潘 運 楊 陽 鄒昌浪 陳 衍 龍 女
(貴 州師范大學心理學 院,貴陽 550025)
數(shù)字認知領(lǐng)域研究強調(diào)數(shù)字加工與空間認知之間存在著緊密聯(lián)結(jié)(Ginsburg, van Dijck, Previtali,Fias, & Gevers, 2014)。Dehaene 等(1990, 1993)的實驗發(fā)現(xiàn)在數(shù)字大小比較任務或奇偶判斷任務中,被試會表現(xiàn)出左手對小數(shù)字反應較快,右手對大數(shù)字反應較快,并將該現(xiàn)象命名為空間-數(shù)字聯(lián)合反應編碼(Spatial-Numerical Association of Response Codes,SNARC)效應。目前關(guān)于SNARC效應的主要解釋有:一是心理數(shù)字線假設(shè)(mental number line),認為在人腦中存在一條從左到右、從小到大逐漸遞增的固定數(shù)字線,數(shù)字按大小被表征在心理數(shù)字線上,小數(shù)字被表征在心理數(shù)字線的左側(cè)位置,大數(shù)字被表征在右側(cè)位置(Dehaene et al., 1993; Shaki, Fischer, & Petrusic, 2009)。二是言語-空間編碼觀(verbal-spatial coding account),認為SNARC 效應是源于言語分類概念“小”和“左”、“大”和“右”之間存在聯(lián)結(jié)導致的(Gevers, Verguts, Reynvoet, Caessens, & Fias, 2006;Gevers et al., 2010; Proctor & Cho, 2006; Santens &Gevers, 2008)。三是從工作記憶角度解釋,認為SNARC 效應可能是源于數(shù)字在工作記憶中的系列位置,序列起始位置激活了更快的左側(cè)反應,而末尾位置則激活了更快的右側(cè)反應(Fias, van Dijck, & Gevers, 2011)。
此外,還有研究者嘗試從空間參照框架的角度來解釋SNARC 效應的產(chǎn)生機制,并認為空間參照框架在SNARC 效應產(chǎn)生過程中有著重要的作用(Viarouge, Hubbard, & Dehaene, 2014; Mourad &Leth-Steensen, 2017)。空間參照框架是個體表征空間方位的方式(Freksa, Habel, & Wender, 1998)。O’Keefe 和Nadel(1978)根據(jù)參照物不同,將其分為兩種:一是自我中心參照框架(egocentric reference frame),即以自身為參照物,以自身與客體的相對位置來編碼空間方位。當個體位置改變時就需要重新表征物體的空間方位信息(Simonnet,Vieilledent, & Tisseau, 2013)。如有研究發(fā)現(xiàn)個體的手、眼睛、腳或頭部等都會影響SNARC 效應(Schwarz & Keus, 2004; Wood, Nuerk, & Willmes,2006; Wood, Willmes, Nuerk, & Fischer, 2008)。二是非自我中心參照框架(allocentric reference frame),即以太陽、地球經(jīng)緯線,或某一地表特征(如,山、河、江等)為參照物,以環(huán)境與客體的關(guān)系來 編 碼 物 體 的 空 間 方 位 ( N ú ? e z & C o r n e j o,2012)。這種參照框架提供了穩(wěn)定的空間方位信息(Jiang & Swallow, 2013)。如 Viarouge 等(2014)研究發(fā)現(xiàn)當指導語強調(diào)以反應鍵為參照框架時,無論被試是否雙手交叉按鍵反應,均出現(xiàn)了顯著的SNARC 效應;但當指導語強調(diào)以手為參照框架時,只有在雙手交叉條件下發(fā)現(xiàn)SNARC 效應。而Viarouge 等(2014)在實驗中將反應鍵置于船型反應框的兩側(cè),要求被試不考慮自身的實際空間環(huán)境,而以船頭方向作為參照框架來完成數(shù)字奇偶判斷,結(jié)果沒有發(fā)現(xiàn)SNARC 效應。對此研究者認為指導語激活的基于船的參照框架可能減弱了其它空間參照框架的影響,但它沒有激活以客體為中心的參照框架。
