空間的特性是 數(shù)字的空間特性

　　摘　要　當要求被試對數(shù)字進行奇偶判斷時，左手對小數(shù)的反應(yīng)較快，而右手對大數(shù)的反應(yīng)較快，該現(xiàn)象被稱為空間數(shù)字反應(yīng)編碼聯(lián)合效應(yīng)（SNARC效應(yīng)）。大量研究證實了SNARC效應(yīng)的存在，該效應(yīng)表明人類對數(shù)字的加工受空間表征和空間注意的影響。該文系統(tǒng)地回顧了SNARC效應(yīng)存在及其發(fā)生階段的證據(jù)，對比了Simon效應(yīng)與SNARC效應(yīng)，最后嘗試著從空間注意的角度挖掘數(shù)字和空間的本質(zhì)聯(lián)系。
　　關(guān)鍵詞　心理數(shù)字線，SNARC效應(yīng)，空間表征。
　　分類號B842
　　
　　1 引言――數(shù)字空間特性的發(fā)現(xiàn)
　　
　　數(shù)字的出現(xiàn)是基于人類對計算物體數(shù)目的需要，自從產(chǎn)生以來，數(shù)字在人類的生活中扮演著越來越重要的角色。數(shù)字能表達出環(huán)境提供給人的精確訊息。人們不僅在計算物體數(shù)目時需要借助數(shù)字，傳達空間和時間信息同樣需要借助數(shù)字概念（比如房間的面積6米×5米，2005年9月22號星期四等）。直覺上看來，人們所進行的數(shù)字加工是一種脫離物體的純數(shù)字符號加工，不需要空間信息的參與，但事實表明數(shù)字和空間存在緊密的關(guān)系，數(shù)字加工離不開各種各樣的客體，而每一客體都有空間分布上的特性，這些抽象于物體之上的數(shù)字概念自然與空間信息密切相關(guān)。另外，在學校教育中發(fā)現(xiàn)，那些數(shù)學成績好的學生都具備很好的空間想象和空間思維能力；很多偉大的數(shù)學家在不同的場合都提到視覺空間表象對他們的數(shù)學思維所起到的重要作用。這些事實說明數(shù)字編碼和空間信息加工之間存在著某種關(guān)聯(lián)。但長期以來這種關(guān)聯(lián)并沒有得到人們的關(guān)注，直到1880年Galton在《Nature》發(fā)表文章才明確提出數(shù)字具有空間特性。最近十多年，隨著認知科學的發(fā)展和研究手段的改進，探討數(shù)字加工的研究不斷增多，數(shù)字和空間的關(guān)系也引來越來越多的關(guān)注目光。
　　
　　2 數(shù)字空間編碼存在的證據(jù)
　　
　　2.1 SNARC效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)
　　Dehaene等（1990）讓被試把逐個呈現(xiàn)的探測數(shù)字（取自1~99但不包括55）與參考數(shù)字55相比較，并要求其中的一半被試，當探測數(shù)字比55小時用左手按鍵反應(yīng)，比55大時用右手按鍵反應(yīng)，同時要求另一半被試做出相反的按鍵反應(yīng)。結(jié)果前一半被試的反應(yīng)速度明顯快于后一半被試。這種現(xiàn)象引起了他們的興趣[2]。為了進一步探索這種奇怪現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，Dehaene等（1993）改變了實驗條件，他們用數(shù)字奇偶判斷取代了原來的大小判斷任務(wù)，并且改為被試內(nèi)設(shè)計[3]。結(jié)果他們再一次驗證了先前的實驗結(jié)果，左手對小數(shù)的反應(yīng)快于對大數(shù)的反應(yīng)，而右手對大數(shù)的反應(yīng)快于對小數(shù)的反應(yīng)。Dehaene等把這種數(shù)字和空間方位間的關(guān)聯(lián)命名為空間數(shù)字反應(yīng)編碼聯(lián)合效應(yīng)（SNARC effect）。在此之后，很多研究者采用不同的范式和刺激類型進一步探討了該效應(yīng)，他們發(fā)現(xiàn)SNARC效應(yīng)獨立于具體的反應(yīng)器，并且會在數(shù)字大小之外的刺激特性上出現(xiàn)[9,11~13]。SNARC效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)說明數(shù)字具有空間特性，為數(shù)字和空間的關(guān)聯(lián)提供了充足的證據(jù)，目前SNARC效應(yīng)已經(jīng)成為研究數(shù)字和空間關(guān)系的重要方式。
　　
　　2.2 SNARC效應(yīng)的廣泛性
　　SNARC效應(yīng)獨立于數(shù)字的具體表現(xiàn)形式和呈現(xiàn)方式，自從Dehaene等（1990）在數(shù)字大小判斷任務(wù)中發(fā)現(xiàn)了SNARC效應(yīng)以來，大量采用不同控制條件、不同刺激、不同刺激呈現(xiàn)和反應(yīng)方式的實驗都先后一致性的證明數(shù)字和空間存在著聯(lián)合編碼效應(yīng)。在數(shù)字方面，無論是采用阿拉伯數(shù)字、點符號表示的數(shù)字還是不同語言符號表示的數(shù)字（比如英文數(shù)字[4]、德語數(shù)字[5]、中文數(shù)字[6,7]等），無論是判斷數(shù)字的大小、奇偶、音素還是對稱性[8,9]，都有相關(guān)研究報告SNARC效應(yīng)的存在；在刺激呈現(xiàn)方面，無論數(shù)字是出現(xiàn)在中央還是單側(cè)視野[3,10,11]，無論采用的是視覺呈現(xiàn)還是聽覺呈現(xiàn)刺激方式[5]，都出現(xiàn)了標準的SNARC效應(yīng)；在反應(yīng)方式上，不少研究者報告SNARC效應(yīng)出現(xiàn)在使用雙手反應(yīng)、語言反應(yīng)和眼動反應(yīng)的實驗中[10,11,12]。除數(shù)字以外，Gevers等（2003）采用字母和月份作為刺激材料，結(jié)果仍然出現(xiàn)了SNARC效應(yīng)[13]。由此看出數(shù)字和空間的聯(lián)系不是一種偶然現(xiàn)象，它存在于多樣的數(shù)量加工中，具有相當?shù)姆�(wěn)定性。
