异、同判断的反应时数据的比较分析

异、同判断的反应时数据的比较分析

1“同”判断的加工机制作为一种常见的实验测试任务，“同义词”的评估在心理学研究的各个领域得到了广泛应用，如分类、阈值识别、物体识别等。一般的异同比较任务是同时或先后呈现两个刺激,要求被试按某个标准判断两个刺激是否相同。虽然被广泛的应用,但对于“异同”判断任务的加工机制至今仍缺乏完善的认识。早期的研究者认为,在判断两个物体是否完全相同的过程中,大脑采用的是序列自终止的加工策略,即顺序的比较每一个维度(如:颜色、形状等)是否不匹配,一旦检测到不匹配就终止检测,并做出响应。按此假设,“同”判断应该是穷尽的加工模式,即大脑必须检测完所有的维度,确定都没有不匹配后,再做出判断。因此,做出“同”判断的反应时应该包含对刺激所有维度进行比较的时间,所以应长于“异”判断的反应时。但意外的是,研究发现做出“同”判断的反应时间总是快于在仅有一个差异维度条件下做出“异”判断的反应时间,这种现象被命名为“快同效应”。因为快同效应否定了“同”判断是穷尽加工模式的假设,研究者们开始意识到“异同”判断的加工过程是一个复杂的过程,并对此进行了大量的实验,以揭示“异同”判断的加工机制。以往的研究着重于分析两种规则下的“异同”判断结果,一种是合取规则(conjunctive),即只有刺激的所有维度都匹配时才能判断为同,有任一维度不匹配就判断为不同;另一种是析取规则(disjunctive),即只要有任一维度匹配就判断为相同,所有维度都不匹配才判断为不同。而关于“异同”判断加工机制的模型假设则大多数是基于合取规则下的实验结果提出的。在众多的模型假设中,双过程模型得到了大多数实验结果的支持,该模型认为,“异”、“同”判断分别由一个慢速分析比较器和一个同一性指示器(identityreporter)独立加工完成。同一性指示器的功能是快速探测完全匹配的信息,给出“同”判断信号,但不报告差异信息。慢速分析比较器则是以序列自终止的方式,依次对刺激的各个维度进行比较判断,探测不匹配的维度信息,给出“异”判断信号。按照双过程模型理论,在比较两个刺激是否相同时,同一性指示器和分析比较器可能同时或先后开始工作。如果两个刺激完全相同,同一性指示器直接给出匹配信号,完成判断。如果两个刺激不同,同一性指示器不再给出匹配信号,大脑则依据分析比较器给出的不匹配信号做出异判断。因分析比较器的加工模式是随机的从某一维度开始,顺序的比较各维度是否不匹配,当探测到某一维度不匹配时就终止比较,所以当两个刺激只在某一维度出现差异时,分析比较器可能要顺序检测多个维度才探测到不匹配的维度,因此做出“异”判断的时间慢于做出“同”判断的时间。双过程模型虽可以较好地解释快同效应,但该模型所假设的加工机制还存在争议。主要问题在于同一性指示器和分析比较器是同时开始加工还是先后序列加工;同一性指示器是整体加工还是并行加工;为什么同一性识别器的不匹配信号不被利用?此外,双过程模型本身也有其局限性,因它是基于合取规则下的“异同”判断的结果所提出的假设,所以并不能完全解释其他规则条件下获得的“异同”判断结果。在本研究中,我们试图通过分析在四种不同规则下“异同”判断的实验结果,对“异”、“同”判断的加工机制作进一步的探索,并期望能够对双过程模型进行修正,以使其能够解释更多的“异同”判断的结果。四种规则中,有两种规则是以往研究常用的合取规则和析取规则,另外两种是我们附加的两个只要求注意单一维度的“异同”判断规则。之所以加入单维度判断规则,是因为不同的规则任务会影响对注意的维度分配。在合取规则和析取规则下,被试必须关注要比较的两个物体的所有维度,而在单维度判断任务下,被试则只需关注任务相关维度就可做出判断。通过分析注意维度对“异同”判断的影响,将有利于验证“异同”判断加工过程中含有序列加工和整体匹配等加工过程的假设。