盡管SNARC 效應是數(shù)字-空間聯(lián)結(jié)的研究熱點,也有研究者采用不同的實驗任務(Bull,Marschark, & Blatto-Vallee, 2005; Hartmann, Gashaj,Stahnke, & Mast, 2014; Mourad & Leth-Steensen,2017)、實驗材料(Hung, Hung, Tzeng, & Wu, 2008;Kopiske et al., 2016; Viarouge, Hubbard, & Dehaene,2014)和反應方式(Holmes & Lourenco, 2012;Müller & Schwarz, 2007; Schwarz & Keus, 2004)以及空間方向(Gronau, Izoutcheev, Nave, & Henik, 2017;Hung et al., 2008)進行了驗證,但只有少數(shù)研究從空間參照框架的角度來考察SNARC 效應。如Mourad和Leth-Steensen(2017)在實驗中設(shè)計了參照框架與按鍵反應方位的一致或交叉六種條件,即HH(想象水平的空間參照框架后做水平按鍵反應)、HV(想象水平的空間參照框架后做垂直按鍵反應)、VH(想象垂直的空間參照框架后做水平按鍵反應)、VV(想象垂直的空間參照框架后做垂直按鍵反應)、PP(想象近遠的空間參照框架后做近遠的按鍵反應)和PH 條件(想象近遠的空間參照框架后做水平的按鍵反應),且在這六種條件中,HH 和PP 是參照框架與按鍵反應方位一致,而其他都是參照框架與按鍵反應方位交叉,被試的任務是將數(shù)字想象成水平或垂直的排列作為參照框架,之后進行大小判斷,結(jié)果發(fā)現(xiàn)只在HH 和PP 條件下出現(xiàn)了SNARC 效應。對此,研究者認為二維空間中的垂直實際上是近遠的空間參照框架,而空間參照框架與反應鍵方向的一致是產(chǎn)生SNARC 效應的必要條件。
綜上,雖有部分研究探討了空間參照框架對SNARC 效應的影響,但還是存在有待探討的問題。有研究通過想象數(shù)字排列來探討基于主體空間參照框架對SNARC 效應的影響,如Mourad 和Leth-Steensen(2017)。根據(jù) Shelton 和 McNamara(2004)觀點將空間參照框架和反應鍵進行一致和交叉匹配設(shè)計,即將SNARC 效應中的非自我中心參照框架和自我中心參照框架進行一致和交叉的匹配,結(jié)果只在非自我中心參照框架和自我中心參照框架一致的情況下出現(xiàn)了SNARC 效應。由于Mourad 和Leth-Steensen(2017)的研究只考慮了一種想象的空間參照框架,那么是否存在著一種與之相對應的實物參照框架對SNARC 效應產(chǎn)生影響呢?此外,在基于客體為空間參照框架的研究中,Viarouge 等(2014)將反應鍵置于船型反應框的兩側(cè),要求被試不考慮自身的實際空間環(huán)境,而以船頭方向作為參照框架來操作數(shù)字奇偶判斷,結(jié)果沒有發(fā)現(xiàn)SNARC 效應。雖然Viarouge 等(2014)的實驗沒有獲得預期結(jié)果,但基于主體和客體的空間參照框架對SNARC 效應的影響是否有差別呢?這些都是值得探討的問題。為此,本研究基于Mourad 和Leth-Steensen(2017)的實驗范式設(shè)計了HH(水平想象或水平呈現(xiàn)排列順序,水平按鍵)、HP(水平想象或水平呈現(xiàn)排列順序,近遠按鍵)、PH(近遠想象或近遠呈現(xiàn)排列順序,水平按鍵)和PP(近遠想象或近遠呈現(xiàn)排列順序,近遠按鍵)四種條件,以探討基于主體和基于客體的空間參照框架對SNARC 效應的影響。研究假設(shè)主要有:(1)在基于主體的空間參照框架條件下,HH 和PP 條件出現(xiàn)SNARC 效應;(2)在基于客體的空間參照框架條件下,也只有HH 和 PP 條件出現(xiàn) SNARC 效應。
