親子游戲中的性別差異_心理旋轉(zhuǎn)中的性別差異

　　摘要：性別差異是認知心理學(xué)中一個重要的研究領(lǐng)域。男性在執(zhí)行空間認知任務(wù)時的表現(xiàn)往往好于女性，在心理旋轉(zhuǎn)任務(wù)中，這種現(xiàn)象更為普遍。近年來，人們在行為和腦成像等層面對心理旋轉(zhuǎn)中的性別差異進行了大量的研究，該文通過對其中一部分研究的回顧描述了心理旋轉(zhuǎn)的性別差異在行為及腦成像實驗中的表現(xiàn)，總結(jié)了可能導(dǎo)致這種性別差異的生理及策略等因素。
　　關(guān)鍵詞：空間認知，心理旋轉(zhuǎn)，性別差異　分類號：B842
　　
　　1　引言
　　
　　在1971年，Shepard和Metzler明確提出心理旋轉(zhuǎn)(mental rotation)的概念并進行了三維旋轉(zhuǎn)的實驗。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，被試的反應(yīng)時間與所需旋轉(zhuǎn)的角度之間成線性關(guān)系，即旋轉(zhuǎn)的角度越大反應(yīng)時越長。在之后的研究中人們不斷的改進和重復(fù)該實驗，很多結(jié)果表明男性在心理旋轉(zhuǎn)任務(wù)中的表現(xiàn)明顯好于女性。近年來，探討心理旋轉(zhuǎn)任務(wù)中的性別差異成為一個研究熱點。本文通過對其中一些具有代表性的行為研究、功能磁共振成像(functional MagneticResonance Imaging，fMRI)研究和腦電(Electroence-phalography,EEG)研究的總結(jié)，描述了性別差異在這些實驗中的表現(xiàn)，概括了可能導(dǎo)致這種性別差異的原因。
　　
　　2　心理旋轉(zhuǎn)行為實驗中的性別差異
　　
　　2.1　任務(wù)時限與性別差異
　　Vandenberg和Kuse在1978年設(shè)計了一個經(jīng)典的關(guān)于心理旋轉(zhuǎn)的測試(mental rotation test，MRT)，在該測試中，每個測試項(trial)包含5個類似于Shepard和Metzler設(shè)計的由小立方體構(gòu)成的三維圖形，第一個圖形為標(biāo)準(zhǔn)圖，后邊四個圖形中有兩個為標(biāo)準(zhǔn)圖旋轉(zhuǎn)一定角度之后的結(jié)果(旋轉(zhuǎn)一定角度之后能夠與標(biāo)準(zhǔn)圖完全重合)，要求被試選出這兩個圖形，并在一定的時間內(nèi)完成一定數(shù)目的測試項，被試每選對一個圖就會多得一分。在這種測試中，男性的得分往往高于女性。
　　然而Goldstein等人在1990年研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)不對該測試設(shè)置時間限制時，性別差異就會消失。他們進行了兩個實驗，在實驗一中要求被試執(zhí)行有時限的MRT任務(wù)，但是采用兩種計分方法，一種是總得分，一種是得分率(判斷正確的項數(shù)與完成項數(shù)的比值)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)男性的總得分明顯高于女性，而男性的得分率與女性沒有差異。在實驗二中，被試分別執(zhí)行有時限的MRT和無時限的MRT。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在有時限的任務(wù)中男性得分明顯高于女性，在無時限的任務(wù)中無性別差異。因此Goldstein等人認為，心理旋轉(zhuǎn)任務(wù)中的性別差異與實驗實施的因素有關(guān)。
　　但是之后類似的研究并不支持Goldstein等人的觀點。如Peters在2005年的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)把MRT任務(wù)的時限延長到兩倍時仍然有相同程度的性別差異。Resnick在1993年的研究表明，MRT中的時限并不能充分解釋性別差異。Voyer等人在2004年分別用5種和3種時限來研究性別差異，發(fā)現(xiàn)性別差異并不會隨時限的延長而消失。Delgado和Prieto在1996年的研究也沒有發(fā)現(xiàn)時限對性別差異的影響。Masters在1998年的研究結(jié)果表明，不同的計分方式和有無時限的測試都有相似的性別差異。這些結(jié)果表明，時間限制并不是造成性別差異的主要原因。
