（应用心理学专业论文）数字加工过程中数量表征方式的erp研究.pdf

浙江大学硕士学位论文 摘要 数字加工过程中数量表征方式的e r p 研究 摘要 数量表征是数字认知领域的核心问题，对于数字加工过程中数量以何种方式进 行表征这一问题在理论上存在着两种对立的观点。一种观点认为，数字加工依赖于 单一、抽象的数量编码表征，即数量表征不受数字符号形式的影响；另一种观点则 认为，数字的数量表征依赖于数字的表面形式( s u r f a c ef o r m a t ) ，即数量表征受数字 符号形式影响，并不存在抽象的数量表征。上述两种观点都得到了大量的研究证据。 通过分析以往相互矛盾的实验结果可以发现，在这两类相互冲突的实验中，其数量 表征任务往往属不同层次的加工。笔者据此假设，不同的加工层次中数量可能以不 同的方式进行表征。基于这一假设，笔者选取数量简单比较与加法运算这两种代表 不同数量表征加工水平的任务，尝试从数量表征加工层次的角度入手，采用记录事 件相关电位的方法，对数量表征方式作进一步探讨。 本研究包括三个实验。实验1 以阿拉伯数字和麻将点数为刺激材料，采用延迟匹 配s 1 s 2 范式，考察了在数量比较加工过程中，数量是否以依赖于数字表面形式的 编码方式表征。实验2 选取- 9 实验1 相同的刺激材料，采用延迟判断任务( d e l a y e d v e r i f i c a t i o nt a s k ) 范式，探讨了在数字运算过程中( 以加法运算为例) ，数量是否以 单一、抽象的编码方式表征。实验3 以阿拉伯数字、麻将点数以及汉字数字为刺激材 料，采用与实验2 相同的任务范式，进一步检验数字运算过程中( 以加法运算为例) ， 数量是否以单一、抽象的编码方式表征。 本研究主要获得以下结论： ( 1 ) 数字加工过程中数量的表征方式受数量加工水平的影响。当任务只需要进 行浅层次的数量加工时，不同符号形式的数字以依赖于表面形式的方式表征；当任 务需要进行深层次的数量加工时，则以单一、抽象的方式表征。 ( 2 ) 数量的抽象表征可能以接近阿拉伯数字的形式( 或阿拉伯数字形式) 存在。 关键词：数量表征，数字符号形式，数量加工水平，抽象表征，多元表征 i v 浙江大学硕士学位论文 a b s t r a e t m a g n i t u d er e p r e s e n t a t i o ni nt h en u m e r i c a lp r o c e s s i n g ：a ne r p s t u d y a b s t r a e t m a g n i t u d er e p r e s e n t a t i o n i so n eo ft h em o s ti m p o r t a n tq u e s t i o n si nn u m b e r c o g n i t i o n t h e r ea r et w oo p p o s i n gv i e w so nm a g n i t u d er e p r e s e n t a t i o ni nt h en u m e r i c a l p r o c e s s i n g s o m er e s e a r c h e r sa s s u m et h a tn u m e r i c a lp r o c e s s i n gr e l i e so n a s i n g l e a b s t r a c tm a g n i t u d er e p r e s e n t a t i o n t h a ti s t h em a g n i t u d er e p r e s e n t a t i o ni si n d e p e n d e n to f n u m e r i c a ln o t a t i o n s w h i l eo t h e r sd e n yt h ee x i s t e n c eo fau n i t a r ya b s t r a c tm a g n i t u d e r e p r e s e n t a t i o na n da r g u et h a tm a g n i t u d er e p r e s e n t a t i o ni sd e p e n d e n to ns u r f a c ef o r m a to f n u m b e r s e a c hh y p o t h e s i sh a sr e c e i v e dc o n s i d e r a b l ea m o u n to fs u p p o r t i n ge v i d e n c e f r o mt h ec o n f l i c t i n gr e s u l t s ，w ef i n dt h a tt h el e v e lo fm a g n i t u d er e p r e s e n t a t i o ni s d i f f e r e n ti np r e v i o u ss t u d i e s t h e r e f o r e ，w