考察HH、HP、PH 和PP 條件下的主體空間參照框架對SNARC 效應的影響。
2.2.1被試
82 名在校大學生,48 名男生,34 名女生,年齡范圍為 18~23 歲(M=20.03, SD=1.07)。所有被試均為右利手,視力或矯正視力正常,無精神病史,均未參加過類似實驗。實驗后有一定報酬。
2.2.2實驗材料
以1~9 除5 外的阿拉伯數(shù)字為材料,5 作為標準刺激(0.6°視角)。采用 E-prime 2.0 進行編程,在17 英寸的SONY 計算機(分辨率為1024×768像素,刷新率為60 Hz)顯示屏中央呈現(xiàn)實驗材料。
2.2.3實驗設(shè)計
采用2(數(shù)字大小: 大于5、小于5)×2(反應手: 左手、右手)的被試內(nèi)實驗設(shè)計,因變量是反應時。
2.2.4實驗程序
被試坐在舒適的椅子上,距離電腦屏幕50 cm。首先,被試根據(jù)主試引導,想象1 到9 號的9 個盒子按水平(H 條件)或近遠(P 條件)順序排列在被試面前的桌子上,然后通過實驗指導語告訴被試按鍵方式;在屏幕中央會呈現(xiàn)注視點“+”500 ms,接著呈現(xiàn)空白屏幕1000 ms,最后呈現(xiàn)目標數(shù)字1500 ms 直到被試反應,若被試未能及時做出按鍵反應,1500 ms 后則自動進行下一個試次。
在每種實驗條件下(如HH, HP 等),每個刺激一共出現(xiàn)20 次,總共有160 個試次。實驗包括2 個Block。Block1 中有80 個試次,若目標數(shù)字比“5”大,左手食指按“X”或“B”鍵進行反應,若目標數(shù)字比“5”小,則右手食指按“M”或“6”鍵進行反應。Block2 中也有80 個試次,若目標數(shù)字比“5”小,左手食指按“X”或“B”鍵進行反應,若目標數(shù)字比“5”大,則右手食指按“M”或“6”鍵進行反應,以左右按鍵進行平衡。每個Block 前有20 個練習試次,在練習中正確率達98%以上才能進入正式實驗。兩個Block 在實驗中隨機呈現(xiàn)。
四種實驗條件的具體設(shè)計如下:(1)HH 條件:想象1 到9 號的9 個盒子按順序平行排列在被試面前的桌子上,數(shù)字比“5”大,左手食指按“X”鍵反應,數(shù)字比“5”小,右手食指按“M”鍵(平行的左右鍵),左右按鍵在Block 間平衡。(2)HP 條件:除按鍵方式不同外,即數(shù)字比“5”大,左手食指按“6”鍵,數(shù)字比“5”小,右手食指按“B”鍵(近遠按鍵),近遠按鍵在 Block 間平衡。(3)PH 條件:想象 1 到 9 號的9 個盒子按順序由近及遠排列在被試面前的桌子上,按鍵方式同HH 條件。(4)PP 條件:想象盒子排列的順序同PH,按鍵方式同HH。實驗條件設(shè)計如圖1 所示。
參考Mourad 和Leth-Steensen(2017)的方法,分別考察HH、HP、PH 和PP 條件下的SNARC效應。
在HH 條件下:由于實驗任務比較簡單,因此22 個被試的正確率都在95%以上,剔除被試反應錯誤的反應時,主要分析正確反應時下的數(shù)據(jù)。被試的平均反應時見圖2。
對反應時進行2×2 重復測量方差分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn):數(shù)字大小主效應不顯著,F(xiàn)(1, 21)=0.82,p>0.05;反應手主效應不顯著,F(xiàn)(1, 21)=0.92,p>0.05;數(shù)字大小與反應手的交互作用顯著,F(xiàn)(1,21)=13.03,p<0.05,η2=0.383。簡單效應分析結(jié)果發(fā)現(xiàn):當反應手為左手時,被試對大數(shù)字的反應時顯著長于小數(shù)字,p<0.05;當反應手為右手時,被試對小數(shù)字的反應時顯著長于大數(shù)字,p<0.05。
在HP 條件下:20 名被試反應準確率均在95%以上,剔除被試的錯誤反應試次,對正確反應的試次的反應時進行2×2 重復測量方差分析結(jié)果發(fā)現(xiàn):數(shù)字大小主效應不顯著,F(xiàn)(1, 19)=0.89,p>0.05;反應手主效應不顯著,F(xiàn)(1, 19)=3.73,p>0.05;數(shù)字大小與反應手的交互作用不顯著,F(xiàn)(1, 19)=0.03,p>0.05。