　　
　　2.2　任務(wù)維數(shù)和刺激材料對性別差異的影響
　　Collins和Kimura在1997年對三種任務(wù)進行研究，一種是三維的MRT任務(wù)，另外兩種分別是難度較小和難度較大的二維旋轉(zhuǎn)任務(wù)。結(jié)果表明，對于難度較大的二維旋轉(zhuǎn)任務(wù)，性別差異程度與三維MRT任務(wù)一樣，而難度較小的二維旋轉(zhuǎn)任務(wù)中的性別差異沒有那么明顯。
　　Peters等人在1995年對MRT任務(wù)和一種改進的難度更大的MRT任務(wù)(需要圍繞兩個軸旋轉(zhuǎn))相比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩種任務(wù)中性別差異程度相似。
　　以上研究的結(jié)果表明，二維旋轉(zhuǎn)和三維旋轉(zhuǎn)任務(wù)都有性別差異，二維旋轉(zhuǎn)中的性別差異與任務(wù)難度有關(guān)，三維旋轉(zhuǎn)中的性別差異可能與難度無關(guān)。
　　
　　2.3　性別差異的精密計時研究
　　另外一種研究心理旋轉(zhuǎn)中性別差異的方法為精密計時法。具體方法為：同時給被試呈現(xiàn)兩個圖形，其中一個相對于另一個旋轉(zhuǎn)一定的角度，讓被試判斷二者為同一圖形還是關(guān)于鏡面對稱。Cooper和Shepard認為被試的反應(yīng)時間是以下過程的總和：刺激編碼，心理旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)后比較刺激，做出選擇并執(zhí)行。當(dāng)把旋轉(zhuǎn)角度作為x軸，反應(yīng)時作為y軸時，研究人員認為反應(yīng)時與旋轉(zhuǎn)角度回歸線斜率的倒數(shù)是旋轉(zhuǎn)速度，在y軸的截距就是感知比較過程所需的時間。
　　精密計時的研究得出的結(jié)果并不清晰，因為不同的實驗性別之間在信息處理上有差異。有時候在斜率上有差異，表明男性旋轉(zhuǎn)速度快。有時在y軸的截距和斜率都有差異，有時只截距有差異，表明男性在感知上強于女性。
　　最近研究表明，截距不僅包含感知比較的時間，還包含對旋轉(zhuǎn)的準(zhǔn)備時間。如Ilan和Miller曾探討旋轉(zhuǎn)過程是否是簡單的插入了其他過程中。他們設(shè)計了兩個序列的實驗，第一個序列中都是方位差為0度(旋轉(zhuǎn)0度)的兩個圖形組成的刺激，第二個序列中既有方位差為0度的兩個圖形組成的刺激，又有方位差大于0度的兩個圖形組成的刺激。研究者的思路是：如果兩個圖形相差一定角度，則會發(fā)生下列過程：1)辨識刺激的感知過程；2)心理旋轉(zhuǎn)；3)判斷兩個圖形相同還是互為鏡像；4)做出反應(yīng)。當(dāng)兩個圖形的方位相差0度時只有1、3、4三個過程發(fā)生，當(dāng)兩個圖形之間的方位差大于0度時，如果過程2是簡單的插入過程1和過程3中，那么被試對每個序列中方位差為0度的兩個圖形組成的刺激的反應(yīng)時間應(yīng)該是相等的。但是，結(jié)果發(fā)現(xiàn)被試對第二個序列中方位差為0度的兩個圖形組成的刺激的反應(yīng)時明顯長于第一個序列中刺激的反應(yīng)時，因此研究者認為，反應(yīng)時的截距可能是感知比較和對旋轉(zhuǎn)的準(zhǔn)備時間之和。反應(yīng)時截距的性別差異可能是感知對比或其與旋轉(zhuǎn)的準(zhǔn)備時間混合結(jié)果的差異。
　　Jansen-Osmann和Heil用字母、數(shù)字、PMA(primary mental abilities)圖形、動物圖形、多角形和三維圖形作為刺激材料來研究旋轉(zhuǎn)速度和旋轉(zhuǎn)的準(zhǔn)備時間的性別差異。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，只有對多角形的旋轉(zhuǎn)速度和旋轉(zhuǎn)的準(zhǔn)備時間才有非常明顯的性別差異。
　　以上研究結(jié)果表明，在心理旋轉(zhuǎn)任務(wù)中，旋轉(zhuǎn)速度和信息處理(感知比較和旋轉(zhuǎn)的準(zhǔn)備時間)都有性別差異，而且這種差異與刺激材料有關(guān)，原因還不是很清楚。
　　
　　3　心理旋轉(zhuǎn)中性別差異的IMRI研究