es u p p o s et h er e p r e s e n t a t i o no fm a g n i t u d ei s i n f l u e n c e db yt h el e v e lo fm a g n i t u d ep r o c e s s i n gi nd i f f e r e n tt a s k s a c c o r d i n gt ot h i s h y p o t h e s i s ，w ea t t e m p tt o f u r t h e ri n v e s t i g a t et h er e p r e s e n t a t i o no fm a g n i t u d eb y r e c o r d i n ge v e n t - r e l a t e dp o t e n t i a l s ，w i t hn u m e r i c a lc o m p a r i s o na n da d d i t i o nt a s k ss e l e c t e d t or e p r e s e n tt w od i f f e r e n tl e v e l so f m a g n i t u d er e p r e s e n t a t i o n t h i ss t u d yi n c l u d e dt h r e e e x p e r i m e n t s a d o p t i n gad e l a y e dm a t c h - t o s a m p l e p a r a d i g m ，t h ef i r s te x p e r i m e n ti n v e s t i g a t e dw h e t h e rt h er e p r e s e n t a t i o no fm a g n i t u d e d e p e n d e do nt h es u r f a c ef o r m a to ft h en u m h e r s ，w i t ht h ea r a b i cn u m b e r sa n d n o n s y m b o l i cd o t s ( s i m i l a rt ot h o s eo nt h ef a c e so fam a h j o n g ) s e l e c t e da sm a t e r i a l s i n t h es e c o n de x p e r i m e n t ，t h es a m em a t e r i a l sa st h ef i r s te x p e r i m e n tw e r eu s e d 。w h i l ea d e l a y e dv e r i f i c a t i o nt a s kp a r a d i g mw a sa d o p t e d , i no r d e rt oi n v e s t i g a t ew h e t h e rt h e r e p r e s e n t a t i o no fm a g n i t u d ei si n d e p e n d e n to fn u m e r i c a ln o t a t i o n si na r i t h m e t i ct a s k s s u c ha sa d d i t i o nt a s k s i nt h et h i r de x p e r i m e n t t h es a m et a s kp a r a d i g ma si nt h es e c o n d e x p e r i m e n tw a sa d o p t e dw h i l et h e 心a b i cn u m b e r s m a n d a r i nn u m b e r sa n dn o n s y m b o l i c d o t sw e r ea d o p t e da sm a t e r i a l s w ef u r t h e re x p l o r e dw h e t h e rm a g n i t u d ew a si n d e e d r e p r e s e n t e di na l la b s t r a c tf a s h i o n t h em a i nf 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 ) t h em a g n i t u d er e p r e s e n t a t i o nw i l lb ei n f l u e n c e db yt h el e v e lo fm a g n i t u d e p r o c e s s i n gi nd i f f e r e n tt a s k s i ns o m et a s k sa c c e s s i b l et os h a l l o wp r o c e s s i