延迟时间与预先信息对任务切换的作用.pdf

心理学报 2011 Vol 43 No 4 396 402 Acta Psychologica Sinica DOI 10 3724 SP J 1041 2011 00396 收稿日期 2009 11 27 中央财经大学2010年度青年科研创新团队 转型期重点人群的社会心理指标跟踪与预警 中财121人才工程青年博士发展基金 国家自然科学基金项目 30670717 通讯作者 林崇德 E mail linchongde 396 延迟时间与预先信息对任务切换的作用 黄四林 1 林崇德 2 1中央财经大学社会发展学院心理学系 北京 100081 2北京师范大学发展心理研究所 北京 100875 摘 要 对切换代价的本质存在任务设置惯性和任务设置重构两种观点 为揭示二者在切换代价中的关系 研究了不同延迟时间条件下预先信息对任务切换的作用 结果发现 1 延迟时间对切换代价有显著影响 100 ms的切换代价显著高于1000 ms的切换代价 而600 ms分别与100 ms 1000 ms之间的切换代价无显 著差异 2 预先信息对切换代价的影响显著 全部信息的切换代价显著低于无信息和部分信息的切换代价 而后二者之间无显著差异 3 延迟时间与预先信息无交互作用 这表明 延迟时间与预先信息分别作用于任 务设置惯性和任务设置重构 切换代价反映了这两种具有相加效应的加工过程 关键词 任务切换 切换代价 执行控制 分类号 B842 1 引言 任务切换是当前研究执行控制的一个重要范 式 大量研究表明 被试执行切换任务 AB或BA 比重复任务 AA或BB 的反应时更长 错误率更 高 这种由切换所导致的反应时或正确率的亏损被 称为切换代价 switch cost 其指标为切换任务与 重复任务的反应时 或错误率 之差 Monsell 2003 Altmann Monsell Koch Koch Gade Schuch Altmann 2004 Koch 2005 但是 该结论受到了质疑 因为RCI和CSI并不是 完全独立的 在对新任务进行准备的同时 前一个 任务设置可能仍然在耗散 故而要识别或分离切换 代价不能仅仅操作时间间隔 必须结合其他变量 这正是本研究试图解决的问题 Sohn等人 Sohn Ruthruff 4期 黄四林 等 延迟时间与预先信息对任务切换的作用 397 Remington Sohn Altmann 2004 Koch 2005 通过变化CSI却发现存在重构的 成分 显然 这两个结论之间存在分歧 此外 虽然预先信息是影响任务切换的一个重 要因素 Barton Kuzin Polli 黄 四林 胡清芬 林崇德 罗良 陈桄 2008 但是 上述Sohn等人的研究通过控制任务序列为固定和 随机的方式来操作预先信息存在一些问题 该操作 方式规定 在预先信息条件下任务序列是固定的 并事先告诉被试任务分为切换区组 block 和重复 区组 在无预先信息条件下任务序列是随机的 重 复和切换是混合在同一个区组内 可以看出 在预 先信息条件下两种任务在不同区组 而无信息条件 是同一区组 任务的混合与分开会污染预先信息的 效应 另外 被试根据区组的性质从前一个任务类 型来预测新任务 必须时刻提醒自己要记住前一个 任务 这必然会增加对新任务的影响 却削弱了预 先信息的作用 为准确揭示预先信息的效应 黄四 林等人采用任务线索范式 设计了一种新的预先信 息操作方式 变化的不是前后任务序列关系 而是 每个任务之前的提示线索 控制被试事先获得新任 务的信息程度 结果发现 预先信息影响的是任务 设置重构 黄四林 林崇德 胡清芬 罗良 陈桄 2010 但是 该研究并没有进一步分析在切换代价 中任务设置重构与惯性之间的关系 因此 本研究试图分析RCI与预先信息对切换 代价的影响 一是考查切换代价是否同时包含了任 务设置重构与惯性两种加工过程 二是验证有关预 先信息作用的研究结论 我们假设预先信息影响的是 任务设置重构 RCI影响的是任务设置惯性 如果二 者不存在交互作用 根据加法反应时的逻辑 则说明 切换代价同时包含了这两种加工过程 因为任务设置 惯性或持续激活是一种自动控制 随时间的延长而 耗散 Sohn 预先信 息 无信息 部分信息 全部信息 为区组间设计 任务类型 重复任务和切换任务 为区组内设计 因变量为正确反应时及其切换代价 2 3 实验材料 有三个实验任务 判断数字大于5还是小于5 英文字母是元音还是辅音 符号是直线还是曲线 实验刺激均由一个数字 字母和符号组成 三者位 置随机排列 每个序列中仅有一个靶刺激 另外两 个是干扰刺激 其中一个与靶刺激的反应方式相同 另一个相反 图1 线索刺激和每个位置所对应的任务 398 心 理 学 报 43卷 线索刺激见图1 圆内的每个扇形代表一种任 务 实验中屏幕为灰色 三个扇形分为白色和灰色 两种 实验刺激只出现在白色扇形中 通过变化白 色扇形的数量和位置 把预先信息分为三种 