　　
　　近年來，fMRI被成功的用在認知神經(jīng)科學(xué)中，這使得人們能夠很方便的研究心理旋轉(zhuǎn)神經(jīng)機制的性別差異。但是很多研究者認為利用fMRI進行研究時需要消除行為上的性別差異，這樣才能避免把 腦激活模式的性別差異歸因于行為表現(xiàn)的不同。
　　Jordan等人用fMPI對心理旋轉(zhuǎn)(用到三維圖形、字母、二維抽象圖形三種刺激材料)過程中的腦激活進行研究，發(fā)現(xiàn)女性在雙側(cè)頂內(nèi)溝、頂上葉、項下葉、顳下回和運動前區(qū)有顯著激活。男性在右腦頂枕溝、左腦頂內(nèi)溝、左腦頂上葉有顯著激活。男性和女性在運動前區(qū)都有激活，另外男性在左腦的運動區(qū)也有激活，而顳下回沒有激活。他們認為男性和女性在心理旋轉(zhuǎn)任務(wù)中的腦激活模式不同可能表明男性和女性在任務(wù)過程中采用了不同的策略。
　　Hugdahl等人對經(jīng)典的三維旋轉(zhuǎn)任務(wù)研究發(fā)現(xiàn)，頂葉(BA7)和雙側(cè)額下回(BA44／45)有大量激活，男性在項葉有更強激活，女性在額下回有更強激活。研究者分析認為，這些結(jié)果可能表明男性側(cè)重于空間的坐標(biāo)(coordinate)處理過程，女性側(cè)重于序列(serial)的類屬(categorical)處理過程。
　　Butler等人也用tMRI對經(jīng)典的三維旋轉(zhuǎn)任務(wù)進行研究。發(fā)現(xiàn)女性在前額葉的背內(nèi)側(cè)和其他較高級的皮層比男性有更強激活，表明女性以更費力的自上而下的方式執(zhí)行心理旋轉(zhuǎn)任務(wù)；而男性在初級感覺皮層和學(xué)習(xí)、心理表象相關(guān)的腦區(qū)(基底核、楔前葉)有更強激活，這貼近更自動的自下而上的策略。功能聯(lián)通分析結(jié)果與行為數(shù)據(jù)結(jié)果結(jié)合表明，正確的行為與頂側(cè)．腦島前庭皮層的負激活關(guān)聯(lián)。研究者認為這些結(jié)果也許表明男性在心理旋轉(zhuǎn)任務(wù)中使用了一種有效的、下意識的自下而上的神經(jīng)策略，而這可能是男性具有更強的視空間能力的一個原因。
　　雖然利用fiVIRI技術(shù)人們可以很直觀的研究在心理旋轉(zhuǎn)任務(wù)中腦激活的性別差異，但是迄今人們還沒有得出一致的結(jié)論，因此還需要進一步的研究。
　　
　　4　心理旋轉(zhuǎn)中性別差異的EEG／ERP研究
　　
　　EEG是另外一種在認知神經(jīng)科學(xué)中應(yīng)用比較廣泛也很成熟的技術(shù)，Robets和Bell用EEG功率譜分析對心理旋轉(zhuǎn)中神經(jīng)電生理的性別差異進行了一系列研究，他們發(fā)現(xiàn)在二維旋轉(zhuǎn)任務(wù)中男性更側(cè)重于左腦項葉，女性更側(cè)重于右腦頂葉。而在更復(fù)雜的三維旋轉(zhuǎn)任務(wù)中，男女都側(cè)重于右腦頂葉。對于行為結(jié)果，三維旋轉(zhuǎn)中男性好于女性，二維旋轉(zhuǎn)中男性和女性沒有差異。這表明，男性和女性在二維和三維旋轉(zhuǎn)任務(wù)中采用了不同的神經(jīng)機制。當(dāng)分別對小孩和大學(xué)生進行研究時，發(fā)現(xiàn)男性大學(xué)生在頂葉和顳葉后部比女性大學(xué)生有更強激活，而小男孩和小女孩在項葉和顳葉后部的激活沒有差異。進一步對不同刺激材料旋轉(zhuǎn)的研究表明，在二維的字母數(shù)字旋轉(zhuǎn)任務(wù)中，男性大學(xué)生在左腦顳葉后部有激活，在二維小人圖形的旋轉(zhuǎn)任務(wù)中，男性大學(xué)生和男孩在左腦頂葉都較女性大學(xué)生和女孩有更強的激活。在三維籃球運動員圖形的旋轉(zhuǎn)任務(wù)中，所有被試在右腦頂葉的激活都強于左腦頂葉。研究者認為這些結(jié)果有助于了解兒童到成人腦激活和認知發(fā)展的變化。