n g t h e r e p r e s e n t a t i o no fm a g n i t u d ed e p e n d so nt h es u r f a c ef o r m a to ft h en u m b e r s 帅i l ei no t h e rt a s k sad e e pl e v e lo fp r o c e s s i n gi s n e e d e d m a g n i t u d ei s r e p r e s e n t e di nas i n g l e ，a b s t r a c tr e p r e s e n t a t i o n ( 2 ) t h es i n g l e ，a b s t r a c tm a g n i t u d ec o d em i g h tb ei nt h ef o r mo fa r a b i cf o r m a to ra t l e a s tc l o s et oa r a b i cf o r m a t k e y w o r d s ：m a g n i t u d er e p r e s e n t a t i o n ，n u m e r i c a ln o t a t i o n ，t h e l e v e lo fm a g n i t u d e p r o c e s s i n g ，a b s t r a c tr e p r e s e n t a t i o n ，m u l t i c o d er e p r e s e n t a t i o n v 浙江大学硕士学位论文独创性声明 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，也不包含为获得浙江大学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： 签字日期：加0 年乡月厂日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解浙江大学有权保留并向国家有关部门或机构送 交本论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权浙江大学可以将 学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影印、缩印 或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名： 倍，群 导师签名： 签字日期：加u 年岁月日 签字日期：z 旷年岁月厂日 浙江大学硕士学位论文 致谢 致谢 光阴似箭，转眼间三年的研究生生活在此即将画上句号，回想过去的几年，深感 知识无止境，求学之路的艰辛，获得点滴知识的愉悦。在这里遇到了我生命中那么 多可敬可爱的人，是你们的关心，帮助和陪伴，让这段青春岁月成为我人生中永远 美好的记忆。谢谢! 首先衷心感谢恩师沈模卫教授三年来对我的悉心教导和亲切关怀。先生严谨求实 的治学态度、一丝不苟的工作作风，积极向上的进取精神均使学生受益匪浅。先生 渊博深邃的学术造诣、创造性的科学思路为我今后的科研工作指明前进的方向，能 成为先生的学生是我的荣幸，先生是我一生学习的楷模。 感谢陈硕导师一如既往的支持与关怀，是您将我引入用户研究的大门，让我明白 心理学的应用价值。跟您学做项目的日子，让我无比怀念，您横溢的才华、谦虚的 态度，我无不钦佩。您的耐心指导悉心教诲，以及在日常生活上的嘘寒问暖，学 生铭记在心! 感谢已在希伯来大学的高在峰师兄在学术道路上给予我的巨大帮助，我在脑电上 的进步离不开高在峰的指导与帮助，在我已发表的论文以及本次的毕业论文上，高 在峰均给予了巨大的帮助。感谢在本研究中实验室各位同仁给予的支持，本文实属 实验室团队共同努力的结晶。特别感谢李杰、周吉帆、尹军给本次研究提供的宝贵 建议，同你们的讨论是我灵感的来源，也是本次研究能够顺利完成的保障。 感谢沈勇、邵娜、陈雯、张云飞、郑晓洁、张锋、刘子慧，陶冶、刘滨等一起做 过项目的所有成员，与你们的合作虽然很短暂，但是让我备受帮助。感谢董一胜、 周艳艳、陈晶、孙忠强、卢剑刚、黄翔、叶绿绿、黄慈、徐晓甜等所有实验室兄弟 姐妹们在我成长中给予的帮助和关怀。 感谢我的女友李智敏，你的体谅与关心让我备受感动，你的鼓励是我最大的精神 动力。 最后，感谢我的父母，您们的养育之恩，您们不求回报的付出，儿子铭记在心! 陈辉 二零一零年一月于浙大西溪校区 i 浙江大学硕士学位论文 引言 1引言 数字在我们的日常生活中起着非常重要的作用。标记物品的重量，比较物品 的价格，计算物品的利润等各类与日常生活息息相关的活动都需要借助数字进行 表达。一些相关研究表明，那些具有数字加工障碍的人会存在生活障碍( a n s a r i & h o l l o w a y , 2 0 0 8 ；b u t t e r w o r t h ，1 9 9 9 ；k a d o s h & w a l s h ，2 0 0 7 ) 。尤其对那些在儿童阶 段不能顺利地获得基本数字技能的人来说，他们不仅无法顺利地完成学业，而且 还将面临着长期失业甚至被社会淘汰的危险( k a d o s h & w a l s h 2 0 0 7 ) 。