在PH 條件下:所有被試正確率均在95% 以上,剔除被試的錯誤反應試次,對正確反應的試次的反應時進行2×2 重復測量方差分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn):數(shù)字大小主效應不顯著,F(xiàn)(1, 19)=0.47,p>0.05;反應手主效應不顯著,F(xiàn)(1, 19)=0.56,p>0.05;數(shù)字大小與反應手的交互作用不顯著,F(xiàn)(1, 19)=0.01,p>0.05。
在PP 條件下:由于所有被試正確率均在95%以上,因此只剔除錯誤反應,對正確反應進行分析,被試的反應時如圖3 所示。
對反應時進行2×2 重復測量方差分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn):數(shù)字大小主效應不顯著,F(xiàn)(1, 19)=1.56,p>0.05;反應手主效應不顯著,F(xiàn)(1, 19)=0.93,p>0.05;數(shù)字大小與反應手的交互作用顯著,F(xiàn)(1,19)=6.07,p<0.05,η2=0.242。簡單效應分析發(fā)現(xiàn):當反應手為左手時,被試對小數(shù)字和大數(shù)字的反應時差異不顯著,p>0.05;當反應手為右手時,被試對小數(shù)字的反應時顯著長于大數(shù)字,p<0.05。
考察HH、HP、PH 和PP 條件下的客體空間參照框架對SNARC 效應的影響。
3.2.1被試
在校大學生80 名,其中44 名男生,36 名女生,年齡范圍為18~22 歲(M=19.98,SD=0.95)。所有被試均為右利手,視力或矯正視力正常,無精神病史,均未參加過類似實驗。實驗后有一定報酬。
3.2.2實驗材料
使用標有數(shù)字 1 到 9 的正方形木塊(5 cm×5 cm)作為實驗材料,其余同實驗1。
3.2.3實驗設(shè)計
同實驗1。
3.2.4實驗程序
由主試引導被試在規(guī)定時間內(nèi)觀察標有數(shù)字1 到9 由小到大的順序水平或近遠垂直排列的正方形木塊,其余程序同實驗1。四種實驗條件的設(shè)計除了將想象的數(shù)字改為實物呈現(xiàn)的數(shù)字木塊外,其余也同實驗1。
參考Mourad 和Leth-Steensen(2017)的方法,分別考察 H H、H P、P H 和 P P 條件下的SNARC 效應。
在HH 條件下:由于被試正確率均達95%以上,因此只剔除被試的錯誤反應,對正確反應的試次進行分析,被試的反應時如圖4。
對反應時進行2×2 重復測量方差分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn):數(shù)字大小主效應不顯著,F(xiàn)(1, 19)=2.52,p>0.05;反應手主效應不顯著,F(xiàn)(1, 19)=1.84,p>0.05;數(shù)字大小與反應手的交互作用顯著,F(xiàn)(1, 19)=24.39,p<0.001,η2=0.562。簡單效應分析發(fā)現(xiàn):當反應手為左手時,被試對大數(shù)字的反應時顯著長于小數(shù)字,p<0.01;當反應手為右手時,被試對小數(shù)字的反應時顯著長于大數(shù)字,p<0.01。即被試左手對小數(shù)字的反應更快;被試右手對大數(shù)字的反應更快。
在HP 條件下:由于被試正確率均達95% 以上,因此只剔除被試的錯誤反應,對正確反應的試次的反應時進行2×2 重復測量方差分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn):數(shù)字大小主效應不顯著,F(xiàn)(1, 19)=2.04,p>0.05;反應手主效應不顯著,F(xiàn)(1, 19)=2.55,p>0.05;數(shù)字大小與反應手的交互作用不顯著,F(xiàn)(1, 19)=0.05,p>0.05。
