空間刺激-反應(yīng)相容性的鈣基效應(yīng)

空間刺激-反應(yīng)相容性的鈣基效應(yīng)

1基于協(xié)同共治的s-r相似性機制刺激反應(yīng)能力（src）的研究起源于第二次世界大戰(zhàn)中美國明軍對圖像的研究，其中s-r的兼容性是由費頓等人開發(fā)的。他們首先系統(tǒng)地研究了空間刺激和動作反應(yīng)的相容性問題,結(jié)果發(fā)現(xiàn):當刺激的空間位置與動作反應(yīng)的空間模式一致時,可獲得最佳的反應(yīng)結(jié)果。因此,將S-R相容性定義為:當特定刺激與反應(yīng)匹配會產(chǎn)生較好的結(jié)果時,這時S-R匹配就具有了相容性。隨后,心理學(xué)家對S-R相容性進行了大量的研究。最初這類研究主要集中在人機系統(tǒng)的設(shè)計中,使信號的顯示與動作控制器的空間安排達到一致或相近,以利于人的操作活動。于是,人們通常把S-R相容性歸于工程心理學(xué)或人機工效學(xué)的研究范疇。隨著認知心理學(xué)的發(fā)展,心理學(xué)家開始更注意對S-R相容性機制的研究。Simon等發(fā)現(xiàn),當刺激位置與反應(yīng)位置一致時,被試的反應(yīng)會加快。他據(jù)此提出,存在一種不同于一般空間物理和語義概念上的空間S-R現(xiàn)象,即Simon效應(yīng),即使目標刺激的位置維度與當前任務(wù)不相關(guān),空間S-R相容性效應(yīng)也會出現(xiàn)。該現(xiàn)象揭示了刺激出現(xiàn)的空間位置對反應(yīng)效果的影響。從理論上講,此現(xiàn)象所探討的是刺激-反應(yīng)的加工問題,這是人類認知信息加工的主要問題,對此問題的研究可增加對人類信息加工過程的了解;從實踐應(yīng)用上說,相容性一直是人機系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)遵循的一個基本原則,對此問題的研究可有效提高人機系統(tǒng)的功效。近年來,隨著心理學(xué)研究方法的不斷創(chuàng)新和研究工具的不斷改進,研究者對Simon效應(yīng)的研究方興未艾。本文將回顧近年來國外對此現(xiàn)象的研究,也為國內(nèi)開展此領(lǐng)域的研究做拋磚引玉之用。2相關(guān)理論解釋對祖母效應(yīng)的理論2.1氧化影響因素為刺激與反應(yīng)組合Simon等首先揭示了刺激出現(xiàn)的空間位置與反應(yīng)速度的關(guān)系,并且把這種效應(yīng)命名為Simon效應(yīng)。在實驗中,給被試雙耳呈現(xiàn)方位詞“左”和“右”,要求對按詞意義標記的鍵進行反應(yīng),結(jié)果發(fā)現(xiàn)與任務(wù)無關(guān)的線索(刺激出現(xiàn)的空間位置)竟然影響反應(yīng)的結(jié)果,表現(xiàn)為當刺激位置與反應(yīng)位置一致時,能加快反應(yīng)的完成。對此,Simon等提出以注意理論加以解釋,認為人類的反應(yīng)機制中存在著一種對刺激源進行自動反應(yīng)的基本傾向,類似低等生物對刺激源的直接反應(yīng),正是這種自然反應(yīng)傾向?qū)е耂imon效應(yīng)的發(fā)生。刺激源本身吸引了人的注意,誘發(fā)朝向刺激源自動反應(yīng)的傾向,當此傾向與反應(yīng)要求一致時,就會加快反應(yīng)的完成。而Wallace等提出了編碼理論,認為產(chǎn)生Simon效應(yīng)的關(guān)鍵因素在于刺激位置與反應(yīng)位置編碼的對應(yīng)性。當接受一個刺激后,人們會將它編碼為一系列空間坐標,并與反應(yīng)的空間坐標相比較。如果刺激與反應(yīng)有著相同的空間編碼方式,反應(yīng)較快。