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英涓霖汲
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1 第 34 卷第 4 期西南大学学报 ( 自然科学版 ) 2012 年 4 月 Vol.34 No.4 JournalofSouthwestUniversity (NaturalScienceEdition) Apr 文章编号 : (2012) Simon 效应源于反应选择阶段 : 1 基于知觉负荷对 Simon 效应的影响王力, 张明亮, 张栎文, 陈安涛 1. 西南大学心理学院, 重庆 ;2. 认知与人格教育部重点实验室, 重庆摘要 : 将 Simon 任务与知觉负荷任务的视觉搜索范式相结合, 通过比较高低负荷条件下 Simon 效应的大小, 探讨 Simon 效应的产生是否与刺激鉴别阶段有关. 实验一的刺激为颜色, 实验二的刺激为字母. 两个实验的结果均显示, 高负荷条件和低负荷条件下的 Simon 效应差异并不显著, 表明 Simon 效应的产生与刺激鉴别阶段的加工无关, 同时也说明无关刺激位置的编码是自动激活的. 关键词 :Simon 效应 ; 双通道理论 ; 知觉负荷理论 ; 自动激活 ; 工作记忆中图分类号 :B842.1 文献标志码 :A Simon 效应 (Simonefect) 最早由 Simon 和 Smal [1] 发现, 是指刺激呈现的空间位置与反应的空间位置 [2] 在同侧 ( 一致条件 ) 较之在对侧 ( 不一致条件 ) 个体反应更快正确率更高.Simon 任务中, 要求被试对非空间属性的刺激做出空间反应 ( 比如, 红色按左键, 绿色按右键 ), 刺激呈现的位置与任务无关.Hedge 和 Marsh [3] 于 1975 年把该现象正式命名为 Simon 效应.Simon 和 Rudel [4] 认为 Simon 效应是由对刺激源反 [3] 应的自然趋势所产生的. 然而, 反转 Simon 效应的产生说明这种解释不合理, 但是其强调 Simon 效应产生源于刺激位置的自动编码. 此外, 有研究者把 Simon 效应的产生归因于刺激呈现与控制一致性的混淆 [5], 或者把 Simon 效应当成 Stroop 效应的空间变量 [6], 或者认为 Simon 效应的冲突来自于直接通道和 [7-9] [10] 间接通道间的相互影响, 或者认为 Simon 效应产生于刺激编码和反应编码的交互作用. 这些解释基本可以分为两类, 一类认为 Simon 效应产生于刺激鉴别阶段, 另一类认为 Simon 效应源于反应选择阶段. Hasbroucq 和 Guiard [6] 的研究是支持 Simon 效应产生于刺激鉴别阶段的典型代表. 他们认为 Simon 效应 [11] 是 Stroop 效应的一种变式, 源于刺激鉴别阶段的相关维度和无关维度的冲突. 该观点也得到了电生理 [12-13] 数据的支持, 发现当刺激位置和反应位置一致时 P300 的潜伏期要短于不一致条件下的潜伏期. 尽管 [7,10,12,14-15] 如此, 大多数研究者还是支持 Simon 效应产生于反应选择阶段的观点. 其中, 最广为接受的是双通道模型 (dual-routemodel) [7,9,16-19], 该模型包含受控 ( 间接 ) 通路和自动 ( 直接 ) 通路. 在受控 ( 间接 ) 通路中, 相关的刺激属性通过短时联结激活任务所要求的反应, 在自动 ( 直接 ) 通路中, 无关的刺激位置通过长时联结自动激活与该位置一致的反应. 若这两条通路中激活的反应一致, 则会加快反应, 若不一致则会产生冲突进而延迟反应. [20] 然而, 近来 Simon 效应的产生与刺激鉴别加工有关的观点再次受到追捧. 最新研究认为 Simon 效应不仅由受控通路和自动通路的冲突决定, 而且受刺激鉴别阶段的空间编码对刺激鉴别易化的影响. 他们认为 Simon 效应的产生来源于两个方面 : 一是空间编码到反应编码的自动激活, 若激活的反应和任务所要 1 收稿日期 : 基金项目 : 国家自然科学基金资助项目 ( ). 作者简介 : 王力 (1986 ), 女, 湖北枣阳人, 硕士研究生, 主要从事注意与认知控制的研究. 通信作者 : 陈安涛, 教授.

认知与人格教育部重点实验室, 重庆 400715 摘要 : 将 Simon 任务与知觉负荷任务的视觉搜索范式相结合, 通过比较高低负荷条件下 Simon 效应的大小, 探讨 Simon 效应的产生是否与刺激鉴别阶段有关.