见图 2 1 无信息 三个扇形均为白色 实验刺激随机 出现在某个扇形中 2 部分信息 两个扇形为白色 另一个为灰色 与无信息相比 被试在该条件下只 需对两种任务进行准备 所以预测新任务的可能性 更大些 3 全部信息 白色扇形只有一个 另外两 个均为灰色 与前二者相比 被试能准确地预测要 执行的任务 该部分详细介绍见已有研究 黄四林 等人 2010 图2 三种预先信息及时间进程 2 4 实验步骤 对每个序列来说 分三个阶段进行 见图2 1 提示线索阶段 线索刺激持续1000 ms 2 反应 阶段 线索刺激呈现1000 ms后 实验刺激出现 5000 ms 同时 被试进行任务判断和按键反应 按 键导致实验刺激和提示线索消失 3 延迟阶段 被 试按键反应到下一个序列线索刺激出现之间间隔 即RCI 有100 ms 600 ms与1000 ms三个水平 有研究结果显示 RCI在500ms以内时 切换代价 呈现先上升再下降的趋势 因为被试在反应后会立 即对刚刚做出的反应再编码 导致切换代价上升 Moulden et al 1998 为保证切换代价随RCI的增 加而显著减少的效应出现 提高因变量的灵敏度 本研究把RCI分为上述三个水平 此外 根据Sohn 等人 2000 的观点 任务设置的延迟效应随RCI的 增加而耗散 但不受到RCI的block间或内处理方 式的影响 因此 我们把RCI按照block内设计 以 减少block数量 控制block顺序效应 在练习和正式实验之前 明确告诉被试三个扇 形位置所对应的任务 每个block的信息类型 并 鼓励被试充分利用提示线索对任务进行准备 做得 又对又快 在被试对每种情况熟悉之后 开始进行 练习 在练习阶段 根据预先信息的类型 将练习 分为3个block 每个block内有24个序列 共有 72个序列 全部练习结束后进入正式实验 正式实验中 每种实验组合 3 3 2 18种实验 组合 由30个序列组成 共有540个 根据预先信 息的类型 将整个序列分成3个block 每个block 包括180个序列 为平衡block顺序 扇形代表任 务的位置 序列位置和被试按键反应效应 将整个 实验分成6组进行 在前三组之间对block顺序和 扇形代表的任务同时进行平衡 即ABC BCA CAB 在前三组的基础上 后三组再进行了序列前 后位置顺序和被试按键反应的平衡 在每个block 内 控制重复任务连续不超过3个 相同的靶刺激 连续重复不超过2个 控制每个block内重复任务 与切换任务相等 把被试按照随机的方式分配到每 组中 同时控制每组内被试男女性别比例平衡 3 结果分析 只对正式实验中正确序列的反应时进行分析 每个block的前4个序列 被试反应错误的或在 5000ms内没有及时反应的 以及紧接着错误反应 和无反应后面一个序列 都不纳入最后的统计分析 之中 3 1 两种任务的平均反应时及其切代价 所有被试的错误率均小于6 因此只分析正 确反应时及其切换代价 不同RCI和预先信息条件 下 切换任务和重复任务的平均反应时及切换代价 见表1 3 2 延迟时间和预先信息对切换代价的作用 对切换代价进行3 RCI 3 预先信息 的重复测 量方差分析 结果发现 RCI的主效应显著 F 2 56 5 13 p 0 01 预先信息的主效应显著 F 2 56 4 68 p0 05 主效应的事后检验表明 RCI为100ms的切换代价显著高于1000 ms的切换 代价 p0 05 全部信息的 切换代价明显低于无信息与部分信息 p 0 01 p0 05 4期 黄四林 等 延迟时间与预先信息对任务切换的作用 399 表1 两种任务的平均反应时与切换代价 SE ms 100 ms 600 ms 1000 ms 任务类型 无信息 部分信息 全部信息 无信息 部分信息全部信息无信息 部分信息 全部信息 切换任务 1113 54 1110 11 887 44 1075 57 1079 36 904 12 1073 98 1035 91 884 44 39 08 47 96 38 57 40 18 49 50 39 88 35 75 41 49 37 36 重复任务 886 53 900 76 758 23 911 95 884 40 759 04 909 88 883 15 762 09 29 02 39 80 32 83 33 17 33 95 29 66 38 27 32 15 26 77 切换代价 227 01 209 35 129 21 163 63 194 95 145 08 164 09 152 77 122 35 26 09 34 56 20 56 27 68 32 11 24 55 30 17 26 13 21 87 3 3 延迟时间和预先信息对两种任务的作用 为进一步揭示RCI与预先信息对任务切换的 影响机制 对反应时进行了3 RCI 3 预先信 息 2 任务类型 的重复测量方差分析 结果发现 