因此,在Simon效應(yīng)中,刺激-反應(yīng)組合在空間上的一致性和相似性,有助于操作者對刺激和反應(yīng)編碼的加工,從而縮短了反應(yīng)時并減少錯誤反應(yīng)。由此可看出,注意理論只注重刺激本身,而編碼理論則注重反應(yīng)。注意的作用不僅是對刺激做準備,也可以是對反應(yīng)輸出做準備,因而它既影響對刺激的指向,也影響反應(yīng)的輸出。當刺激和反應(yīng)加工集中于某個半球,就增加了該半球的注意,可加快反應(yīng)的輸出,因而注意機制和編碼機制共同起了作用。通常被試可使注意指向完成任務(wù)所需的刺激,減少對刺激的未知,而忽略注意對反應(yīng)的作用。但是,在相容性反應(yīng)中不應(yīng)忽略這種作用,將手放在一個特殊的位置(如反應(yīng)鍵上),注意自然而然就指向了這個位置,這一準備活動不僅激活了運動神經(jīng),也激活了對動作位置的空間表征。大腦對空間的編碼在加工早期以人的生理中線為標準,后期則依靠對外界的知覺,對反應(yīng)輸出的準備是以反應(yīng)位置的空間編碼為主的。這與對刺激的注意相似,因此,即使刺激位置與任務(wù)無關(guān),它仍是影響反應(yīng)時的一個因素。考慮到注意在信息加工過程中的作用,可考慮結(jié)合注意理論和編碼理論來解釋Simon效應(yīng)。2.2刺激-反應(yīng)的維度重合理論認知心理學(xué)中有許多事例說明,無關(guān)信息以一定的方式出現(xiàn)會影響反應(yīng)成績。例如,在Stroop任務(wù)中,給被試呈現(xiàn)有顏色背景的色詞,指導(dǎo)他們對顏色命名,當顏色和色詞相容時,反應(yīng)較快;在S-R相容性任務(wù)中,給被試呈現(xiàn)空間刺激并指導(dǎo)其作出空間反應(yīng),當刺激與反應(yīng)相容時,在Simon任務(wù)中,給被試在左耳或右耳呈現(xiàn)聲音,指導(dǎo)他們根據(jù)聲音音調(diào)按左右鍵,當聲音和按鍵在一側(cè)相容時,反應(yīng)較快。這些任務(wù)之間有許多相似性,當一個任務(wù)的無關(guān)特征與相關(guān)特征一致(相容)時,反應(yīng)加快了。針對上述現(xiàn)象,Kornblum等在1990年提出了維度重合理論。該理論從刺激集與反應(yīng)集的關(guān)系,來揭示產(chǎn)生刺激-反應(yīng)相容性的根源。該理論認為,只要刺激集與反應(yīng)集之間具有相同或相似的特征,刺激的出現(xiàn)就會自動激活相應(yīng)的反應(yīng),反應(yīng)的結(jié)果取決于單個刺激與反應(yīng)間的一致性。如果刺激與反應(yīng)間維度重合且一致,激活反應(yīng)與任務(wù)反應(yīng)一致,能有效促進反應(yīng)的加工過程。DO模型從集合關(guān)系入手,將刺激-反應(yīng)相容性的范圍擴大到刺激-刺激和反應(yīng)-反應(yīng)關(guān)系,為Simon效應(yīng)以及Stroop效應(yīng)找到了一個共同的結(jié)構(gòu)。Bradley等對Stroop任務(wù)和Simon任務(wù)的FMRI進行了比較,發(fā)現(xiàn)兩項任務(wù)的大腦激活方式非常相似。在Stroop任務(wù)和Simon任務(wù)中,激活的時間過程在兩個任務(wù)之間也非常相似。因此,盡管這兩個任務(wù)應(yīng)用了明顯不同的刺激屬性,但導(dǎo)致較好反應(yīng)的神經(jīng)系統(tǒng)的加工方式非常相似。但是,DO模型認為自動激活是一個全或無的過程,因此不能從理論上對相容性程度作出適當?shù)慕忉尅?刺激-反應(yīng)匹配條件使用類似Simon任務(wù)的實驗范式,Proctor等發(fā)現(xiàn)了用上述理論無法解釋的結(jié)果,即Simon效應(yīng)的反轉(zhuǎn)現(xiàn)象。