在PH 條件下:20 個被試正確率均在95%以上,因此只剔除被試的錯誤反應,對正確反應的試次的反應時進行2×2 重復測量方差分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn):數(shù)字大小主效應不顯著,F(xiàn)(1, 19)=0.45,p>0.05;反應手主效應不顯著,F(xiàn)(1, 19)=0.01,p>0.05;數(shù)字大小與反應手的交互作用不顯著,F(xiàn)(1, 19)=0.01,p>0.05。
在PP 條件下:所有被試正確率均在95% 以上,剔除被試的錯誤反應,對正確反應時進行分析,被試的反應時如圖5 所示。
對反應時進行2×2 重復測量方差分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn):數(shù)字大小主效應不顯著,F(xiàn)(1, 19)=0.45,p>0.05;反應手主效應不顯著,F(xiàn)(1, 19)=0.10,p>0.05;數(shù)字大小與反應手的交互作用顯著,F(xiàn)(1, 19)=35.28,p<0.001,η2=0.65。簡單效應分析發(fā)現(xiàn):當反應手為左手時,被試對大數(shù)字的反應時顯著長于小數(shù)字,p<0.001;當反應手為右手時,被試對小數(shù)字的反應時顯著長于大數(shù)字,p<0.001。即被試左手對小數(shù)字的反應更快;被試右手對大數(shù)字的反應更快。
由于基于主體和客體的空間參照框架的HH、PP 兩種條件下均出現(xiàn)了顯著的SNARC 效應,為進一步考察主體和客體空間參照框架對SNARC 效應的影響,因此將主體空間參照框架和客體空間參照作為分組變量,對反應時進行2(被試間:主體的空間參照框架、客體的空間參照框架)×2(被試內(nèi):左手、右手)×2(被試內(nèi):大數(shù)、小數(shù))的重復測量方差分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn):在HH 條件下,數(shù)字大小與反應手的交互作用顯著,F(xiàn)(1, 40)=29.74,p<0.001,η2=0.426;其余主效應和交互作用均不顯著(ps>0.05)。在PP 條件下,組別主效應顯著,F(xiàn)(1, 38)=6.90,p<0.05,η2=0.154;數(shù)字大小與反應手的交互作用顯著,F(xiàn)(1, 38)=35.77,p<0.001,η2=0.485;組別、數(shù)字大小和反應手三者之間的交互作用顯著,F(xiàn)(1, 38)=6.52,p<0.05,η2=0.1 4 6;其余主效應與交互效應均不顯著(ps>0.05)。
實驗1 采用數(shù)字大小判斷任務,考察基于主體空間參照框架的HH、HP、PH 和PP 四種條件下對SNARC 效應的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn)在HH 和PP 條件下發(fā)現(xiàn)被試對小數(shù)字左手反應更快,對大數(shù)字右手反應更快的現(xiàn)象,表明有SNARC 效應產(chǎn)生;而在HP 和PH 條件下沒有發(fā)現(xiàn)SNARC 效應。這與Mourad 和Leth-Steensen(2017)的研究結(jié)果相一致。他們以1~9 除5 外的阿拉伯數(shù)字為材料,采用數(shù)字大小判斷任務,結(jié)果發(fā)現(xiàn)在被試進行水平想象、水平按鍵(HH 條件)和近遠想象、近遠按鍵(PP 條件)的條件下發(fā)現(xiàn)SNARC 效應。對此,Mourad 和Leth-Steensen(2017)認為,空間特性能夠自發(fā)引起數(shù)字大小的定向空間表征,當被試反應的方向與數(shù)字大小的參照框架方向一致時(如,HH 條件:水平想象、水平反應),即基于反應的自我中心參照框架和基于數(shù)字排列位置的非自我中心參照框架一致,就會產(chǎn)生SNARC 效應。不同的是,在Mourad 和Leth-Steensen(2017)的研究中,當要求被試從下到上垂直想象,在鍵盤上垂直進行按鍵時(即VV 條件),結(jié)果并沒有出現(xiàn)SNARC 效應。