2实验方法2.1小型人选择现代人物,年龄1020岁,年龄202020岁,年龄202020202020202020202020202020202020202020202020202020202020202020202020202020202020202020202020202020.24名大学本科生参加本实验,其中男生12名,女生12名,年龄20～24岁,平均年龄22.75岁,视力或矫正视力正常,色觉正常。完成实验后每名被试都获得一定报酬。2.2刺激图形及视角刺激为在黑色背景的屏幕中央呈现的两个在颜色和形状两个维度上随机变化的图形。形状维度包括五种形状:圆形、等边三角形、正方形、十字形、心形;颜色维度包括五种颜色:红色、蓝色、绿色、黄色、紫色。每个刺激图形的呈现视角为2.38°×2.38°,视距为40cm。显示器为17英寸CRT显示器,分辨率设为800×600,刷新频率设为85Hz。2.3形态特征匹配规则实验要求被试按照要求的判断规则对呈现的两个图形进行“异”、“同”判断。有四种判断规则:(1)合取规则:颜色、形状两个维度都匹配时才判断为相同,否则为不同;(2)析取规则:颜色、形状两个维度有任意一个匹配就判断为相同,否则为不同;(3)形状规则:只有形状维度匹配时才判断相同,否则为不同;(4)颜色规则:只有颜色维度匹配时才判断相同,否则为不同。两个图形在颜色和形状维度上有四种异同维度组合条件:(1)都相同:状维度和颜色维度都匹配;(2)形同色不同:形状维度匹配,颜色维度不匹配;(3)色同形不同:颜色维度匹配,形状维度不匹配;(4)都不同:形状维度和颜色维度都不匹配。2.4本实验的“同”反应首先在屏幕中央呈现一个注视点“+”,持续1000ms,然后在屏幕中央随机呈现两个图形。要求被试按照某种规则来判断这两个图形是否相同,相同按“1”键,不同按“2”键。其中12名被试用右手食指按“1”键做“同”反应,用右手中指按“2”键做“异”反应;另外12名被试的按键手指则相反。所有被试均完成所有四种规则的异同判断,每种规则单独组成一组异同判断任务,其中“异”、“同”反应的次数各占一半,被试在完成一个规则条件下的实验后自行休息5分钟。对四种规则之间的先后顺序进行被试内平衡。每种规则的实验开始前,被试先进行24次练习。3形同色不同条件对“同”的影响剔除极值后(删除反应时少于100毫秒和大于均值加两倍标准差的数据),24名被试在四种规则下对每种条件的“异同”判断的平均反应时见表1。每个被试的“同”和“异”反应的平均正确率分别为97.6%和97.9%。对合取规则下四种异同维度的反应时做两两配对t检验。结果表明,都相同条件下的“同”判断,显著快于色同形不同[t(23)=-13.335,p<0.001]和形同色不同两种条件下的“异”判断[t(23)=-11.477,p<0.001],但与形状颜色都不同条件下的“异”判断没有显著差异[t(23)=1.779,p=0.089]。表明出现明显的快同效应。形同色不同和色同形不同两种条件下的“异”判断的反应时没有显著差异[t(23)=-1.940,p=0.065]。都不同条件下的“异”判断显著快于形同色不同[t(23)=-11.477,p<0.001]和色同形不同[t(23)=-13.335,p<0.001]条件下的“异”判断。对析取规则下四种异同维度的反应时做两两配对t检验。结果表明,都相同条件下的同反应,显著快于都不同条件下的异反应[t(23)=-9.169,p<0.001],表明出现明显的快同效应。而都不同条件下的“异”反应则与形同色不同[t(23)=-0.313,p=0.757]、色同形不同[t(23)=1.163,p=0.257]条件下的“同”反应没有显著差异。