切换任务的反应时显著高于重复任务 F 1 28 75 22 p0 05 预先信息的主效应显著 F 2 56 48 99 p 0 001 事后检验表明 全部信息的反应时显著低 于无信息与部分信息的反应时 ps0 05 在二次交互作用中 预先信 息与RCI的交互作用不显著 F 4 112 1 79 p 0 05 任务类型分别与RCI和预先信息的二次交 互作用显著 F 2 56 5 13 p 0 01 F 2 56 4 68 p 0 05 简单效应表明 在三种RCI条件下 切换 任务的反应时均显著大于重复任务 F 1 28 102 68 F 1 28 51 42 F 1 28 53 70 ps 0 001 在三种预先信息条件下 切换任务的反应时显著大 于重复任务 F 1 28 67 34 F 1 28 45 02 F 1 28 70 44 ps0 05 3 3 1 延迟时间对两种任务的影响 上述分析显示 在三种RCI条件下 切换任务 的反应时均显著大于重复任务 那么 它对两种任 务的影响程度是否相同呢 为回答这个问题 分别 比较了在三种RCI之间两种任务反应时的变化情 况 见图3 结果发现 切换任务与重复任务由100 ms到600 ms之间 平均反应时分别减少了17 35 ms和 3 29 ms 二 者 差 异 不 显 著 t 28 1 43 p 0 05 600 ms到1000 ms 分别减少了21 58 ms 和0 09 ms 差异不显著 t 28 1 61 p 0 05 100 ms 到1000 ms 分别减少了38 92 ms和 3 20 ms 差 异显著 t 28 3 67 p0 05 部分信息到全部信息 分别减 少了183 12 ms和129 65 ms 差异显著 t 28 2 44 p 0 05 无信息到全部信息 分别减少了195 70 ms 和143 00 ms 差异显著 t 28 3 00 p 0 01 由此 可见 预先信息对两种任务都有影响 但是对切换 任务的影响程度明显高于重复任务 图4 不同预先信息之间两种任务的反应时差异 400 心 理 学 报 43卷 4 讨论 本研究发现 对于切换代价来说 RCI与预先 信息均有显著的主效应 但是二者交互作用不显 著 根据加法反应时的逻辑 如果两个因素间存在 交互作用 那么它们作用于同一个加工阶段 如果 不存在交互作用 即相互独立 那么它们作用于不 同的加工阶段 由此可见 预先信息和RCI分别作 用于切换代价的不同加工过程 即任务设置重构和 任务设置惯性 这表明 切换代价包含了这两种加 工过程 并且二者对切换代价的作用是具有相加效 应的 4 1 延迟时间影响的是任务设置惯性 我们研究发现 在控制SCI的条件下 RCI对 切换代价有显著的影响 这表明RCI影响的是前一 个任务设置的惯性 与前人 Meiran et al 2000 Altmann 2004 Koch 2005 的研究结论是一致的 也支持了任务设置惯性的观点 但是 本研究还发 现 100 ms与600 ms 600 ms与1000 ms之间的切 换代价均无显著差异 这与已有研究结果不一致 Meiran等人研究显示 RCI在500 ms以内切换代价 呈现先上升后下降的趋势 Moulden et al 1998 Meiran et al 2000 而本研究发现直到1000ms时 切换代价才明显下降 这可能与任务难度有关 Meiran的研究只有两种判断任务 而本研究有三种 判断任务 难度更高 这会影响到任务设置惯性的 强度 导致其持续激活延迟得更长 在600 ms时切 换代价还没有达到显著减少的程度 为进一步揭示RCI的效应 我们比较了它对两 种任务的影响程度 结果发现 随RCI增加 切换 任务反应时的减少程度显著增加 而重复任务不显 著 这表明 随时间的延迟 对切换任务来说 前 一个任务对当前任务的影响或阻碍越来越小 而对 重复任务的影响不显著 由此可见 切换代价随 RCI延长而减少 其内部机制是前一个任务设置惯 性对切换任务干扰的逐渐衰退 4 2 预先信息影响的是任务设置重构 本研究发现 预先信息对切换代价有显著的影 响效应 这进一步验证了我们前面的研究结论 也 支持了Barton等人 Barton et al 2006 黄四林等 2008 2010 认为预先信息是影响切换加工过程关 键因素的观点 已有研究 黄四林等 2008 2010 发 现 预先信息与SCI对切换代价的影响存在交互作 用 根据加法反应时的逻辑 说明二者作用于同一 加工过程 因为SCI影响的是任务设置重构 Meiran et al 2000 Altmann 2004 Monsell Meiran et al 2000 Koch 2005 但 是CSI对切换代价的影响可能混入了设置惯性的作 用 因为在对新任务进行准备的同时 前一个任务 的设置可能仍然在延迟或耗散 结果无法解释切换 代价的变化是由于对新任务的准备还是前一个任 