一位阿拉伯数字的空间表征，本文主要内容关键词为：阿拉伯数字论文,表征论文,空间论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
1 引言
数字数量的空间表征问题是认知心理学领域的研究热点之一。该类研究主要围绕心理数字线(mental number line)假设展开。研究者认为，对某一数字数量的空间表征是通过将该数字按其数量大小相应地映射到一条空间线段的不同位置上实现的，这便称为心理数字线假设[1-3]。Dehaene等人发现的反应编码的空间数字联合效应(Spatial-Numerical Association of Response Codes Effect,简称SNARC效应)为心理数字线假设提供了有力的实验支持[3]。在他们的实验中要求被试对0～9的阿拉伯数字做奇偶判断，并用双手分别做出反应。结果发现，不论数字是奇数还是偶数，对小数字做按左侧键的反应比按右侧键更快；对大数字做按右侧键的反应比按左侧键更快。他们据此认为，在水平方向上存在着自左而右的心理数字线，小数字表征在心理数字线的左侧，大数字则表征在右侧。其他研究者采用数字奇偶判断任务[4，5] 和数字大小判断任务[6-8] 都获得了类似的结果。在Bull等人的实验中每次向被试呈现一个0～9之间的阿拉伯数字，要求被试通过分别按压鼠标的左键或右键判断该数字是否大于5。结果发现，对于小于5的数字，按左键的反应较快；对于大于5的数字，则按右键反应较快[6]。最近，另有研究者为排除反应方式对SNARC效应的干扰，以眼跳潜伏期为反应指标，要求被试通过眼跳至屏幕注视点左侧或右侧的方框内的反应对数字做奇偶判断。结果发现，对小数字进行判断时，眼跳至左侧方框的潜伏期短于跳向右侧方框；对大数字进行判断时，则眼跳至右侧方框的潜伏期短于跳向左侧方框[9，10]。同时，Schwarz等人的眼动实验还发现，对小数字，眼跳至注视点下方方框的潜伏期较短；而对大数字，眼跳至注视点上方方框的潜伏期较短，即在垂直方向也存在SNARC效应。他们推测，在垂直方向上可能也存在着自下而上的心理数字线，小数字表征在心理数字线的下方，大数字则表征在上方[9]。综合上述研究结果，可以认为，在数字加工任务中，不仅可自动激活数字数量在水平方向的空间表征，而且也可自动激活其在垂直方向的空间表征。
上述SNARC效应的研究都采用了数字加工任务，即要求被试必须直接对数字刺激本身进行加工，才能做出反应，因而加工程度较深[9]。另有研究表明，即使采用非数字加工任务(即对数字进行较浅加工)时，SNARC效应仍然存在[11-13]。Fischer的实验任务是要求被试标出数字串的中点。结果发现，当数字串由1或2组成时，被试判断的中点偏向实际中点的左边；当数字串由8或9组成时，被试判断的中点偏向实际中点的右边。他认为，虽然数字的数量信息与当前任务无关，但数字数量的空间表征仍被自动激活，继而影响了空间反应绩效[11]。Calabria等人把数字串换成了由法语数字组成的单词串时，仍发现了类似的效应[14]。在Fischer等人的另一项研究中，首先呈现一个数字，经一随机的时间间隔后，再呈现目标刺激，要求被试做目标探测反应。结果发现，当时间延迟超过300ms时，若呈现的是小数字(1或2)，则目标刺激出现在左侧视野时反应较快；若呈现的是大数字(8或9)，则目标刺激出现在右侧视野时反应较快。他们指出，当数字为无关刺激时，仅仅注视数字就能激活数字数量的空间表征，因而造成注意在水平方向上发生转移，即对小数字进行加工会导致空间注意向左侧视野转移，而对大数字进行加工会导致空间注意向右侧视野转移[13]。
以往的研究表明，不论在深加工还是浅加工任务中，在水平方向上小数字均表征在心理数字线的左侧，大数字则表征在心理数字线的右侧[3，6，11，12，15]。然而，尚未见直接探讨中等大小数字在心理数字线上的表征位置的研究。笔者认为，根据心理数字线假设，不同大小的数字被映射到心理数字线的不同位置上，而仅有数字线两端数字的实验结果并不足以支持该假设。所以，本研究的实验一拟采用Fischer等人[13] 的范式，除以小数字(1和2)和大数字(8和9)为实验刺激外，在实验刺激中加入中等数字(5)，以进一步探讨中等数字的表征问题。此外，虽然有研究者在垂直方向上也发现了SNARC效应，但由于他们采用了数字奇偶判断任务，因此对数字的加工程度较深[9]。那么在对数字进行较浅程度加工时，在垂直方向上是否也存在SNARC效应呢？本研究的实验二也拟以Fischer等人的范式对垂直方向上的SNARC效应进行检验，旨在进一步理解阿拉伯数字的空间表征机制。