他們用刺激顏色標記反應(yīng)鍵,用兩個帶顏色的燈光作為刺激,對兩個顏色鍵進行反應(yīng)。刺激-反應(yīng)匹配條件分為兩種情形,在相同顏色匹配時有Simon效應(yīng),而在相反顏色匹配時則出現(xiàn)了Simon效應(yīng)的反轉(zhuǎn),即相對于不相容條件,相容條件下的反應(yīng)時更長。此研究吸引了眾多研究者的興趣,因為它違反了當刺激與反應(yīng)位置對應(yīng)時反應(yīng)更快的原則。3.1“逆反應(yīng)”規(guī)則針對Simon效應(yīng)的反轉(zhuǎn)現(xiàn)象,Proctor等提出了邏輯再編碼理論,認為任務(wù)要求不僅決定了對刺激相關(guān)維度的編碼,同樣決定了對刺激無關(guān)維度的編碼,空間的相容性在很大程度上是由對刺激空間位置的無意識加工決定,而此空間位置又要受到任務(wù)要求的制約。即對無關(guān)刺激維度的編碼將遵循與任務(wù)要求相同的編碼邏輯。例如,在不相容試驗中,當刺激在右邊位置出現(xiàn)時,“逆反應(yīng)”規(guī)則會產(chǎn)生“左”,如果正確反應(yīng)是左,則促進反應(yīng);如果是右,則干擾反應(yīng)。它把這些刺激特征與反應(yīng)的特征屬性聯(lián)系起來,相同顏色或相同位置被“確認”,相反顏色或相反位置則“反”。當無關(guān)位置的再編碼與相關(guān)顏色的再編碼是同一類型時,反應(yīng)較快。換句話說,操作成績依賴于試驗中用了一個還是兩個編碼規(guī)則。就此規(guī)則而言,刺激的相關(guān)(顏色)和無關(guān)(位置)屬性與其正確反應(yīng)的各自屬性是有關(guān)聯(lián)的。對相關(guān)的刺激和反應(yīng)屬性(顏色),邏輯再編碼執(zhí)行“確認規(guī)則”(S-R匹配相容)或“反轉(zhuǎn)規(guī)則”(S-R匹配不相容);對無關(guān)的刺激和反應(yīng)屬性(位置),邏輯再編碼也執(zhí)行“確認規(guī)則”(與無關(guān)的SRC一致)或“反轉(zhuǎn)規(guī)則”(與無關(guān)的SRC不一致)。對此,Zhang認為,對一既定相關(guān)屬性(顏色)的邏輯再編碼(確認或反轉(zhuǎn)),當無關(guān)屬性(位置)的再編碼與相關(guān)屬性的再編碼是同一邏輯類型時,反應(yīng)更快。這樣,邏輯再編碼理論可對Simon效應(yīng)及其反轉(zhuǎn)現(xiàn)象作出合理的解釋。3.2顯示-控制排列對應(yīng)性的進程然而,Simon等的研究發(fā)現(xiàn),當刺激-反應(yīng)匹配相容時,沒有出現(xiàn)Simon效應(yīng);當匹配不相容時,有正的Simon效應(yīng)。這與Proctor等發(fā)現(xiàn)的相關(guān)刺激-反應(yīng)不相容匹配的反轉(zhuǎn)效應(yīng)相矛盾。對此,Simon等提出了另一種觀點,顯示-控制排列對應(yīng)性觀點,即認為顏色刺激位置和相同顏色反應(yīng)鍵位置之間的對應(yīng)性關(guān)系是產(chǎn)生Simon效應(yīng)及其反轉(zhuǎn)現(xiàn)象的關(guān)鍵。如果刺激和反應(yīng)在感官水平用同一形式,顯示-控制排列對應(yīng)性的發(fā)生存在一定偶然性,但邏輯再編碼無此限制。如用不同形式的刺激可剔除在顯示-控制排列對應(yīng)性和邏輯再編碼之間的混淆。因此,Simon等以屏幕中央呈現(xiàn)的刺激顏色作為相關(guān)維度,左右耳呈現(xiàn)的聲音為無關(guān)維度。此操作可剔除顯示-控制排列對應(yīng)性的影響,但可保留邏輯再編碼的聯(lián)系,因為當視覺刺激在中心呈現(xiàn)時,既沒有顯示-控制對應(yīng)性,也沒有非對應(yīng)性。