此外，根 据m a l t 等人的计算理论，对于一套符号系统，数量表征形式直接决定了算法的选 取，也就决定了计算效率( r i v e r s b a t i z ，1 9 9 2 ) 。因此，对于作为数字认知核心问 题的数量表征方式的研究，不仅具有非常重大的现实意义，而且具有重要的理论 价值。 数字可以以不同的形式出现，如阿拉伯数字( 4 ) 、罗马数字( ) 、汉字数字( 四) 、 英文数字( f o u r ) 、非符号的点数( ：) 等。世界上几乎所有的国家都有两套数字符号 形式，一套是通用的阿拉伯数字形式，另一套是基于本国语言的数字形式。那么， 人们是如何来表征这些不同符号形式的数字，它们是否存在一种统一的表征方 式? 该问题一直是数字认知研究的焦点，已引发了大量的行为和神经生理学研 究，并形成了不同的数字加工理论模型，其中最具代表性的有抽象编码模型 ( a b s t r a c t c o d em o d e l ) 、三联体模型( t r i p l e c o d em o d e l ) 和多元编码模型 ( e n c o d i n g - c o m p l e xm o d e l ) 。 1 1 数字加工的模型 1 1 1 抽象一编码模型 m c c l o s k e y 等( m c c l o s k e y , a l i m i n o s a ，& s o k o l ，19 91 ；m c c i o s k e y , c a r a m a z z a , & b a s i l i ，1 9 8 5 ；s o k o l ，m c c l o s k e y , c o h e n ，& a l i m i n o s a ，1 9 9 1 ) 对失算症病人进行了 一系列研究，结果表明，数字加工过程中可能存在一种单一抽象的表征。基于以 上研究结果，m c c l o s k e y ( m c c l o s k e y , 1 9 9 2 ) 提出了抽象编码模型( a b s t r a c t c o d e m o d e l ) ，见图1 1 。该模型认为数字加工包括三个独立的认知系统：理解系统( t h e c o m p r e h e n s i o ns y s t e m ) 、计算系统( t h ec a l c u l a t i o ns y s t e m ) 和产生系统( t h e p r o d u c t i o ns y s t e m ) 。理解系统把各种不同的数字符号( 如阿拉伯数字、英文数 字、汉字数字等) 转化为统一的抽象表征，然后再进行数字加工运算。计算系统 1 浙江大学硕士学位论文引言 包括各种数字和规则( 如：4 3 ，3 + 41 2 ，3 41 2 等) ，这些数字是以抽象的形式 进行存储的，并且计算系统的输出结果也是以抽象的数量编码形式出现的。产生 系统则接收来自理解系统与计算系统的抽象结果，经过转码之后以各种不同符号 形式输出( 如阿拉伯数字) 。 该模型的核心观点为数字加工过程中任何形式的数字信息输入首先都必须 转化成统一抽象的表征，然后再进行数字大小的判断、数字的计算、数字的产生 ( 如命名数字) 等数字加工运算。因此，数字加工的执行过程不受数字的符号形 式影响。 图1 1 抽象一编码模型( m c c l o s k e y ，1 9 9 2 ) 1 1 2 三联体模型 尽管抽象编码模型得到了一些实验结果的支持，但是它仍不能完全解释一些 研究现象，如某些数字障碍被试在一些研究中表现出了数字符号与数字加工任务 的分离现象，即被试对不同的任务和不同符号的数字表现出不同的绩效( b e n s o n & d e n c k l a ，19 6 9 ；w a r r i n g t o n ，19 8 2 ) 。为此，d e h a e n e 等人( d e h a e n e ，19 9 2 ；d e h a e n e & a k h a v e i n ，1 9 9 5 ；d e h a e n e ，b o s s i n i ，& g i r a u x ，1 9 9 3 ) 提出了三联体模型 ( t r i p l e c o d em o d e l ) 。他们认为数字加工由三个模块组成：视觉阿拉伯编码 ( v i s u a la r a b i cc o d e ) 模块、听觉言语编码( a u d i t o r yv e r b a lc o d e ) 模块和模拟数量 编码( a n a l o gm a g n i t u d er e p r e s e n t a t i o n ) 模块( 见图1 2 ) 。这三种不同的模块负责加 工和操作不同形式的数字符号，并分别与特定的数字加工能力相联系。视觉阿拉 伯编码模块优势区域在大脑左右半球腹内侧颞枕区，主要负责加工阿拉伯数字相 关的任务，如多位数运算，奇偶判断等；听觉言语编码模块优势区域在左侧前额 2 浙江大学硕士学位论文引言 叶下部，主要负责听觉、言语数字信息的输入与输出、精确运算、数数以及数学 知识的存储与提取等任务；而模拟数量编码模块优势区域在大脑左右半球顶枕颞 联合区，主要负责数量比较、估算等任务操作。 