對此,研究者認為,這是由于讓被試從下到上進行垂直想象時,要求被試按“B”和“6”鍵進行反應,按“B”和“6”鍵并不是真正意義上與想象的空間方向相一致的垂直,而實際是一種近遠端的反應(Winter,Matlock, Shaki, & Fischer, 2015),在這種基于反應的自我中心參照框架和基于數(shù)字排列位置的非自我中心參照框架不一致的情況下,SNARC 效應將會減弱甚至消失。在本實驗1 中,PP 條件下出現(xiàn)了SNARC 效應,這與Mourad 和Leth-Steensen(2017)實驗2 中的PP 條件一致,即被試近遠端的按鍵反應與數(shù)字大小的近遠端參照框架方向是一致的,因此出現(xiàn)了SNARC 效應。而實驗1 中的HP 和PH 條件沒有SNARC 效應出現(xiàn),這可能是由于在HP 和PH 條件下,數(shù)字排列的方向和被試按鍵反應的方向交叉而不是相一致,也就是說基于反應的自我中心參照框架和基于數(shù)字排列位置的非自我中心參照框架方向不一致,因此沒有SNARC效應出現(xiàn)。
在空間參照框架與SNARC 效應的相關(guān)研究中,除基于主體的空間參照框架,還有部分研究探討了基于客體的空間參照框架對SNARC 效應的影響。如Viarouge 等(2014)以1~9 除5 外的阿拉伯數(shù)字為材料,采用數(shù)字奇偶判斷任務探討空間參照框架與SNARC 效應的關(guān)系,結(jié)果發(fā)現(xiàn)當指導語強調(diào)以反應鍵為參照框架時,無論被試是否雙手交叉按鍵反應,均出現(xiàn)了顯著SNARC 效應;但當指導語強調(diào)以手為參照框架時,只有在雙手交叉條件下發(fā)現(xiàn)了SNARC 效應。為進一步考察基于客體的參照框架對SNARC 效應的影響,Viarouge等(2014)將反應鍵置于船型反應框的兩側(cè),要求被試不考慮自身的實際空間環(huán)境,而以船頭方向作為參照框架來完成數(shù)字奇偶判斷,結(jié)果沒有發(fā)現(xiàn)SNARC 效應。對此研究者認為指導語激活的基于船的參照框架可能減弱了其它空間參照框架的影響,但它沒有激活以客體為中心的參照框架。本實驗2 在HH、HP、PH 和PP 四種條件下,探討了基于客體的空間參照框架對SNARC 效應的影響,結(jié)果與實驗1 一致,只有在HH、PP 條件下出現(xiàn)了SNARC 效應。分析原因,可能是由于給被試呈現(xiàn)實物的盒子排列,要求被試進行大小判斷任務時,其按鍵的反應方式在HH、PP 兩種條件下與客體空間參照框架相對應,這就激活了以客體為中心的空間參照框架,而基于反應的自我中心參照框架和基于數(shù)字排列位置的非自我中心參照框架方向一致,因此產(chǎn)生了SNARC 效應。而在HP 和PH 條件下,由于為被試呈現(xiàn)的實物盒子與被試的按鍵反應并不對應,在被試進行大小判斷時,可能未激活以客體為中心的空間參照框架,所以沒有產(chǎn)生SNARC 效應。
通過比較實驗1 和實驗2 結(jié)果可發(fā)現(xiàn)在HH 條件下,基于主體的空間參照框架和基于客體的空間參照框架對SNARC 效應的影響沒有差異,但在PP 條件下,它們對SNARC 效應的影響是有差異的。分析其原因可能是在HH 條件下,雖然實驗開始前主試已要求被試將數(shù)字想象為從左到右、從小到大依次排列,但鍵盤上1~9 水平排列的數(shù)字鍵還是可能會干擾被試想象數(shù)字排列,而激活基于客體的空間參照框架。但在PP 條件下,實驗1 和實驗2 存在著相似的空間參照框架,由于實驗2 是在知覺條件下,其產(chǎn)生的空間表象表征要比在實驗1 的想像條件下更清晰,且強度更大,這導致客體的空間參照框架條件下的SNARC 效應更顯著。
本研究條件下,可得到如下結(jié)論:(1)無論是基于主體還是基于客體空間參照框架,其對SNARC 效應的影響取決于外部的空間參照框架(如,反應鍵設(shè)置)和內(nèi)部的數(shù)字空間表征參照框架(如,數(shù)字大小方向)的空間相容性;(2)在近遠維度上,基于客體的空間參照框架條件下表現(xiàn)出更顯著的SNARC 效應。