結(jié)果發(fā)現(xiàn),盡管也出現(xiàn)了正的Simon效應(yīng),但沒有發(fā)現(xiàn)Simon效應(yīng)的反轉(zhuǎn)。按照邏輯再編碼理論,反轉(zhuǎn)主要是由于在不相容條件下,對無關(guān)的刺激維度(位置)逆向使用反應(yīng)規(guī)則的結(jié)果。然而,這種解釋受到了Simon等的挑戰(zhàn),他們認為反轉(zhuǎn)是顯示-控制排列對應(yīng)性的結(jié)果,即顏色刺激的位置與相同顏色反應(yīng)鍵的對應(yīng)性。為此,筆者曾進行了Simon效應(yīng)及其反轉(zhuǎn)現(xiàn)象作用機制的實證研究,試圖從探討刺激出現(xiàn)的空間位置與反應(yīng)效果之間的關(guān)系來推測該現(xiàn)象的作用機制。結(jié)果表明:(1)當相關(guān)刺激-反應(yīng)匹配不相容時,顏色刺激在左、右位置呈現(xiàn),當明顯標記反應(yīng)鍵時,出現(xiàn)Simon效應(yīng)的反轉(zhuǎn);(2)當手指遮住反應(yīng)鍵的標記時,沒有反轉(zhuǎn);(3)當顏色刺激在中央位置,聲音在左、右耳發(fā)生時,沒有反轉(zhuǎn)。說明顯示-控制排列對應(yīng)性是產(chǎn)生Simon效應(yīng)反轉(zhuǎn)的最重要因素,邏輯再編碼只起到次要的作用。3.3無參數(shù)分類加工的適應(yīng)證模型從上述理論可見,在解釋Simon效應(yīng)中無關(guān)刺激的空間相容性時,Simon強調(diào)的是與任務(wù)要求無關(guān)的自動加工,而Proctor等則提出了有賴于任務(wù)要求的自動加工。為考察任務(wù)要求與Simon效應(yīng)中無關(guān)刺激-反應(yīng)相容性的關(guān)系,JongD等進行了一系列的實驗研究,打破了傳統(tǒng)上對Simon效應(yīng)及其反轉(zhuǎn)現(xiàn)象單一因素的解釋,提出了一個類似的機制,即相關(guān)和無關(guān)刺激特征都運用了刺激-反應(yīng)轉(zhuǎn)換規(guī)則。于是,在相同顏色匹配時(確認規(guī)則),在相容試驗中一個反應(yīng)被激活,在不相容試驗中兩個反應(yīng)競爭;在相反顏色匹配時(反轉(zhuǎn)規(guī)則),在相容試驗中兩個反應(yīng)競爭,在不相容試驗中只有一個反應(yīng)被激活。據(jù)此,他們提出了Simon效應(yīng)的雙重加工模型。按照此模型,Simon效應(yīng)是兩個刺激-反應(yīng)維度加工的結(jié)果。首先,刺激的位置自動、迅速地激活了空間上相容的反應(yīng)(無關(guān)任務(wù)刺激-反應(yīng)路徑);其次,刺激的非空間識別被用來選擇正確的反應(yīng)(相關(guān)任務(wù)刺激-反應(yīng)路徑)。相關(guān)任務(wù)路徑較慢且基本由意識所控制。按照DeJong等的觀點,對相關(guān)刺激屬性的再編碼自動地應(yīng)用于無關(guān)刺激屬性。由此可見,在Simon效應(yīng)中,與刺激位置對應(yīng)的空間反應(yīng)編碼的激活先于對刺激識別相關(guān)屬性的空間反應(yīng)編碼,因為由位置維度產(chǎn)生的編碼是無關(guān)的,它會被延遲或抑制。當兩個編碼一致時,較大的重疊會促進反應(yīng),反應(yīng)成績較好;當兩個編碼沖突時,會抑制反應(yīng),反應(yīng)成績會較差。此觀點的重要性就在于提出了在反應(yīng)選擇中,Simon效應(yīng)的大小與無關(guān)任務(wù)刺激-反應(yīng)路徑的強弱成比例,Simon效應(yīng)是一種典型的反應(yīng)選擇現(xiàn)象。