该模型的核心假设为数字信息可以直接由一种形式的编码转换成另一种形 式编码，而无需以抽象的语义编码为中介。如，阿拉伯数字( 3 ) 可以直接转化 成汉字数字( 三) 而无需经过数量“3 ”的语义表达阶段。此外，对于任何给定的 数字加工任务( 如，数字大小判断、奇偶判断、数字的加减运算等) ，都有其对 应的编码方式，不同符号形式的数字在进行各种加工任务之前都必须转换成与该 任务对应的编码方式，例如奇偶的判断所对应的编码方式为视觉阿拉伯编码，任 何形式的数字要想进行奇偶判断必须先转码成阿拉伯数字模式后才能进行因 此，与抽象鳊码模型一样，三联体模型认为，数字的判断和计算等加工过程不 受数字的符号形式影响。 图1 2 三联体模型( d e h a e n e & c o h e n ，1 9 9 5 ) 1 1 3 多元编码模型 不同于抽象编码模型和三联体模型，c a m p b e l l 等人( c 锄p b e l l & c l a r k ，1 9 8 8 ； c a m p b e l l & c l a r k ，1 9 9 2 ；c a m p b e l l ，1 9 9 4 ) 提出的多元编码模型( e n c o d i n g c o m p l e x m o d e l ) 认为：首先，数字并不像m c c l o s k e y 等人认为的只表征成一种统一抽象 的编码，而是具有不同类型的编码方式；其次，数字的表征也不是d e h a e n e 等 人认为的由几个简单的、模块化的编码系统负责的。他们认为数字的表征是各种 不同类型的编码( 视觉的、听觉的、语音的、词汇的、语义的等编码) 系统相互 作用的结果。所以，数字加工过程中激活的是所有相关数字表征所共同组成的网 络，而不是某种单一类型的中间表征。要想完成任务就必须从这些编码中提取出 任务相关的信息，并且不同形式的数字从独立的记忆系统中提取信息( 表征) ， 3 浙江大学硕士学位论文引言 也即不同形式的数字有着各自不同的表征方式。 1 2 抽象与非抽象数量表征形式的争议 以上三个模型争论的焦点为数字加工过程中不同数字符号的数量是否以单 一抽象的编码方式进行表征。一方面，抽象编码模型和三联体模型认为数字加工 依赖于单一抽象的数量编码表征，数量表征不受数字符号形式的影响；另一方面， 多元编码模型认为不同符号形式的数字具有不同的数量表征方式，数量表征受到 符号系统的影响，也即数字是以非抽象的形式进行数量表征的。以上两种观点都 得到了大量来自行为和神经生理学方面的证据支持。 1 2 1非抽象表征的研究证据 非抽象表征的研究逻辑为，假如数字加工过程中数量的表征受数字符号形式 影响，那么与数字加工相关的效应在不同符号形式数字之间应该有不同的表现， 即数字符号形式与数字效应之间存在交互作用。d e h a e n e 等k ( d e h a e n e ，d u p o u x ， & m e h l e r , 1 9 9 0 ) 通过两位数大小比较的研究发现，被试用左手对小数的反应要比 右手反应快，而用右手对大数的反应要比左手快。随后，他们采用数字奇偶判断 任务对该现象作进一步探讨( d e h a e n e ，e ta 1 ，1 9 9 3 ) 。在实验中，他们给被试呈现一 位数的阿拉伯数字进行奇偶判断，所有被试均在一半试验中采用左手一奇数，右 手一偶数的判断，另一半试验中采用右手一奇数，左手偶数的判断，最后得 到了与之前数字大小比较研究类似的结果，即无论所呈现的数字是奇数还是偶 数，被试对小数表现出左手优势，对大数则表现出右手优势。d e h a e n e 等人把该 现象命名为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 t i o no f r 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) 。之后，利用比较任务考察s n a r c 效应成为研究数量表征的一种有效范式。h u n g 等人( h u n g ，h u n g ，t z e n g ，& w u ， 2 0 0 8 ) 选取不同符号形式的数字( 阿拉伯数字、简体形式的汉字数字( 如一，二， 三) 、繁体形式的汉字数字( 如，壹、贰、叁) ) 为刺激材料来探讨符号形式是否 会影响s n a r c 效应。研究中，他们给被试呈现以上三种形式的数字，让被试进 行奇偶判断，结果发现，只在阿拉伯数字条件下出现s n a r c 效应，其他两种符 号数字条件下均无s n a r c 效应产生，即数字符号形式与s n a r c 效应存在交互 作用。此外，有研究发现在垂直方向出现类s n a r c 效应( 按键不再进行“左右” 分布，而是“上下”分布，被试对于小数按“下键”的反应时要快于按“上键”的反应 4 浙江大学硕士学位论文引言 时，而对大数按“上键”的反应时要快于按“下键”的反应时) ，h u n g 等人借助该效 应对数量的表征做了进一步研究，结果发现，在汉字数字条件下( 无论是简体还 是繁体) 出现垂直方向的类s n a r c 效应，而在其他符号数字条件下，均无此效 应出现。 