　　
　　2.3 心理數(shù)字線――數(shù)字空間表征的動態(tài)性和自動性
　　人們在進行數(shù)字運算時傾向于把小數(shù)排列在視野的左側(cè)，把大數(shù)排列到視野右側(cè)，好像大腦中有一條固定的數(shù)字線，人們參考這條線把數(shù)字從左到右按照遞增的方式依次排列開來。于是Dehaene等把它形象地比喻為“心理數(shù)字線”，并認為心理數(shù)字線的空間走向反映了空間信息對數(shù)字編碼的影響[3,14,17]。心理數(shù)字線的發(fā)現(xiàn)在心理表征層次上支持了數(shù)字的空間分布特征。
　　后來Dehaene等發(fā)現(xiàn)數(shù)字的空間編碼方式并不是固定不變的，數(shù)字在心理數(shù)字線上的表征具有相當程度的彈性。根據(jù)當前任務(wù)的需求，心理數(shù)字線可以進行動態(tài)調(diào)整，Dehaene（1993）采用數(shù)字奇偶判斷研究了加工阿拉伯數(shù)字0~9所產(chǎn)生的空間效應(yīng)，他把數(shù)字分為0~5和4~9兩種范圍，結(jié)果發(fā)現(xiàn)如果把數(shù)字4和5放在0~5系列中，右手反應(yīng)要比左手反應(yīng)快，但是當放到4~9的系列中時出現(xiàn)相反的情況[3]。這說明心理數(shù)字線可以按照當前任務(wù)的具體要求進行動態(tài)調(diào)整。這種動態(tài)性還表現(xiàn)在不僅個位整數(shù)可以被表征在心理線上，多位數(shù)甚至負數(shù)同樣可以被心理數(shù)字線所表示[14,15]。此外，Schwarz和Keus的實驗結(jié)果顯示[11]，除了存在水平方向的心理線外，還存在垂直走向的心理線，在這條垂直走向的心理線上大數(shù)位于上方小數(shù)位于下方，這就讓人想到數(shù)字的空間表征可能存在著二維空間的心理表征圖（Internal number map）而不是僅有一條心理數(shù)字線；或者存在兩條不同的心理數(shù)字線，根據(jù)任務(wù)要求的不同進行靈活的調(diào)整。
　　數(shù)字大小在心理數(shù)字線上的空間表征可以被自動激活，比如要求被試對數(shù)字進行奇偶判斷，雖然這和大小無關(guān)，但仍會出現(xiàn)SNARC效應(yīng)，這表明數(shù)字的大小表征可以被自動激活并按照大小順序排列在從左到右的心理數(shù)字線上。例如，當要求被試對一系列由紅色“?”組成的線段進行對分時[4,16]，他們能夠準確劃分；然而當線段改為由英文數(shù)字單詞“two”和“nine”構(gòu)成時，被試給出的中分點會分別偏向中心的左側(cè)和右側(cè)，這說明雖然數(shù)字大小和目標任務(wù)無關(guān)，它在心理數(shù)字線上的空間位置表征還是被自動激活，引起空間注意的偏轉(zhuǎn)，造成錯誤判斷。
　　數(shù)字Stroop實驗表明，當要求被試判斷兩個數(shù)字的物理大小時，盡管要求被試忽略數(shù)字的大小，數(shù)字大小信息還是會對其物理大小判斷產(chǎn)生干擾。但有人[17]認為數(shù)字Stroop干擾實驗不能充分說明數(shù)字大小表征的自動性，因為數(shù)字量的大小和其物理大小屬于同一客體的不同屬性，在進行物理大小判斷時，數(shù)量大小信息可能已經(jīng)得到了一定程度的加工。為此，F(xiàn)ias等（2001）改進了實驗范式，一個實驗中他們把數(shù)字作為無關(guān)的背景刺激，要求被試判斷置于數(shù)字上的目標圖形的方位，結(jié)果仍然出現(xiàn)了SNARC效應(yīng)[18]，這說明雖然數(shù)字大小是無關(guān)任務(wù)，它的空間表征還是被自動激活并影響了對目標任務(wù)的判斷，心理數(shù)字線在激活上的自動性和動態(tài)性，進一步說明了數(shù)字空間加工的普遍性和靈活性。
　　綜合上述研究，SNARC效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)使人們相信數(shù)字和空間關(guān)聯(lián)的存在，數(shù)字的這種空間特性還具有相當?shù)姆�(wěn)定性，它不受刺激呈現(xiàn)條件和反應(yīng)類型的影響，只要實驗中存在和數(shù)字大小有關(guān)的信息，這些數(shù)字的空間表征就會被自動激活；心理數(shù)字線的發(fā)現(xiàn)進一步支持了數(shù)字在心理空間上的分布特征，大小數(shù)是按照空間關(guān)系組成一條心理數(shù)字線，只要反應(yīng)手的空間信息和數(shù)字大小在心理數(shù)字線上的空間信息一致，反應(yīng)就會加快；而且數(shù)字和空間的相互作用是一種自動靈活的過程。
　　
　　3 數(shù)字空間編碼的發(fā)生階段
　　
　　對于數(shù)字空間編碼發(fā)生階段的探討，可以更直接的展示出空間信息參與數(shù)字編碼的具體進程，從而有利于清晰的認識數(shù)字和空間相互作用的過程和本質(zhì)。這主要是通過探討SNARC效應(yīng)的發(fā)生過程來實現(xiàn)的。
　　關(guān)于SNARC效應(yīng)的發(fā)生階段有不同的看法，Dehaene和Tlauka等發(fā)現(xiàn)SNARC效應(yīng)是獨立于后期的反應(yīng)階段，他們認為SNARC效應(yīng)發(fā)生在早期的刺激呈現(xiàn)階段[1,3]。近兩年來另有一些研究者提出和Dehaene等不一致的觀點，他們發(fā)現(xiàn)SNARC效應(yīng)并不出現(xiàn)在早期的刺激呈現(xiàn)階段，而是出現(xiàn)在和反應(yīng)相關(guān)的晚期階段[10,20,21]。那么數(shù)字的空間編碼到底起源于哪個階段？是呈現(xiàn)刺激的早期階段還是與反應(yīng)相關(guān)的晚期階段？如果是晚期階段的話，那么具體是反應(yīng)的哪個階段呢?