2 实验一
2.1 方法
2.1.1 被试
被试为20名在校本科生，男女各半，年龄在21～25岁之间。所有被试均为右利手，裸眼视力或矫正视力正常。
2.1.2 实验刺激和装置
实验刺激均为白色，屏幕的背景色为黑色。注视点为一个0.2°×0.2°的正方形，呈现在屏幕的中央。偏离注视点左右各5°的位置各有一个方框，大小为1°×1°。数字均呈现在屏幕中央注视点所在的位置，包括1、2、5、8和9，它们的字高均为0.75°。目标刺激为一个白色“十”字，随机呈现在左侧或右侧白色方框内，高度为0.75°。
本实验由一台P4兼容计算机控制，刺激呈现在17英寸彩色显示器中央，屏幕分辨率为800×600，刷新率为75Hz。实验时被试的眼睛与屏幕中心的距离约为60cm，注视点与被试眼位处同一高度。
2.1.3 实验设计与程序
实验采用2(目标刺激出现的位置：注视点的左侧和右侧)×3(数字大小：小数字1和2、中等数字5、大数字8和9)的被试者内设计。实验流程如图1所示。首先呈现注视点及两个方框500ms，然后注视点消失，在注视点的位置随机呈现一个数字，延时300ms，再次呈现注视点和左右方框。由于Fischer等人的研究仅在此时延时400ms和500ms的条件下得到了SNARC效应[13]，因此本实验采用了500ms的延时。最后在左侧或右侧的方框内随机呈现(或不呈现)目标刺激(“十”)。整个实验包括800次试验，呈现每个数字的试验为160次，其中出现或不出现目标刺激的试验各占一半(80次)。目标刺激出现在左侧或右侧方框的试验均为40次。不论目标刺激出现在左侧或右侧，均要求被试尽快按空格键做出反应；如果目标刺激未出现，要求被试不做任何反应。在被试做出反应或延时700ms(反应窗)后，开始下一次试验。在目标刺激出现而被试未做反应或反应超时、目标刺激未出现而被试做出反应等情形中，屏幕中央均呈现“反应错误”的提示。
实验开始前，每位被试均要求完成100次练习。正式实验中各试验顺序作随机安排。实验分成5组，每组含160次试验，组间休息2分钟。
2.2 结果与分析
本实验中，所有被试仅虚报4次，平均漏报率为2％，最高为5％，因此不对错误率做进一步分析。被试在各种实验条件下的反应时见图2，对反应时进行两因素重复测量方差分析的结果表明，目标出现位置的主效应不显著，F(1，19)=0.31，p＞0.05；数字大小的主效应十分显著，F(2，38)=8.67，p＜0.001。进一步分析发现，呈现中等数字条件的反应时比呈现小数字(1和2)和呈现大数字(8和9)的条件显著增长(p＞0.05)，但后两种条件的反应时无显著差异(p＞0.05)。
方差分析还发现，位置和数字大小的交互作用显著，F(2，38)=5.57，p＜0.05，即出现了SNARC效应。简单效应分析表明，目标刺激不论出现在左侧视野(F(2，38)=7.54，p＜0.01)或右侧视野(F(2，38)=6.34，p＜0.01)，数字大小效应均显著。平均数的进一步检验表明，当目标刺激出现在左侧视野时，呈现小数字条件的反应时显著短于呈现中等数字(p＜0.01)和呈现大数字(p＜0.01)的条件，但后两者间无显著差异(p＞0.05)。这说明先呈现小数字更易导致注意向左侧视野转移。当目标刺激出现在右侧视野时，呈现大数字条件的反应显著快于呈现中等大小数字条件(p＜0.01)。这说明先呈现大数字更容易导致注意向右侧视野转移。上述结果与Fischer等人的研究结论一致，即数字按从小到大的顺序自左而右地表征在心理数字线上[13]。对于中等大小的数字(5)，目标刺激呈现在左侧视野和右侧视野时的反应时无显著差异(p＞0.05)。说明该条件不会导致注意向左或向右转移，这一结果支持了心理数字线假设。
上述检验还发现，当目标刺激出现在右侧视野时，呈现小数字条件的反应也显著快于先呈现中等大小数字的条件(p＜0.05)，而且前者与呈现大数字条件的反应时无显著差异(p＞0.05)。这一结果值得进一步探讨。
3 实验二
3.1 方法
3.1.1 被试
被试为20名在校本科生，男女各半，年龄在20～25岁之间。所有被试均为右利手，裸眼视力或矫正视力正常。
3.1.2 实验程序
实验刺激和流程与实验一基本相同，只将以水平方式呈现的实验刺激改为垂直方式呈现。实验流程如图3所示。本实验的实验设计和程序与实验一相同。
