一。例如，规则理论借助一些抽象的逻辑规则来解 释条件推理的认知加工机制，可以较好的预测人们的一些推理行为，但是由于该 理论强调逻辑规则的领域一般性，认为个体完成推理任务的时候不会受到前提的 内容的影响，或者影响可以忽略。但不幸的是，它不能很好地解释具体的内容、 情境等因素对推理产生的影响。相对而言，模型理论似乎一直占据着理论解释的 统治地位，它认为人们的推理过程主要是基于对前提的理解，然后通过模型的建 构和操作来进行。它可以解释很多推理现象，如否定词效应，范畴前提肯定偏向 以及反事实条件推理等。模型理论为研究者们提供了一种探察推理内部表征本质 的新思路，但它近来却不断受到概率理论的挑战和质疑。而双加工理论在一定程 度上整合了规则理论和模型理论的观点，但是它必须进一步阐释两种加工过程在 大脑内的相互作用过程，特别是在这两个系统存在冲突和竞争的时候，比如当系 统1 会导致推理发生错误时，系统2 可以在多大程度上通过何种方式来抑制系 统l 的这种认知反映偏向，使个体做出相对合理的推断。