　　
　　3.1 行為研究
　　持SNARC效應(yīng)早期起源論的研究者認為，在刺激呈現(xiàn)階段，數(shù)字出現(xiàn)的空間位置和數(shù)字大小在心理數(shù)字線上的空間位置共同引起了SNARC效應(yīng)，與采用何種反應(yīng)方式無關(guān)。Tlauka發(fā)現(xiàn)數(shù)字出現(xiàn)位置的不同會影響SNARC效應(yīng)[1]，當數(shù)字的出現(xiàn)位置和其在心理數(shù)字線上的位置一致時被試的判斷速度加快，比如被試對左側(cè)視野中小數(shù)的反應(yīng)速度要快于右側(cè)視野中的小數(shù)，因為出現(xiàn)在左側(cè)視野中的小數(shù)和小數(shù)在心理數(shù)字線上的空間位置是一致的，這會加快反應(yīng)；而如果小數(shù)出現(xiàn)在右側(cè)的話就與心理數(shù)字線的空間走向相反，這會使反應(yīng)延長；此外，研究者還發(fā)現(xiàn)改變反應(yīng)方式和類型并不影響SNARC效應(yīng)的出現(xiàn)。這些結(jié)果讓Tlauka等得出SNARC效應(yīng)起源于早期知覺階段的結(jié)論。與此相反，晚期起源論的研究者認為，數(shù)字大小在心理數(shù)字線上的心理表征位置和反應(yīng)手的位置共同決定了SNARC效應(yīng)的出現(xiàn)與否，它與數(shù)字刺激出現(xiàn)的方位無關(guān)。
　　最近幾年的行為研究結(jié)果[10,22,23]大部分都支持SNARC效應(yīng)出現(xiàn)在反應(yīng)階段的假說，但是這些研究在操縱變量方面都有自己的不足，要么刺激出現(xiàn)在同一個位置上，要么采用的反應(yīng)方式相同，缺少在同一實驗中將刺激位置和反應(yīng)位置綜合起來考慮的研究。鑒于這些不足，Keus和Schwarz（2005）改進了實驗程序，他們對比了數(shù)字出現(xiàn)在中央和單側(cè)兩種條件，同時也比較了用手和語言進行反應(yīng)的效果[10]。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在單側(cè)數(shù)字―雙手反應(yīng)的實驗中，沒有出現(xiàn)數(shù)字大小和數(shù)字出現(xiàn)位置間的交互作用（Tlauka把刺激出現(xiàn)位置和數(shù)字大小間的一致性關(guān)系稱為“類似SNARC效應(yīng)”，以區(qū)別SNARC效應(yīng)），卻出現(xiàn)了數(shù)字大小和反應(yīng)手位置間的交互作用，即SNARC效應(yīng)。這表明數(shù)字的出現(xiàn)位置并不影響其空間表征的形成過程，也說明SNARC效應(yīng)至少不是出現(xiàn)在早期的刺激呈現(xiàn)階段，而是和反應(yīng)相關(guān)的晚期階段。那么具體是反應(yīng)的選擇階段還是反應(yīng)的執(zhí)行階段呢？Schwarz和Keus（2004）對此進行了驗證[11]。鑒于雙手水平方向反應(yīng)和數(shù)字大小存在很強關(guān)聯(lián)，他們采用眼動來代替雙手進行反應(yīng)，并對比了兩種反應(yīng)方式。如果確實是由于反應(yīng)手和數(shù)字的關(guān)聯(lián)導(dǎo)致了SNARC效應(yīng)，那么在使用眼動反應(yīng)的實驗中就不該出現(xiàn)SNARC效應(yīng)，結(jié)果卻發(fā)現(xiàn)，眼動的反應(yīng)時和錯誤率都表現(xiàn)出標準的SNARC效應(yīng)。這說明SNARC效應(yīng)是出現(xiàn)在刺激呈現(xiàn)后的知覺表征階段（與反應(yīng)相關(guān)的早期選擇階段）而不是最后的反應(yīng)執(zhí)行階段。
　　從時間進程方面，F(xiàn)ischer等（2003）發(fā)現(xiàn)數(shù)字空間表征的自動激活會影響空間注意的轉(zhuǎn)移，但這必須是在刺激呈現(xiàn)后的400~750ms，當延遲期短于400ms或者超過1000ms時，注意轉(zhuǎn)移效果消失[19]。這進一步說明數(shù)字對空間信息發(fā)生作用的時間進程既不是在刺激知覺階段，也不是最后的反應(yīng)執(zhí)行階段，而是處在中間的反應(yīng)選擇階段。
　　
　　3.2 電生理研究
　　行為研究只能借助于間接方法對SNARC效應(yīng)的發(fā)生階段進行推測，所以它只能夠大致說明SNARC效應(yīng)的發(fā)生階段，要想更精確的定位SNARC效應(yīng)，就需要借助電生理的研究方法。電生理方法通常在被試進行數(shù)字加工的同時記錄并比較不同時間段的腦電活動，這樣不僅能夠確定SNARC效應(yīng)是否發(fā)生在反應(yīng)相關(guān)的階段，而且能夠直接確定它是起源于反應(yīng)選擇階段還是反應(yīng)執(zhí)行階段。Keus等（2004）采用雙手反應(yīng)的方式，要求被試判斷數(shù)字奇偶性的同時記錄頭皮相關(guān)點的EEG[20]。鎖定于反應(yīng)的ERPs顯示，頭皮記錄點Cz和Pz出現(xiàn)顯著的SNARC效應(yīng)，它在反應(yīng)之前的380ms出現(xiàn)，持續(xù)140ms左右；鎖定于刺激的ERPs顯示，在記錄點Cz和Fz數(shù)字大小和反應(yīng)手之間沒有顯著交互作用（Keus認為鎖向刺激的epochs平均更好地反映了與刺激相關(guān)的效應(yīng)；鎖向于反應(yīng)的epochs平均更好地反映了和反應(yīng)相關(guān)的效應(yīng)），這說明刺激引起的電位平均沒能引起SNARC效應(yīng)。另外，為進一步確定SNARC效應(yīng)是發(fā)生在反應(yīng)選擇階段還是準備或執(zhí)行階段，Keus根據(jù)SNARC一致或不一致條件（即出現(xiàn)標準的SNARC效應(yīng)還是倒置的SNARC效應(yīng)），研究了側(cè)準備電位（Lateralized readiness potential：LRP），側(cè)準備電位能反映出反應(yīng)的準備和執(zhí)行情況。