4新型微觀理論的研究自從Simon等在方位詞判斷任務(wù)中發(fā)現(xiàn)Simon效應(yīng)以來,研究者在不同控制條件、不同刺激類型、不同刺激呈現(xiàn)和反應(yīng)方式下開展了大量的研究,都一致證明刺激位置和反應(yīng)之間存在著Simon效應(yīng)。在刺激類型方面,無論是采用方位詞、箭頭還是空間位置,都有相關(guān)研究報告Simon效應(yīng)的存在;在刺激呈現(xiàn)方面,無論目標刺激是水平呈現(xiàn)還是垂直呈現(xiàn),無論采用的是視覺呈現(xiàn)還是聽覺呈現(xiàn),都出現(xiàn)了標準的Simon效應(yīng);在反應(yīng)方式上,無論是單手反應(yīng)、雙手反應(yīng)還是語言反應(yīng),結(jié)果仍出現(xiàn)了Simon效應(yīng)。由此可見,刺激的位置和反應(yīng)之間的空間聯(lián)系不是一種偶然現(xiàn)象,而是具有相當?shù)姆€(wěn)定性和廣泛性?？v觀國外近幾十年來對Simon效應(yīng)的研究,大都圍繞Simon效應(yīng)的作用機制展開,不管是在實證研究方面還是在理論建構(gòu)方面都取得了較為豐富的研究成果。但現(xiàn)有理論在解釋許多結(jié)果時均表現(xiàn)出它的局限性。直至目前,還沒有一種有普遍意義的、經(jīng)得起檢驗的理論模型。其中,在一些基本問題上仍存在爭論。爭論最激烈的就是Simon效應(yīng)的發(fā)生階段問題,對此問題的探討可更直接地揭示刺激的空間信息參與信息編碼的具體進程,從而有利于更清晰地認識刺激與反應(yīng)相互作用的過程和本質(zhì)。目前關(guān)于Simon效應(yīng)的發(fā)生階段仍有不同的看法,Stoffel等提出此效應(yīng)是在刺激識別加工過程中刺激相關(guān)特征與無關(guān)特征相互競爭的結(jié)果,也就是說它發(fā)生在刺激識別階段。而Kornblum和Proctor等認為此效應(yīng)是一種典型的反應(yīng)選擇現(xiàn)象。無關(guān)刺激位置激活了某一特定的反應(yīng)編碼,它與基于相關(guān)刺激特征的反應(yīng)編碼相互競爭,其結(jié)果導(dǎo)致Simon效應(yīng)的發(fā)生。那么,刺激的空間編碼到底是起源于哪個階段?Ideno等采用ERP對Simon效應(yīng)的刺激識別和反應(yīng)選擇觀點進行了驗證。結(jié)果表明,Simon效應(yīng)可在知覺加工和反應(yīng)選擇階段產(chǎn)生。對知覺加工的證據(jù)主要在于刺激-反應(yīng)不相容試驗中P300潛伏期的增加,而對反應(yīng)選擇模型的支持主要來源于在不相容試驗中不正確反應(yīng)的激活。由此可見,現(xiàn)有理論往往各自為陣,它們只能解釋有限的事實,沒有能統(tǒng)一上述觀點的結(jié)論。另一個亟待解決的問題是關(guān)于Simon效應(yīng)的本質(zhì)。人們還不能確定到底是什么因素引發(fā)了Simon效應(yīng),雖然現(xiàn)有研究大部分都是用刺激與反應(yīng)在空間方位上的一致性來解釋Simon效應(yīng),但也有不少研究指出感覺效應(yīng)器(sensoryeffector)與特定的刺激任務(wù)之間的關(guān)聯(lián)引起Simon效應(yīng),而不是刺激的空間表征方式使然。這就會使人想到,Simon效應(yīng)可能不是刺激的內(nèi)部表征特性,而是過量學(xué)習(xí)形成的一種刺激與反應(yīng)間的運動聯(lián)接和習(xí)慣。為此,筆者認為在對Simon效應(yīng)的作用機制進行研究時,可否考慮從以下幾個方面展開:(1)影響因素的不同Simon效應(yīng)是一種典型的空間刺激-反應(yīng)相容性現(xiàn)象,因此在研究中應(yīng)充分考慮S-R之間的關(guān)系以及不同感覺通道的刺激呈現(xiàn)方式可能引起的不