色同形不同条件下的“同”反应与形同色不同条件下的“同”反应没有显著差异[t(23)=-1.613,p=0.12]。都相同条件下的“同”反应显著快于形同色不同[t(23)=-10.215,p<0.001]、色同形不同[t(23)=-10.529,p<0.001]两种条件下的“同”反应。对形状规则下四种异同维度组合条件的反应时做两两配对t检验。结果表明,都相同的条件下的“同”判断显著快于形状颜色都不同[t(23)=-4.561,p<0.001]、色同形不同[t(23)=-7.624,p<0.001]两种条件下的“异”判断,出现了明显的快同效应。而在形同色不同条件下“同”的判断则与都不同情况下的“异”的判断没有显著区别[t(23)=-0.311,p=0.759],形同色不同条件下“同”的判断显著快于色同形不同条件下的“异”的判断[t(23)=-4.354,p<0.001],表明在该规则下“异”的判断并不总是慢于“同”判断。对两种条件下的“同”判断的分析表明,在都相同条件下的“同”判断显著快于形同色不同条件下的“同”判断[t(23)=-7.824,p<0.001],表明在做出“同”判断时,颜色相同与否对形状相同的判断有影响。对两种条件下的“异”判断进行分析显示,形状颜色都不同的异反应时显著快于色同形不同的“异”反应时[t(23)=-6.049,p<0.001],表明在该规则下颜色的相同与否对形状维度的“异”判断有影响。对颜色规则下四种异同维度组合条件的反应时做两两配对t检验。结果表明,在都相同条件下的“同”判断显著快于都不同[t(23)=-3.495,p=0.002]、形同色不同[t(23)=-6.115,p<0.001]两种条件下的“异”判断,有明显的快同效应。而在色同形不同条件下“同”的判断则与都不同情况下的“异”的判断没有显著区别[t(23)=0.427,p=0.673],但显著快于形同色不同条件下的“异”的判断[t(23)=-3.272,p=0.003],表明在该规则下“异”的判断并不总是慢于“同”判断。对两种条件下的“同”判断的分析表明,在都相同条件下的“同”判断显著快于只有颜色相同条件下的“同”判断[t(23)=-4.565,p<0.001],表明在做出“同”判断时,形状相同与否对于颜色维度“同”的判断有显著影响。对两种条件下的“异”判断进行分析显示,都不同条件的“异”反应时显著快于形同色不同条件下的“异”反应时[t(23)=-3.707,p<0.001],表明在该规则下形状的相同与否对于颜色维度的“异”判断有显著影响。因四种规则条件下对形状颜色都相同条件的反应都为“同”判断,对形状颜色都不同条件的反应都为“异”判断,所以将这两种条件下被试的反应时分别放在一起比较,并做配对t检验。分析显示,对都相同条件的“同”判断,四种规则之间没有显著差异(-1.09<ts<1.1,0.28<ps<0.91)。表明不同规则对于形状颜色都相同条件下的“同”判断没有影响。对于都不同条件的“异”判断,形状规则与颜色规则之间没有显著差异[t(23)=-1.863,p=0.075],析取规则条件下的“异”判断显著快于形状规则[t(23)=3.358,p=0.003]、颜色规则[t(23)=5.319,p<0.001]的“异”判断;合取规则的“异”判断显著慢于形状规则[t(23)=-3.658,p=0.001]、颜色规则[t(23)=-2.548,p=0.018]的“异”判断。表明判断规则对形状颜色都不同条件下的“异”判断有显著的影响。4“同”判断加工过程本研究通过分析被试分别在四种规则条件不对不同的异同维度组合条件做出“异同”判断的反应时数据,结果显示在四种规则下均出现了“快同效应”。并且析取规则、合取规则的数据很好的重复了前人的研究结果,表明本研究的实验数据是有效的。