他們在執(zhí)行階段前的380ms發(fā)現(xiàn)了SNARC效應(yīng)，反應(yīng)準備通常在反應(yīng)執(zhí)行前的200ms出現(xiàn)，這說明SNARC效應(yīng)的出現(xiàn)階段應(yīng)該在反應(yīng)準備和執(zhí)行之前。Gevers等采用LRP和p300雙重指標所得的結(jié)果[21]和Keus的相一致，他們發(fā)現(xiàn)無論是SNARC一致還是不一致條件，p300的峰值并沒有顯著差別，鎖向反應(yīng)的LPR顯示，無論是SNARC一致還是不一致，兩種條件下的起始潛伏期（Onset latencies）都是在反應(yīng)前的140ms左右，這正好對應(yīng)于反應(yīng)選擇階段。雖然Gevers和Keus都認為SNARC效應(yīng)發(fā)生于反應(yīng)選擇階段，但是他們在對SNARC效應(yīng)的解釋卻不相同，Keus等采用斯騰伯格提出的加因素邏輯（Additive factor logic:AFM logic），認為從刺激呈現(xiàn)到反應(yīng)遵循的是一種單路線加工方式，而Gevers在最近的幾個相關(guān)研究[21~23]中都采用雙路線平行加工來解釋SNARC效應(yīng)，雙路線是建立在Kornblum提出的維度重疊理論（Dimensional overlap theories）基礎(chǔ)之上的[24]。就SNARC效應(yīng)來講，數(shù)字大小和反應(yīng)方位之間存在維度重疊，它們都涉及一個空間維度，Gevers認為數(shù)字大小加工是一條快速的無條件線路[21]，除此之外還有一條以任務(wù)需求為基礎(chǔ)的慢速有條件線路，如果這兩條線路能在同一個反應(yīng)上會聚，作出的反應(yīng)就會加快；相反，如果兩條路線對應(yīng)于不同的反應(yīng)，加工會延長。
　　綜合上述研究，近來的行為研究告訴人們SNARC效應(yīng)出現(xiàn)在反應(yīng)相關(guān)的晚期階段，電生理研究結(jié)果又進一步把數(shù)字和空間的交互作用定位在晚期的反應(yīng)選擇階段，而且數(shù)字的這種空間特性是獨立于刺激的呈現(xiàn)形式和反應(yīng)器的類型，所以在采用交叉手或眼睛進行反應(yīng)的實驗中仍然發(fā)現(xiàn)了SNARC效應(yīng)。Tlauka之所以發(fā)現(xiàn)SNARC效應(yīng)發(fā)生在刺激呈現(xiàn)階段，可能是因為他的實驗條件不夠充分，他只采用了100和900兩個數(shù)字，這很難具有說服力。另外雙路線理論對SNARC效應(yīng)發(fā)生過程的解釋能很好體現(xiàn)空間信息在數(shù)字加工過程中所充當?shù)淖饔�，無條件線路和數(shù)字大小信息的自動激活相吻合，所以建立在維度重疊理論基礎(chǔ)之上的雙路線加工比以加因素為邏輯的單線路能更好地解釋SNARC效應(yīng)的加工過程。
　　
　　4 從SNARC效應(yīng)和Simon效應(yīng)的對比看數(shù)字的空間特性
　　
　　Simon效應(yīng)與SNARC效應(yīng)很相似，它也涉及到前后兩種空間信息的一致性問題，所以通過對比Simon效應(yīng)，有利于我們更進一步了解SNARC效應(yīng)實質(zhì)及其產(chǎn)生的原因。
　　不少研究者把SNARC效應(yīng)看成是Simon效應(yīng)的一種特例，并認為它們可能涉及同一種加工機制[25]。Simon效應(yīng)會出現(xiàn)在聽覺和視覺實驗中，在標準的視覺Simon效應(yīng)中，被試用雙手對呈現(xiàn)在單側(cè)視野的顏色刺激進行反應(yīng)，結(jié)果出現(xiàn)在左側(cè)視野的刺激，左手反應(yīng)快于右手（一致快于不一致），而對出現(xiàn)在右側(cè)視野的刺激，右手反應(yīng)快于左手，Simon效應(yīng)中盡管刺激的呈現(xiàn)位置和目標任務(wù)無關(guān)，但是它會干擾目標任務(wù)作業(yè)（比如顏色判斷）。SNARC效應(yīng)和Simon效應(yīng)有很多相似之處，比如在兩個效應(yīng)中，刺激的無關(guān)維度信息（SNARC效應(yīng)中的數(shù)字大小，Simon效應(yīng)中刺激的呈現(xiàn)位置）會自動激活各自的空間編碼（數(shù)字空間編碼和位置空間編碼），兩種條件下都會出現(xiàn)類似的空間編碼一致性效應(yīng)[26]，即：對于Simon效應(yīng)，刺激呈現(xiàn)位置和反應(yīng)手方位一致條件下反應(yīng)快于不一致條件；對于SNARC效應(yīng)，數(shù)字在心理線上的表征位置和反應(yīng)手位置一致條件下反應(yīng)快于不一致條件。Gevers等認為Simon效應(yīng)是由于位置編碼和雙手反應(yīng)在空間維度上的重疊造成的，SNARC效應(yīng)是由于數(shù)字大小和雙手反應(yīng)在空間維度上的重疊造成的；而方位加工和數(shù)字大小又都與空間編碼有關(guān)，所以SNARC效應(yīng)和Simon效應(yīng)應(yīng)該涉及相似的過程和機制。但是有人認為兩者存在明顯的差異，它們對時間的要求不同。研究者發(fā)現(xiàn)在快速反應(yīng)條件下兩種效應(yīng)都出現(xiàn)了，但隨著S-R間隔的延長，SNARC效應(yīng)仍然出現(xiàn)，Simon效應(yīng)卻出現(xiàn)反轉(zhuǎn)（刺激呈現(xiàn)位置和反應(yīng)手方位不一致時的反應(yīng)快于一致條件）。比如Hommel等發(fā)現(xiàn)延長目標信息（比如顏色信息）和無關(guān)信息（比如與顏色判斷無關(guān)的刺激位置信息）加工的時間間隔會使Simon效應(yīng)減少，甚至倒置，而縮短兩者的時間間隔會出現(xiàn)標準的Simon效應(yīng)[27,28]；為了操縱目標信息和無關(guān)信息加工的間隔，Keus和Schwarz用數(shù)字顏色判斷取代奇偶判斷，顏色判斷比奇偶判斷快，所以相對于奇偶判斷，顏色判斷中顏色加工和無關(guān)位置加工的間隔較短，實驗結(jié)果出現(xiàn)了標準的Simon效應(yīng)，但是當他們把任務(wù)換回奇偶判斷時，Simon效應(yīng)消失，出現(xiàn)了反轉(zhuǎn)的Simon效應(yīng)[10]。與此相對，SNARC效應(yīng)并沒受到時間間隔長短變化的影響，體現(xiàn)了很好的穩(wěn)定性。