务设置持续激活的耗散所导致的 为解决这个问题 本研究操纵不是CSI而是预先信息 因为任务设置 惯性是一种自动控制 受时间的影响 却不受预先 信息的影响 Sohn 2001 提出了切换代价的两成 分模型 Ruthruff等人 2001 也提出自上而下的和自 下而上的两种控制成分 从表面上看 这与我们当 前研究的结论是一致的 但是 存在着三个关键的 差异 第一 预先信息操纵与设计的差异 Sohn等 人操作的是每个block内前后序列任务是否相同 而我们操作的是准确预测新任务的程度 有效地解 决了Sohn等人研究存在的问题 第二 在对任务 设置惯性影响变量的选择上完全不同 Sohn等人变 化的是任务类型 而本研究操作的是延迟时间 第 三 对剩余代价的处理方式和解释不同 他们把切 换代价简单地分为两部分 一部分是由预先信息的 效应而导致的 剩余的切换代价就全部归结于任务 重复的效应 因此得出两成分的结论 而本研究操 作了影响这两个加工过程的变量 把任务设置重构 与惯性从切换代价中分离出来 并且发现仍然存在 剩余的切换代价 我们研究结果表明 即使在全部 信息条件下 RCI达到了1000 ms 仍然存在着 122 35 ms的剩余切换代价 这说明 在这两种条件 下 仍然无法完全消除切换代价 很显然 并不能 把它简单地归结于任务设置惯性的效应 因为它可 能反映了其他的因素 那么 导致这些剩余切换代价的因素是什么 4期 黄四林 等 延迟时间与预先信息对任务切换的作用 401 呢 与任务设置重构和惯性的关系是什么 有些 研究结果显示 任务刺激所引起的外源性调节 郭 春彦 孙天义 2007 事件任务编码 episodic task code Altmann LIN Chong De2 1Department of Psychology Central University of Finance and Economics Beijing 100081 China 2Institute of Developmental Psychology Beijing Normal University Beijing 100875 China Abstract Task switching refer to the process frequently from one task to another task and the switching process is an important function of executive control which control switching course between two tasks which compete for the same cognitive resources in working memory In task switching switch cost is the performance differences 402 心 理 学 报 43卷 in task switch and task repetition trials Based on the theories of the subtractive method reaction time switch cost is the index of executive control Recently some researches have attempted to specify nature and origins of switch cost to uncover the mechanisms underlying task switching performance Theoretically there is disagreement as to whether switch cost actually represents the task set reconfiguration or the task set inertia The aim of the present study was to investigate the effect of delay time and foreknowledge on task switching Explicit task cueing paradigm was used in the present study There were 29 participants 12 males and 17 females volunteered to take part in the experiment A 3 delay time 100ms 600ms and 1000ms 3 foreknowledge type no foreknowledge part foreknowledge and full foreknowledge 2 task type