3.2 实验结果与分析
本实验中所有被试仅虚报2次。平均漏报率仅为2％，最高为6％，因此不对错误率做进一步分析。被试在各种实验条件下的反应时见图4。对反应时进行两因素重复测量方差分析的结果表明，位置的主效应不显著，F(1，19)=0.89，p＞0.05，即目标刺激出现在注视点下方和注视点上方的反应时间不存在显著差异；数字大小的主效应也不显著，F(2，38)=2.98，p＞0.05；位置和数字大小无交互作用，F(2，38)=0.79，p＞0.05，即实验中并未观察到SNARC效应。实验二的结果说明，仅仅注视数字并不能导致空间注意向下方或上方转移，即当对数字进行较浅程度的加工时，并没有激活数字数量在垂直方向上的空间表征。
4 讨论
SNARC效应表明，小数字表征在心理数字线的左侧，大数字则表征在右侧[3]。该效应为心理数字线假设提供了直接的实验支持。以往研究不论在数字加工任务[3，5-7] 还是非数字加工任务[11-13，15] 中均获得了SNARC效应。然而，目前尚缺乏对中等大小数字在心理数字线上的空间表征问题的直接探讨。本研究的实验一使用非数字加工任务，重点探讨了对数字进行较浅程度加工(仅仅注视数字)时中等数字的空间表征问题。结果发现，当呈现中等数字的条件下，相继呈现的目标刺激出现在左侧视野和右侧视野时的反应时并未出现差别。这一结果说明，该条件下并未引发空间注意转移，即注意仍然停留在注视点的位置。无论随后呈现的目标刺激出现在注视点的左侧还是右侧，均需要对注意进行一次转移，因此二者的空间目标探测任务绩效无显著差异。该结果支持中等数字可能被表征在心理数字线的中央的推测，从而为心理数字线假设提供了新的证据。
实验一还发现了数字大小效应，即呈现中等大小的数字时，目标探测的反应时最长；呈现小数字与呈现大数字时的反应时无显著差异。笔者认为，这可能因为呈现中等大小数字时，注意被驻留在注视点的位置，随后出现的目标刺激，无论是在左侧视野还是右侧视野，注意都必须进行相应的转移。而呈现大数字或小数字时，注意已转向相应的一侧，只有当目标刺激出现在另一侧时才需要再次转移。Mondor等人的研究表明，在一定范围内，空间注意转移的时间不受空间距离的影响[16]，即注意从中间转向一侧与从一侧转向对侧的时间应无差异。所以，每次目标探测过程均需注意转移的中等数字条件的反应时长于小数字或大数字条件，而后两者的反应时无差异。这一结果也与小数字和大数字分别表征在心理数字线的两端，中等数字则表征在心理数字线的中间的假设一致。
本研究的实验二采用Fischer等人的研究范式，对垂直方向的SNARC效应存在与否进行了检验。结果发现，先呈现大数字、中等大小的数字或小数字的条件下，目标刺激出现在注视点上方与下方的探测反应时均无显著差异，即并未出现SNARC效应。虽然该结果与Schwarz等人在垂直方向存在SNARC效应的结果不一致，但他们的实验采用了数字奇偶判断任务，而提取数字的奇偶信息要求对数字进行较深程度的加工[9]，很难甚至不可能不激活数字的数量表征[3，7，17]。实验二中仅仅要求被试注视数字，并不对数字做直接反应，而且反应任务(探测目标刺激是否出现)与数字加工无直接关联，即对数字的加工程度较浅。可以认为，这种对数字加工程度的差别是导致上述SNARC效应是否出现的决定因素。笔者假设，由于人们在日常生活中所形成的数字数量与在水平方向上相应空间位置的联系较垂直方向强，因此数字在水平方向的空间表征激活阈限低于垂直方向。当对数字进行较深程度的加工时，既能激活数字数量在水平方向上的空间表征，也能激活其在垂直方向上的表征；当对数字进行较浅程度的加工时，仅能激活数字在水平方向的表征，而无法激活其在垂直方向上的表征。这便可以解释本研究中对数字进行较浅程度加工的条件下，在水平方向上出现了SNARC效应，而在垂直方向上未出现SNARC效应的结果。应该指出，笔者的上述假设尚需进一步验证。
5 结论
本研究采用Fischer等人的实验范式，对一位阿拉伯数字在水平和垂直方向上的空间表征进行了探讨，结果发现：
5.1 对数字进行较浅程度的加工(仅仅注视数字)时，在水平方向上出现了SNARC效应，即激活了数字在水平方向上的空间表征，数字按照小、中、大的顺序自左而右地映射到心理数字线上。
5.2 对数字进行较浅程度的加工时，在垂直方向上没有出现SNARC效应，即未激活数字在垂直方向上的空间表征。
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