　　SNARC效應(yīng)之所以比Simon效應(yīng)具有穩(wěn)定性，是因為SNARC效應(yīng)中，無關(guān)的刺激信息（即與數(shù)字大小判斷無關(guān)的任務(wù)）是一種隱性的數(shù)字空間表征，而在Simon效應(yīng)中，無關(guān)信息是一種顯性的空間位置表征；相對于位置信息，大小判斷引起的空間表征更具有穩(wěn)定性[10,21]。
　　
　　5 數(shù)量加工與空間注意的關(guān)系
　　
　　除了SNARC效應(yīng)，空間注意也是一個值得關(guān)注的領(lǐng)域。人們對空間信息的加工離不開注意的參與，同樣在數(shù)字加工過程中注意的轉(zhuǎn)移和分配也是重要的影響因素。
　　
　　5.1 行為和腦成像研究
　　數(shù)字表征的激活能引起空間注意的轉(zhuǎn)移，F(xiàn)ischer等先給被試呈現(xiàn)任務(wù)無關(guān)的數(shù)字1、2或8、9，然后要求被試對左側(cè)視野或右側(cè)視野的目標刺激進行確認[19]。結(jié)果發(fā)現(xiàn)當注視點位置出現(xiàn)的是小數(shù)1和2時，被試對出現(xiàn)在視野左側(cè)的目標反應(yīng)較快，當注視點位置出現(xiàn)的是大數(shù)8和9時，被試對右側(cè)目標的反應(yīng)較快。由此可以看出，數(shù)字大小和注意密切相關(guān)，大小信息能引起空間注意的分配和轉(zhuǎn)移，而且注意轉(zhuǎn)移的方向是由大小數(shù)在心理數(shù)字線上的空間位置決定的。
　　自從Fischer等證實空間注意和數(shù)字加工的關(guān)系以后，對于空間注意如何影響數(shù)字加工的研究不斷增加，Dehaene等（2003）提出了數(shù)字加工的頂葉三回路理論[29]，他們認為雙側(cè)頂內(nèi)溝水平段（Horizontal segment of the intraparietal sulcus, HIPS）負責數(shù)量加工，左側(cè)角回（Angular gyrus）負責和言語有關(guān)的數(shù)量操作，后頂上葉（Posterior superior parietal lobule）負責空間注意調(diào)控。后頂上葉是空間注意定向和數(shù)量加工共同作用的腦機制，在數(shù)字比較、估算及減數(shù)計算中，后頂上葉常常伴隨頂內(nèi)溝水平段出現(xiàn)激活。Piazza等認為后頂上葉主要負責與空間和時間相關(guān)的注意選擇，在數(shù)量計算中它負責協(xié)調(diào)和HIPS共同完成計算任務(wù)，但后頂上葉并不是數(shù)量加工的特定腦區(qū)[30,31]。
　　為了更直接的研究數(shù)字大小表征和空間注意的關(guān)系，Piazza等（2003）采用fMRI方法進行了探討，他們發(fā)現(xiàn)對于最經(jīng)常接觸的數(shù)字1、2、3的識別加工，無需注意的參與，識別這幾個數(shù)字時腦部的激活量與識別顏色的控制條件相比沒有明顯差別。但當刺激數(shù)量超過4時，和注意有密切關(guān)系的頂葉后部開始出現(xiàn)明顯激活，并且激活量隨任務(wù)難度的加大而增加[34]。研究者把加工1、2和3時出現(xiàn)的這種現(xiàn)象稱為感數(shù)能力（Subitizing），并認為它只需要前注意的參與，而4個以上數(shù)目的計數(shù)加工就需要注意的調(diào)控，而且隨數(shù)量的增加對注意資源的需求也增高。國內(nèi)劉超等（2004）也比較了不同注意條件對數(shù)字加工的影響[6,7]。他們發(fā)現(xiàn)注意對大數(shù)和小數(shù)的影響方式是不一樣的。他們對比了不同注意水平下中文數(shù)字和阿拉伯數(shù)字所產(chǎn)生的SNARC效應(yīng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)無論是采用內(nèi)源性線索還是外源性線索，空間注意都在SNARC效應(yīng)中發(fā)揮著重要作用，無論是哪一種注意條件，SNARC效應(yīng)會隨注意強度的減弱而逐漸弱化，而且外源性注意起到的作用要大于內(nèi)源性注意，這表明自下而上的自動化注意對SNARC效應(yīng)起主要作用。這與前面Fischer等的研究一致，即SNARC效應(yīng)的發(fā)生是一種自動化的過程。
　　一般認為后部頂葉皮層主要負責空間注意的分配、轉(zhuǎn)移、調(diào)控等，在涉及空間操作的任務(wù)中，都會激活該皮層區(qū)域。在Dehaene的頂葉三回路理論中，數(shù)字加工會激活頂葉后部皮層，這是因為數(shù)字本身含有空間特征的信息，而且數(shù)字的這些空間信息會自動激活。數(shù)字加工，尤其是復(fù)雜的數(shù)字加工需要不斷的分配和轉(zhuǎn)移空間注意，這會激活負責空間注意的后部頂葉。因此在需要注意參與的數(shù)字加工中，比如前面提到的多于4個數(shù)目的計數(shù)任務(wù)，在這種條件下如果減少可用的注意資源就會導(dǎo)致作業(yè)成績的下降。
　　
　　5.2 神經(jīng)心理學研究