另一个与数字加工相关的效应为距离效应( d i s t a n c ee f f e c t ) ，该效应是指对 两个数字进行大小比较时，被试的反应时随着数字间大小差异的增加而减小，如 比较1 和8 的反应时要显著小于比较1 和2 的反应时( m o y e r & l a n d a u e r ，1 9 6 7 ) 。 利用此效应的一些研究也表明数量的表征受数字符号形式影响。p e t e r s 等人 ( p e t e r s ，s l o v i c ，v a s t o a l l ，& m e r t z ，2 0 0 8 ) 以阿拉伯数字和点数为材料，让被试进行 数字比较任务，即判断出现的数字比“5 ”大还是比“5 ”小，结果发现无论是阿拉伯 数字条件下还是点数条件下均出现距离效应，但是阿拉伯数字条件下的距离效应 要小于点数条件，即数字的符号- 5 距离效应存在交互作用。k a d o s h 等人( k a d o s h ， 2 0 0 8 ) 采用不同的刺激也得到了类似的结果，即在阿拉伯数字符号条件下的距离 效应要小于英文数字符号条件。 除s n a r c 效应、距离效应的相关研究之外，一些研究者在与数量表征加工 相关的大小一致性效应( s i z ec o n g r u i t ye f f e c t ) 、兼容性效应( c o m p a t i b i l i t ye f f e c t ) 等研究中也得到了非抽象编码表征的证据。大小一致性效应是一种类似于s t r o o p 效应的现象，即在进行数字比较时，被试在两个数字的数量关系与物理大小关系 一致条件( 如，2v s8 ) 下的反应要显著快于两者关系不一致条件( 如，2v s8 ) 。 k a d o s h 等人( k a d o s h 2 0 0 8 ) 借助该效应的研究发现，阿拉伯数字与英文数字在大 小一致性效应上的表现不一致，即数字的符号形式与该效应存在交互作用。同样， i t o 等人( i t o & h a t t a 2 0 0 3 ) 1 ) f l , 日语数字和阿拉伯数字为材料的类似研究也得到了 一致的结果。兼容性效应是指当被试进行两位数的数字大小比较时，如果待比较 的两个数字的个位数与十位数的大小关系一致时，被试的反应时要短，反之亦反。 如被试比较4 1v s7 8 ( 4 7 且1 8 ) 大小关系时的反应要快于比较4 8v s8 5 ( 4 5 ) 。n u e r k 等a ( n u e r k ，w e g e r ，& w i l l m e s ，2 0 0 2 ) 在基于该效应的研究中表 明，英文数字模式条件下兼容性效应要小于阿拉伯数字条件，即数字符号形式与 该效应也存在交互作用。 另外，数字非抽象表征的观点还得到了来自启动相关研究证据的支持。 浙江大学硕士学位论文引言 k o e c h l i n 等人( k o e c h l i n ，n a c c a c h e ，b l o c k ，& d e h a e n e ，19 9 9 ) 进行了一系列启动以 及阈下启动的实验。在这些实验中，让被试对当前呈现的数字刺激与标准数字 “5 ”进行大小比较，呈现的数字刺激包括阿拉伯数字、英文数字以及模拟量。通 过比较阿拉伯数字与英文数字的结果发现，在阈下启动实验条件下，数字的符号 与距离效应存在交互作用；同时，比较阿拉伯数字与模拟量的结果发现，无论是 在一般性启动还是阁下启动条件下，数字的符号与距离效应均存在交互作用。这 些结果表明，阿拉伯数字、英文数字以及模拟量具有不同的数量表征方式。 除了以上这些行为研究之外，一些脑成像以及e r p 的研究也为数字的非抽象 表征观点提供了神经生理学方面的支持证据。k a d o s h 、k a u f m a n n 以及p i n e l 等人 利用t m r ! 技术并采用单一模式的数字来探讨大小一致性效应，结果发现在大小 一致性效应出现时，大脑顶内沟( t h ei n t r a p a r i e t a ls u l c u s ，i p s ) 区域得到明显激 ( k a d o s h ，e ta 1 ，2 0 0 7 ；k a u f m a n n ，e ta 1 ，2 0 0 5 ；p i n e l ，p i a z z a ，b i h a n ，& d e h a e n e ， 2 0 0 4 ) 。但是，a n s a r i 等a ( a n s a f i ，f u g e i s a n g ，d h i m l ，& v e n k a t r a m a n ，2 0 0 6 ) 采用相 同的实验范式对此做了进一步研究。在实验中，他们不再选取单一符号形式的数 字，而是选择了几种不同符号形式的数字作为刺激材料，最终得到了与k a d o s h 等人完全相反的结果，即大小一致性效应出现时，大脑顶内沟并未得到明显激活。 以上矛盾的研究结果表明大小一致性效应受到数字符号形式的影响，即支持了非 抽象编码表征的观点。