　　事件相關(guān)電位(event-relatedpotential，ERP)是一種通過疊加提取出由刺激誘發(fā)的腦電位的技術(shù)，它的主要優(yōu)點是具有很高的時間分辨率，能夠與具有較高空間分辨率的fMRI技術(shù)互補。然而心理旋轉(zhuǎn)中性別差異的ERP研究很少，據(jù)我們所知只有對二維旋轉(zhuǎn)任務(wù)中ERP性別差異的研究。如Desrocher等人在1995年用字母和PMA圖形作為刺激材料探討了心理旋轉(zhuǎn)任務(wù)中ERP結(jié)果的性別差異，潛伏期結(jié)果表明，對于PMA圖形，角度差越小旋轉(zhuǎn)開始的越晚；對于字母，角度差越大旋轉(zhuǎn)開始的越晚；女性對刺激的辨識開始的更早一點。波幅結(jié)果表明腦前部皮層參與了字母的辨識，右腦枕葉后部參與了PMA圖形的辨識，與之前關(guān)于左右半腦、電極和角度的影響結(jié)果一致；女性在辨識后期和旋轉(zhuǎn)前期正波的波幅更大。在最近的一項研究中，Gootjes等人進行了一項二維心理旋轉(zhuǎn)任務(wù)中性別差異的ERP研究，他們發(fā)現(xiàn)一個早期成分(130～400ms)和一個晚期成分(400～700ms)與任務(wù)相關(guān)。對于經(jīng)典的與旋轉(zhuǎn)本身相關(guān)的晚成分，男性要比女性大約早出現(xiàn)100 ms，行為數(shù)據(jù)結(jié)果表明，男性的反應(yīng)時大約比女性短100 ms，這些結(jié)果說明男性的旋轉(zhuǎn)過程要比女性開始的早。另外發(fā)現(xiàn)男性比女性更側(cè)重于右腦，作者認為這可能是因為男性在心理旋轉(zhuǎn)中使用了整體的策略。
　　以上研究的結(jié)果表明，在心理旋轉(zhuǎn)過程中男性和女性有不同的神經(jīng)電生理特征。
　　
　　5　總結(jié)及展望
　　
　　認知的很多方面都存在性別差異，如男性的數(shù)學(xué)和空間認知能力往往強于女性，而女性的語言認知能力往往強于男性。心理旋轉(zhuǎn)是空間認知的一個重要方面，這類任務(wù)中的性別差異更具有普遍性。與心理旋轉(zhuǎn)任務(wù)中的性別差異有關(guān)的因素有很多，包括生理因素，如：性激素、大腦的大�。哼�有社會、環(huán)境、大腦功能的偏側(cè)化、性取向等因素。還有人認為任務(wù)過程中男性和女性分別采用了整體旋轉(zhuǎn)和局部旋轉(zhuǎn)的策略是主要原因。
　　fMRI和EEG／ERP的研究結(jié)果表明，心理旋轉(zhuǎn)任務(wù)中的神經(jīng)機制存在性別差異，而且部分研究具有相似的結(jié)論。如fMRI和ERP研究結(jié)果都表明，男性和女性可能在心理旋轉(zhuǎn)任務(wù)中采用了不同的策略導(dǎo)致神經(jīng)機制的不同。經(jīng)典的三維旋轉(zhuǎn)任務(wù)中的性別差異更具有普遍性，但是用ERP技術(shù)對三維旋轉(zhuǎn)中的性別差異進行的研究還很少，因此進一步探討三維旋轉(zhuǎn)中ERP的性別差異將是很有意義的工作。
　　迄今為止，用腦成像技術(shù)對心理旋轉(zhuǎn)中性別差異進行的研究中，絕大部分用的都是融合了幾個過程(辨識刺激的感知過程；心理旋轉(zhuǎn)；判斷兩個圖形相同還是互為鏡像；做出反應(yīng))的任務(wù)范式，這使得我們不能明確地知道性別差異究竟發(fā)生在了具體哪一個過程。而最近的一項研究中，Lamm等人用fMRI對一種全新的，把各認知過程分離開的旋轉(zhuǎn)任務(wù)下的腦激活進行了研究，得到了很有意義的結(jié)果，但是他們并沒有進一步分析性別差異。我們相信，如果利用這種新的任務(wù)范式來研究性別差異將會得到很有價值的結(jié)果。
　　在腦成像研究中同時考慮其他因素會得到更全面的結(jié)果。如Schoning等人研究表明，處于不同生理周期的被試在心理旋轉(zhuǎn)任務(wù)下的腦激活也不同。因此綜合多種因素進行研究會得到更加令人信服的結(jié)果。另外，在認知任務(wù)中同時采集fMRI和ERP數(shù)據(jù)是近年來較熱的研究方法，因為這樣的結(jié)果同時具有fMRI技術(shù)中較高的空間分辨率和ERP技術(shù)中較高的時間分辨率。我們認為同時使用fMRI技術(shù)和ERP技術(shù)對心理旋轉(zhuǎn)中的性別差異進行研究具有很好的前景。
　　總之，盡管人們通過大量的研究得到了豐富的結(jié)果，利用先進的ERP、fMRI等神經(jīng)影像技術(shù)并綜合其他研究手段進一步探討心理旋轉(zhuǎn)中的性別差異還是一項具有挑戰(zhàn)性的工作。

相關(guān)熱詞搜索：旋轉(zhuǎn) 差異 性別 心理旋轉(zhuǎn)中的性別差異 性別差異心理 性心理性別差異