　　腦損傷病人的研究為數(shù)字和空間表征的關(guān)聯(lián)提供了病理學上的依據(jù)，一側(cè)頂葉的損傷會造成單側(cè)忽視癥。這些忽視癥病人的一個顯著特征就是不能夠注意到損傷半球?qū)��?cè)的物體，當要求這些病人對線段進行對分時，他們作出的中分點會偏向損傷半球的同側(cè)。Zorzi等（2002）要求右頂葉損傷病人說出兩個數(shù)的中位數(shù)（比如1-3、1-5、11-15）[32]，結(jié)果發(fā)現(xiàn)當兩個數(shù)字的距離較小時，病人傾向于把中位數(shù)偏移到心理數(shù)字線左側(cè)（比如11-13，病人說出的中位數(shù)10）；而當兩個數(shù)距離比較大時，病人會作出偏向右側(cè)的錯誤選擇（比如11-19，中位數(shù)17）。但是，沒有空間忽視的右腦損傷病人以及健康控制組被試都沒有出現(xiàn)這種現(xiàn)象，這說明心理數(shù)字線和物理線段具有相似的空間特性，也說明空間注意的方向和心理數(shù)字線的走向是一致的，正是由于注意參與數(shù)字加工，后兩種被試才能夠順利完成線段中切任務(wù)。另外，雖然這些忽視癥病人不能正確地進行線段中分，但他們都能夠順利完成其它的空間以外的數(shù)字任務(wù)作業(yè)。Bachot等（2005）采用比較大小任務(wù)研究了視覺空間缺陷組被試的數(shù)字加工能力[33]，結(jié)果發(fā)現(xiàn)SNARC效應(yīng)在控制組被試身上出現(xiàn)，但沒有出現(xiàn)在有視覺空間缺陷的實驗組身上，他們認為在正常被試身上，數(shù)字的大小表征以空間走向的心理數(shù)字線形式呈現(xiàn)，實驗組被試沒有出現(xiàn)SNARC效應(yīng)是因為他們在把數(shù)字表征到心理數(shù)字線上時出現(xiàn)了異常。
　　腦損傷病人的研究還發(fā)現(xiàn)，損傷HIPS會影響到所有需要數(shù)量參與的運算，左半球角回損傷會影響數(shù)量知識的提取，而如果損傷到后頂上回，將影響到所有涉及視覺空間的數(shù)字任務(wù)。這種加工的分離已經(jīng)得到相關(guān)研究的支持，比如一些病人減數(shù)運算能力受損但乘法知識提取保持完好；相反另一些病人能進行乘法運算但表現(xiàn)出減數(shù)運算困難；還有部分腦損傷病人不能夠進行線段劃消任務(wù)，但他們卻能順利完成其他數(shù)字任務(wù)，比如簡單算術(shù)知識提取[30]。
　　
　　6 總結(jié)和展望
　　
　　綜合以上研究，我們認為，目前有關(guān)數(shù)字空間特性的研究主要集中在以下三方面：第一，探討SNARC效應(yīng)的產(chǎn)生機制。SNARC效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)證明了數(shù)字和空間的關(guān)聯(lián)，引發(fā)人們對數(shù)字空間關(guān)系的極大興趣；SNARC效應(yīng)具有相當?shù)姆�(wěn)定性和廣泛性，它不受刺激呈現(xiàn)條件和反應(yīng)器類型的影響；在心理層次上，心理數(shù)字線的提出很好地解釋了SNARC效應(yīng)；對于SNARC效應(yīng)的發(fā)生階段行為和電生理研究表明，在選擇反應(yīng)階段空間信息開始對數(shù)字加工發(fā)生作用。第二，比較SNARC效應(yīng)與Simon效應(yīng)的異同，也能夠發(fā)現(xiàn)數(shù)字空間編碼的一些特征。Simon效應(yīng)和SNARC效應(yīng)都包括刺激和反應(yīng)在空間方位上的一致性，只不過SNARC效應(yīng)不像Simon效應(yīng)體現(xiàn)的是一種直觀的空間一致性，它是一種心理表征層次上的一致性，是數(shù)字大小本身具有的特性，因此SNARC效應(yīng)中的空間一致性現(xiàn)象也更具有穩(wěn)定性。第三，近期的一些研究者拓展了數(shù)字和空間研究的范圍，企圖通過空間注意這一中介環(huán)節(jié)進一步挖掘出數(shù)字的其它空間特性。
　　雖然很多實驗都表明數(shù)字的大小和空間存在著編碼上的聯(lián)系，我們也不能完全排除SNARC效應(yīng)來自于數(shù)字大小之外信息的可能，因為數(shù)字的大小信息本身隱含著與次序相關(guān)的信息，可能是次序信息引發(fā)了數(shù)字的空間加工，也可能是大小和次序信息共同引發(fā)了數(shù)字的空間加工，然而目前這方面還沒有得到太多的關(guān)注；現(xiàn)有對數(shù)字和空間關(guān)系的研究還不夠深入而且研究方式過于單一，雖然研究者對SNARC效應(yīng)進行了廣泛的研究，但數(shù)字的空間特性并不都表現(xiàn)為SNARC效應(yīng)，SNARC效應(yīng)也不可能向人們展示數(shù)字的所有空間特點，所以研究者在深入研究SNARC效應(yīng)的同時，更應(yīng)該拓寬研究的空間，可以從和視覺空間有關(guān)聯(lián)的任務(wù)、數(shù)字大小有關(guān)聯(lián)的任務(wù)尤其是與兩者都相關(guān)的任務(wù)著手，這樣才能積累更豐富更全面材料而不僅僅局限于心理數(shù)字線的單一解釋；也有研究者開始從注意視角談到數(shù)字的空間加工，但這些研究還比較淺顯且只是局限于證明數(shù)字加工離不開空間注意的參與，具體注意怎樣調(diào)控數(shù)字加工，以及這種調(diào)控與注意對視覺空間作業(yè)的調(diào)控有何關(guān)系還少有研究，現(xiàn)有的認識還只是限于理論上的推測。所以對于注意和數(shù)字加工的研究也值得挖掘。
　　另一亟待解決的問題是關(guān)于SNARC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SNARC效應(yīng)，雖然現(xiàn)有研究大部分都是借用心理數(shù)字線來解釋SNARC效應(yīng)，但是也有不少研究者指出，可能是由于感覺效應(yīng)器和特定的刺激任務(wù)間的關(guān)聯(lián)引起了SNARC效應(yīng)，而不是數(shù)字的空間表征方式使然。這會使人想到SNARC效應(yīng)反映的可能不是數(shù)字的內(nèi)部表征特性，而是過量學習形成的一種數(shù)字和反應(yīng)間的運動聯(lián)接和習慣，比如Bächtold等[35]就發(fā)現(xiàn)，當被試把數(shù)字想象成為尺子上的刻度時出現(xiàn)了SNARC效應(yīng)，但是當讓被試把數(shù)字看成是鐘面上的時刻時SNARC效應(yīng)卻倒置了。此外，文化因素在SNARC效應(yīng)中的作用也不容忽視，研究發(fā)現(xiàn)不同文化環(huán)境下心理數(shù)字線的走向是不同的，所以文化因素在SNARC效應(yīng)中的作用應(yīng)該得到將來研究的重視，這可以從跨文化視角，綜合心理數(shù)字線研究，對比不同文化習慣下人們的數(shù)字加工特點，這樣才能加深對文化因素在數(shù)字空間表征中所起作用的理解。