随后，p i a z z a 等j ( p i a z z a ，p i n e l ，b i h a n ，& d e h a e n e ，2 0 0 7 ) 采用磁共振成像的适应范式( a d a p t a t i o np a r a d i g m ) 对数量表征方式是否受数字 符号形式影响这一问题作了更加直接而深入地探讨。在该研究范式中，如果呈现 的数字与之前被试已经适应的刺激有着很大的偏离，那么大脑的激活水平会表现 出较强的恢复( r e c o v e r y ) 效应( 在适应范式中连续给被试呈现相同的刺激，大 脑的激活水平会降低，但突然呈现一个与之前不同的刺激时，这时大脑的激活水 平会有明显的回升，这种现象称之为恢复效应) 。根据这一原理，在实验中，他 们给被试呈现一系列不同符号形式的数字( 如，阿拉伯数字、点数) ，让被试仅 观看这些数字而不做任何反应。假如数字是以单一抽象的方式进行表征的，那么 在各种不同符号形式数字条件下都会得到相似的恢复效应。但是，p i a z z a 等人的 结果发现，不同数字形式条件下恢复效应并不相同，数字符号与恢复效应间存在 交互作用。因此，该研究同样表明数量并不是以单一、抽象的方式进行表征的。 6 浙江大学硕士学位论文引言 此外，一些e r p 的相关研究也得到了与上述f m r i 研究一致的结果。c s e p e 等 人( c s e p e ，s z u c s ，& h o n b o l y g o ，2 0 0 3 ) 的研究发现，在大脑左半球，视觉呈现的英 文数字要比阿拉伯数字引发更负的n 1 成分。后来，他们采用跨通道的研究也得 到了类似的结果，即相比于听觉形式的刺激，以视觉形式呈现的数字刺激在顶叶 引发更强的n i 成分( s z u c s & c s e p e ，2 0 0 4 ) 。在此之前，p i n e l 等j ( p i n e l ，d e h a e n e a , r i v i e r e s & b i h a n ，2 0 0 1 ) 的两位数大小比较实验也表明，阿拉伯数字在枕部引发的 p 1 波幅要大于法文数字。最近，赵晖等人( 赵晖，张红川，周新林，郭易，& 赵丽 波，2 0 0 8 ) 利用e r p 技术，结合借助潜伏期平移思想的以刺激为原点的分段平均方 法，对阿拉伯与汉字的两位数数字的数量大小比较任务进行考察，结果发现也阿 拉伯数字与汉字数字在编码表征阶段存在差异，虽然e r p 结果中符号效应与距离 效应没有交互作用，但是距离效应出现的同时仍然出现符号效应，并且阿拉伯数 字出现距离效应的时间要早于汉字数字，表明不同符号数字的数量表征并非完全 相同。 1 r 2 2单一抽象表征的研究证据 关于单一抽象编码的表征方式也得到了相关实验研究的支持。如，s o k o l 等 人( s o k o l ，e ta 1 ，1 9 9 1 ) 对脑损伤病人p s 的个案研究为数量单一抽象表征观点提供 了病理学方面的证据。在实验中，他们给被试呈现不同符号形式的数字，让被试 做单数字乘法运算任务，结果发现被试在不同符号形式数字条件下的错误率非常 相似，表明数量表征不受数字符号形式的影响。同样，m a c a r u s o 等人( m a c a r s u o ， m c c l o s k e y , & a l i m i n o s a ，1 9 9 3 ) 对病人r h 的研究也得到了一致的结果，即被试 无论在阿拉伯数字、英文数字还是点数条件下，都会犯相似的错误。l e f e v r e 等 人( l e f e v r e ，b i s a n z ，& m r k o n j i c ，1 9 8 8 ) 通过对两个数字之和的自动激活来探讨 数字的符号效应。他们先给被试呈现两个数字，刺激消失后再给被试呈现一个数 字，让被试判断后出现的数字是否在之前出现过，结果表明当后一个数字刚好等 于先前出现的两个数字之和时，被试的反应时明显增加，即先出现的两数字之和 得到了自动激活，并对被试的任务产生了干扰。更为重要的是，研究还发现，这 种干扰效应无论在阿拉伯数字还是英文数字条件下都存在。m e s t r e 等人( m e s t r e & v a i d ，1 9 9 3 ) 的跨文化研究也得到了类似的结果。在实验中，他们先给具有双语能 力的被试呈现两个数字，让被试在心里对它们进行简单相加，然后再呈现一个数 浙江大学硕士学位论文引言 字( 这个数字可能刚好是先前呈现的两个数字之和，也可能与其有着较大或者较 小的差值) ，让被试判断后呈现的数字是否与他们心算后的结果一致。实验中采 用三种不同符号的数字作为刺激材料，分别为阿拉伯数字、第一语言形式的数字 以及第二语言形式的数字，结果表明，被试在阿拉伯数字条件下反应最快，而在 第一语言形式数字条件下反应最慢，并且在不同符号数字条件下都得到了相似的 分离效应( s p l i te f f e c t ：该效应认为，随着错误答案与正确答案之间距离的增加， 反应时会下将，正确率会增加。例如，1 + 3 = 18 会比1 + 3 = 6 更容易完成) 。 b l a n k e n b e r g e r 等人( b l a n k e n b e r g e r & v o r b e r g ，19 9 7 ) p f l , t 阿拉伯数字、英文数字、点 数为刺激材料，让被试进行加法、乘法等运算，结果发现被试在进行加法、乘法 等运算过程中对运算子的提取反应时不受数字符号形式的影响。 