4.1“同”判断加工过程分析对四种规则条件下做出“同”判断的反应时进行分析,结果显示在颜色维度、形状维度都相同时,不同规则下的“同”判断反应时是没有差异的,表明在此条件下“同”判断不受判断规则的影响。这支持“同”判断是以整体匹配的方式进行加工的假设。因为在整体匹配过程中,各个维度不能成为比较的单元,因此同一性识别器不能选择性地只处理任务相关维度,从而不受注意维度的影响。由对颜色规则、形状规则和析取规则的分析显示,在只有一个维度匹配条件下的“同”判断反应时显著的慢于两个维度都匹配条件下的“同”判断反应时。即使在不匹配维度是与任务不相关的情况下(颜色规则、形状规则),该现象依然存在。进一步分析显示,在析取规则下对单个维度匹配条件做出“同”判断的反应时明显的慢于颜色规则、形状规则下对单个维度匹配条件做出“同”判断的反应时。这表明在单维度匹配条件下的“同”反应是受任务影响的。我们认为,该结果可以用序列加工来解释,在析取规则下被试须注意颜色和形状两个维度,至于哪一个维度先加工是随机的。当对单个维度匹配的条件做出“同”判断时,有一半的次数是先加工匹配的维度并直接做出判断,加工时间是加工一个维度的时间;另一半的次数则是先加工不匹配的维度,然后再加工匹配的维度,然后做出判断,加工时间是顺序加工两个维度的时间。在颜色规则和形状规则下,被试可以有选择的加工任务相关的维度,所以加工反应时只是加工一个维度所用的时间。因此对于颜色规则和形状规则条件下的反应时要显著的快于析取规则条件下的“同”判断的反应时。但是这种推论是与两维度都匹配的“同”判断结果相背离的,当前的结果显示在该条件下“同”判断不受判断规则的影响。要解释这种背离,只有一种可能性,即判断两个物体是否完全相同和对只有一个维度匹配时的“同”判断有着截然不同的加工方式。按此推论,“同”判断应该具有两个加工过程,一个是和以往双过程模型类似的同一性识器,该过程只做出两个物体完全相同的判断;另一个则是具有序列的、自终止性质的慢速分析比较器。两种加工是顺序完成的。因此,当前的结论不完全支持双过程模型的假设,4.2“异”判断加工过程分析对四种规则条件下做出“异”判断的反应时进行分析,结果显示在颜色、形状两维度都不同条件下的反应时受规则的影响。析取规则下的反应时最慢,合取规则情况下的反应时最快。该结果似乎不支持以往关于“异”判断是序列自终止的分析加工的假设。因为,按照序列自终止的加工来解释的话,在合取规则下只要探测到任意一个维度不匹配就可做出“异”判断,在该规则下做出“异”判断只需要对一个维度做出判断就可以。而颜色规则和形状规则只须关注一个维度,所以大脑可以有选择的只加工任务相关维度,因此也只需一个维度的比较过程就可做出判断。所以从这个角度讲,合取规则下对于两个维度都不匹配的“异”判断应该是与颜色规则和形状规则下的“异”判断没有显著差异的,但结果却恰恰相反,颜色和形状规则的反应时明显的慢于合取规则的反应时。只有一种加工过程可能引起这种结果,即“异”判断依然是序列的、自终止的,但每个维度被先加工的概率是随着任务的变化而变化的。在要求注意所有维度的情况下,每个维度被先加工的概率是相等的;但在要求只注意单个维度的情况下,大脑并不能只对任务相关维度进行加工,而是只增大了对任务相关维度先进行加工的概率。在少数情况下,大脑还是会先对无关维度进行加工。因此,在大概率的、先对任务相关维度先进行加工的情况下,经过一个判断过程就可直接做出“异”判断。而在小概率的、先对任务无关维度进行加工的情况下,大脑要继续进行任务相关维度的加工才能做出判断,即要经过序列的两个加工过程才能做出判断。因此,对单维度判断规则下的反应时进行平均,相当于对一个过程的反应时和两个过程的反映时进行加权平均,所得结果是介于一个过程的反应时和两