　　
　　參考文獻
　　[1] Tlauka, M. The processing of numbers in choice-reaction tasks. Australian Journal of Psychology, 2002, 54: 94~98
　　[2] Dehaene S. Dupoux E. Mehler J. Is numerical comparison digital? Analogical and symbolic effects in two-digit number comparison. Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance, 1990, 16: 626~641
　　[3] Dehaene S. Bossini S, Giraux P. The mental representation of parity and number magnitude. Journal of Experimental Psychology: General, 1993, 122: 371~396
　　[4] Calabria M, Rossetti Y. Interference between number processing and line bisection a methodology. Neuropsychologia, 2005, 43: 779~783
　　[5] Nuerk H C, Wood G, Willmes K. The universal SNARC effect. Experimental Psychology, 2005, 52(3): 187~194
　　[6] 劉超，買曉琴，傅小蘭. 不同注意條件下的空間―數(shù)字反應(yīng)編碼聯(lián)合效應(yīng). 心理學報, 2004, 36(6)：671~680
　　[7] 劉超，傅小蘭. 不同注意條件下大數(shù)與小數(shù)的加工差異. 心理學報, 2004, 36(3)：307~314
　　[8] Fias W, Brysbaert M, Geypens F, et al. The importance of magnitude information in numerical processing: Evidence from the SNARC effect. Mathematical Cognition, 1996, 2: 95~110
　　[9] Fias W. Two routes for the processing of verbal numbers: Evidence from the SNARC effect. Psychological Research, 2001, 65: 250~259
　　[10] Keus I M, Schwarz W. Searching for the functional locus of the SNARC effect: Evidence for a response-related origin. Memory & Cognition, 2005, 33: 681~695
　　[11] Schwarz W, Keus I M. Moving the eyes along the mental number line: Comparing SNARC effects with saccadic and manual responses. Perception & Psychophysics, 2004, 66(4): 651~664
　　[12] Fischer M H, Warlop N, Hill R L, et al. Oculomotor bias induced by number perception. Experimental Psychology, 2004, 51(2): 1~7
　　[13] Gevers W, Reynvoet B, Fias W. The mental representation of ordinal sequences is spatially organized. Cognition, 2003, 87: B87~B95
　　[14] Nuerk H C, Willmes K, Fias W. Perspectives on number processing. Psychology Science, 2005,47(1): 4~9
　　[15] Fischer M H, Rottmann J. Do negative numbers have a place on the mental number line? Psychology Science, 2005,47(1): 22~32
　　[16] Hubbard E M, Piazza M, Pinel P, et al. Interactions between number and space in parietal cortex. Nature Reviews Neuroscience, 2005, 6: 435~448
　　[17] Nuerk H C, Bauer F, Krummenacher J, et al. The power of the mental number line: how the magnitude of unattended numbers affects performance in an Eriksen task. Psychology Science, 2005, 47(1): 34~50
　　[18] Fias W, Lauwereyns J, Lammertyn J. Irrelevant digits affect feature-based attention depending on the overlap of neural circuits. Cognitive Brain Research, 2001, 12: 415~423