此外，大量认知神经研究也得到了与以上行为研究一致的结果。d e h a e n e 等 人( d e h a e n e & a k h a v e i n ，1 9 9 5 ) 认为数量表征主要在大脑的顶内沟( i p s ) 区域进 行，并且数量是以抽象的方式进行表征，不受其符号形式的影响。这一观点得到 了大量脑成像研究的支持。如，一些脑成像研究表明，在不同的计算任务中，不 同符号形式的数字刺激引起了类似的顶叶激活( c o h e n ，d e h a e n e ，c h o c h o n ， l e h e r e c y , & n a c c a c h e ，2 0 0 0 ；d e h a e n e ，s p e l k e ，p i n e l ，s t a n e s c u ，& t s i v k i n ，19 9 9 ； m e n o n ，r i v e r a ，w h i t e ，g l o v e r ，& r e i s s ，2 0 0 0 ；s i m o n ，m a n g i n ，c o h e n ，b i h a n ，& d e h a e n e 2 0 0 2 ) ，这种类似的激活被认为是由于不同符号形式的数字具有相同的 数量表征方式，即数量以单一抽象的编码方式进行表征。一些发展相关的研究也 支持了数量的抽象表征。如，c a n t l o n 等j x ( c a n t l o n ，e ta 1 ，2 0 0 9 ) 的研究结果表明， 6 7 岁的儿童对数量的表征主要是在额下回( i n f e r i o rf r o n t a lg y r u s ，i f g ) 进行， 并且对于阿拉伯数字以及点数的加工有着相同的脑区激活。最近，d r e s l e r 等人 ( d r e s l e r ，e ta 1 ，2 0 0 9 ) 采n e a r i n f r a r e ds p e c t r o s c o p y ( n i r s ) 技术对一二年级儿童进行 的研究也得到了一致结果。他们在实验中给被试呈现两种不同符号形式的数字 ( 阿拉伯数字、英文数字) ，让被试进行加法运算，结果在两种符号形式数字条 件下得到了相同的脑氧合( b r a i no x y g e n a t i o n ) 。同样，数量的抽象表征观点也 得到了来自e r p 方面研究的支持。z h o u 等人( z h o u e ta 1 。2 0 0 9 ) 并0 用e r p 技术，结 合数字运算操作效应对数量表征方式进行了探讨，在实验中，他们以阿拉伯数字 和汉字大写数字为刺激材料，让被试进行加法以及乘法运算，结果发现相比于加 8 浙江大学硕士学位论文引言 法运算，乘法运算引发了更负的类n 3 0 0 ( n 3 0 0 1 i k e ) 成分，他们将这种操作运 算之间的差异称之为操作效应( o p e r a t i o ne f f e c t ) 。更为重要的是，该效应在阿拉 伯数字以及汉字数字条件下具有相同的模式，这一结果也支持了数量抽象表征的 观点。 1 3问题的提出 由前文所述可见，数字加工过程中数量以何种方式进行表征这一问题在理论 上存在着较大分歧，其争论的核心问题在于数量的表征是否依赖于数字符号形 式。一种观点认为，数字加工依赖于单一、抽象的数量编码表征，数量表征不受 数字符号形式的影响；另一种观点则认为，不同符号形式数字的数量表征依赖于 数字的表面形式，数量表征受数字符号形式影响，并不存在抽象的数量表征方式。 对于这一争议，尽管近年来众多研究者采用不同的技术( f m r i 、e r p 、n i r s 、 行为实验等) ( b l a n k e n b e r g e r & v o r b e r g ，1 9 9 7 ；c s e p e ，e ta 1 ，2 0 0 3 ；d r e s l e r ，e ta 1 ， 2 0 0 9 ；z h o u ，e ta 1 。2 0 0 9 ) 、不同的实验任务( 数字比较任务、数字运算任务等) ( b l a n k e n b e r g e r & v o r b e r g ，19 9 7 ；h u n g ，e ta 1 ，2 0 0 8 ；m e s t r e & v a i d ，19 9 3 ；m o y e r & l a n d a u e r 1 9 6 7 ) l ；j , 及不同形式的数字材料( 阿拉伯数字、英文数字、汉字数字、 非符号点数等) ( k a d o s h ，2 0 0 8 ；n u e r k , e ta 1 ，2 0 0 2 ) 进行了探讨，并基于这些研究 提出了一系列数字加工模型，但至今为止尚未达成一致的解释。在一些数字比较 研究中发现阿拉伯数字、英文数字以及汉字数字等不同形式的数字具有分离的 数量表征机制( m o y e r & l a n d a u e r ，1 9 6 7 ；p e t e r s ，e ta 1 ，2 0 0 8 ) ；在一些数字运算研 究中则发现这些不同形式的数字具有相同的数