复杂加法验证任务中的分离效应——行为与ERP证据

摘要

数字加工和数学计算是认知神经科学中研究者越来越感兴趣的一个研究领域，其中一个有趣的现象就是分离效应。它是指在算术题验证任务中，操纵提供的答案和正确答案之间的数字距离所造成的效应:即提供的答案与正确答案的距离越远，确认答案为错误的速度越快也越精确。
　　本研究的目的在于探索分离效应产生于认知加工的哪个阶段，以及分离效应的产生是否由于被试对分离程度大小不同的算术题分别采用了估算和精算这两种不同策略造成的。本研究使用两位数加法验证任务，从行为研究和ERP研究两个方面展开。
　　行为研究中，使用数学认知领域常用的PRP范式，来说明分离效应所发生的认知加工阶段。在这种范式中，要求被试快速、连续地完成两种任务，呈现给被试的两种刺激S1和S2用一定的SOA分开。常常一种刺激是听觉的，另一种是视觉的，都需要快速选择反应(R1和R2)。中心瓶颈模型可以解释PRP效应。中心瓶颈模型是基于这样的假设，即信息加工能被划分为三种系列组织的子过程。首先，刺激被识别和编码(知觉阶段，P)。第二，适合于刺激的反应被选择(中心阶段，C)。最后，所选择的反应被发起和执行(反应执行阶段，M)。根据中心瓶颈模型，两种任务的知觉阶段和发动阶段能够平行地进行。然而，两种任务的中心阶段不能同时进行，导致一个处于中心阶段的瓶颈。在任务一的反应选择阶段结束之前，任务二的反应不能被选择。因而，任务二的一个等待的空档就会出现，这一等待阶段会随SOA的减少而增加。实验一根据空档处范式的原理，发现任务二(分离程度大小不同的算术题任务)上的反应时出现分离效应，而且与SOA没有交互作用，证明分离效应发生于知觉编码/中心阶段，而不是反应阶段。实验二根据效应传递范式的原理，发现任务二(音调区分任务)上的反应时受任务一(分离程度大小不同的算术题任务)影响，出现了类分离效应，从而证明分离效应发生于中心/反应阶段，而不是知觉阶段。通过实验二里标准分离效应与类分离效应的比较，排除了分离效应有一部分出现在反应执行阶段的可能性。综合两个行为实验的结果，可知分离效应发生于中心阶段。
　　ERP研究中，只采用前两个实验中的算术任务。首先考察了分离程度不同的两种算术题的相关脑电位。在第一个加数呈现的阶段和第二个加数呈现后300ms内，没有出现分离效应，这表明对两个加数的知觉编码阶段没有差异，而第二个加数呈现后300-700ms这一阶段出现了分离效应，对于大多数题目而言，这段时间属于中心加工阶段，也就是说，中心加工阶段出现了分离效应。第二，对刺激锁时LRP和反应锁时LRP进行了分析。结果表明，分离程度不同的两种算术题的刺激锁时LRP的onset时间存在显著差异，而它们的反应锁时LRP的onset时间不存在显著差异，这表明分离程度因素只影响到了反应准备之前的加工阶段，而反应阶段不受分离程度因素的影响。分离效应不是发生在反应执行阶段，而是发生在反应执行之前的阶段。综合这两个方面的ERP研究结果，可知分离效应发生于中心加工阶段。
　　而且，这一ERP研究结论与行为研究结论相互印证。
　　通过对ERP研究中分离程度不同的算术题的反应时数据和脑电数据进行分析，发现分离程度小的问题可能采用了精算策略，而分离程度大的问题可能采用了估算策略，从而说明，分离效应可能由于被试对两种算术题分别采用了估算和精算这两种不同策略而产生。

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封面

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中文摘要

英文摘要

1 引言

2 文献综述

2.1 分离效应

2.2 估算和精算

2.3 PRP 范式

2.4 单侧化准备电位

2.5 已有分离效应研究存在的问题和本研究问题的提出

3 研究目标与设计

3.1 研究的具体目标与假设

3.2 研究设计

4 研究一 分离效应所发生的认知加工阶段：来自 PRP 范式的行为研究证据

4.1 实验一 分离效应所发生的认知加工阶段：知觉阶段还是中心/运动阶段

4.2 实验二 分离效应所发生的认知加工阶段：知觉/中心阶段还是运动阶段

4.3 研究一讨论

5 研究二 分离效应的 ERP 研究

5.1 被试

5.2 实验材料

5.3 实验程序

5.4 数据收集与处理

5.5 实验结果

5.6 研究二讨论

6 总讨论

6.1 分离效应发生的认知加工阶段以及分离效应的实质

6.2 本研究的不足之处及展望

7 结论

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表的学术成果目录

致谢