　　[19] Fischer M H, Castel A D, Dodd M D, et al. Perceiving numbers causes spatial shifts of attention. Nature Neuroscience, 2003, 6(6): 555~556
　　[20] Keus I M, Jenks K M, Schwarz W. Psychophysiological evidence that the SNARC effect has its functional locus in a response selection stage. Cognitive Brain Research, 2005, 24: 48?56
　　[21] Gevers W, Ratinckx E, De Baene W, et al. Further evidence that the SNARC effect is processed along a dual-route architecture: Evidence from the Lateralized Readiness Potential. Experimental Psychology, 2006, 53(1): 58~68
　　[22] Gevers W, Verguts T, Reynvoet B, et al. Numbers and space: A computational model of the SNARC effect. Journal of Experimental Psychology: Human Perception and performance, 2006, 32(1): 32~44
　　[23] Gevers W, Caessens B, Fias W. Towards a common processing architecture underlying Simon and SNARC effects. European Journal of Cognitive Psychology, 2005, 17(5): 659~673
　　[24] Kornblum S，Hasbroucq T，Osman A. Dimensional overlap: Cognitive basis for stimulus-response compatibility-A model and taxonomy. Psychological Review, 1990，97： 253-270
　　[25] Gevers W, Caessens B, Fias W. Is the SNARC effect an instance of the Simon effect? A reconsideration. European Journal of Cognitive Psychology (in press)
　　[26] Gevers W, Lammertyn J. The hunt for SNARC. Psychology Science, 2005, 47(1): 10~21
　　[27] Mapelli D, Rusconi E, Umiltà C. The SNARC effect: an instance of the Simon effect? Cognition, 2003, 88(3): B1~B10
　　[28] Hommel B. The relationship between stimulus processing and response selection in the Simon task: Evidence for a temporal overlap. Psychological Research, 1993, 55: 280~290
　　[29] Dehaene S, Piazza M, Pinel P, et al. Three parietal circuits for number processing. Cognitive Neuropsychology, 2003, 20: 487~506
　　[30] Piazza M, Dehaene S. From number neurons to mental arithmetic: the cognitive neuroscience of number sense. Chapter for The Cognitive Neurosciences, Third Edition by Michael S. Gazzaniga, 2004
　　[31] Behrmann M, Geng J J, Shomstein S. Parietal cortex and attention. Current Opinion in Neurobiology, 2004, 14: 212~217
　　[32] Zorzi M, Priftis K, Umiltà C. Neglect disrupts the mental number line. Nature, 2002, 417 (6885): 138-139
　　[33] Bachot J, Gevers W, Fias W, et al. Number sense in children with visuospatial disabilities: orientation of the mental number line. Psychology Science, 2005, 47(1): 172~183
　　[34] Piazza M, Giacomini E, Bihan D, et al. Single-trial classification of parallel pre-attentive and serial attentive processes using functional magnetic resonance imaging. The Royal Society, 2003, 270: 1237~1245
　　[35] Bächtold D, Baumüller M, Brugger P. Stimulus-response compatibility in representational space. Neuropsychologia, 1998, 36(8): 731~735

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