2 第 4 期王力, 等 :Simon 效应源于反应选择阶段 : 基于知觉负荷对 Simon 效应的影响 147 求反应一致则加快反应, 否则产生冲突而延迟反应 ; 一是空间编码到非空间编码的自动激活, 若自动激活的非空间编码正是所呈现刺激的编码则会加快该刺激的鉴别加工. 为了证明 Simon 效应部分源于空间编码对刺激鉴别的易化, 他们将实验分为两个阶段 : 第一阶段为刺激和空间反应联结任务, 目的是让任务要求相关的非空间编码与空间编码建立联结 ; 第二个阶段为语义决策任务测试, 此时让被试判断呈现在注视点左边或右边的刺激是词还是非词. 结果发现, 当刺激的位置和第一阶段该刺激所要求的反应位置一致时, 反应更快. 据此, 他们认为 Simon 效应的产生与刺激鉴别加工过程有关. 但是,Simon 效应的产生的确和刺激鉴别阶段的加工有关吗? 如果 Simon 效应的产生涉及到刺激鉴别阶段的加工, 那么当采取适当任务来干扰 Simon 任务刺激鉴别阶段的加工时,Simon 效应应该会受到影 [21] 响. 在已有的研究范式中, 知觉负荷任务是影响知觉阶段加工 ( 即刺激鉴别阶段 ) 的最佳工具. 虽然 Chen [22] [23] 认为当相关刺激和分心物都属于同一客体时知觉负荷理论并不适用, 但是陈雪飞等人发现当采 [21,24] 用视觉搜索范式来排除注意集中这一因素时, 知觉负载理论对该类型的刺激同样适用. 知觉负荷理论认为当前任务知觉负荷量的高低决定了注意资源的分配. 在高知觉负荷下, 相关刺激的加工耗尽了当前的知觉资源, 无关刺激就不会得到知觉加工, 导致无关刺激对相关刺激的干扰减小 ; 在低知觉负荷下, 相关的刺激没有耗尽当前的知觉资源, 剩余的资源会自动溢出, 干扰刺激就会得到完整知觉加工, 从而对相关刺激造成干扰. 因此, 通过操作 Simon 任务中知觉负荷量的高低, 我们可以观察到 Simon 效应在刺激鉴别阶段受到影响时的大小变化. 如果 Simon 效应的产生与刺激鉴别加工有关, 那么相对于低负荷条件, 在高负荷条件下我们应该可以观察到减小的 Simon 效应 ; 然而, 如果 Simon 效应的产生仅与反应选择加工的过程有关, 那么这两组 Simon 效应的大小应该没有显著差异. 在本研究中, 我们采用知觉负荷任务的视觉搜索范式来探究以上假设. 实验一中, 相关刺激为颜色, 通过改变颜色种类来控制知觉负荷量的高低 ; 实验二中, 为了排除实验一中相关刺激加工深度较低的影响, 相关刺激换成字母, 通过改变不同字母个数来操控知觉负荷量的高低. 1 实验一颜色知觉负荷对 Simon 效应的影响 1.1 被试 25 名大学生自愿参加本次实验, 其中男生 8 名, 女生 17 名, 平均年龄为 22 岁, 均为右利手. 所有被试均报告视力正常或矫正正常, 无色盲色弱. 所有参加实验的被试均得到一定的报酬. 1.2 材料和仪器采用计算机呈现刺激和键盘反应, 计算机配置如下 : 显示器为联想 LX-GJ556D,17 寸彩显, 分辨率为 , 颜色为真彩色, 刷新率为 85 Hz. 实验程序用 Eprime 编制运行, 刺激呈现时间反应时均由计算机自动记录. 被试距屏幕的距离约为 65cm, 屏幕背景为黑色. 实验材料是直径 1.2cm (1.1 ) 的 8 个有色小圆, 围成以屏幕中央为圆心直径 8.5cm (7.5 ) 的大圆. 整个实验共有 9 种颜色, 目标刺激为红色 (255,0,0) 绿色 (0,255,0), 在任意位置上出现 ; 黄色 (255,255,0) 粉红色 (255,0,255) 蓝色 (0,0,255) 青绿色 (0,255,255) 白色 (255,255,255) 紫色 (112,48,160) 浅橙色 (227, 108,10) 均为分心刺激. 1.3 实验设计采用 2( 负荷量 : 高和低 ) 2( 一致性 : 一致和不一致 ) 的被试内设计, 目标刺激为红色和绿色圆圈. 当 8 个小圆中有红色圆圈时, 要求被试用左手食指按 Q 键 ; 当 8 个小圆中有绿色圆圈时, 要求被试用左手食指按 P 键. 低负荷时, 除了目标刺激外, 其余 7 个小圆全为白色圆圈, 目标刺激在 8 个位置上随机出现 ; 高负荷时, 除了目标刺激外, 其余 7 个小圆为 7 种不同颜色的圆圈,8 种颜色在 8 个位置上随机出现. 1.4 实验程序实验开始后, 首先在屏幕中央出现 500~800ms 的注视点. 注视点消失后出现目标刺激, 直到被试反应为止. 被试做出按键反应后, 呈现 1000ms 的空屏, 紧接着开始下一个试次. 正式实验开始前练习 20 个试次, 正式实验共有 512 个试次, 高低负荷各半, 一致和不一致的试次数和出现在每个位置的几率均相等. 正式实验过程中共有三个阶段的休息, 每完成 128 个试次, 休息一次, 休息时间长短由被试自己控制.

为了证明 Simon 效应部分源于空间编码对刺激鉴别的易化, 他们将实验分为两个阶段 : 第一阶段为刺激和空间反应联结任务, 目的是让任务要求相关的非空间编码与空间编码建立联结 ; 第二个阶段为语义决策任务测试, 此时让被试

3 148 西南大学学报 ( 自然科学版 ) htp://xbbjb.swu.cn 第 34 卷 1.5 实验结果本实验和随后的实验, 均剔除 2 个标准差以外的反应时极端值及反应错误的试次. 另外, 考虑到传统 Simon 任务的范式, 仅对出现在水平位置的目标刺激进行数据分析. 对反应时进行 2( 一致性 ) 2( 负荷量 ) 重复测量方差分析, 一致性主效应显著,F(1,24)=51.81,p<0.001, 说明不一致条件下的反应时 (M = 566ms,SD=64ms) 明显长于一致条件下的反应时 (M=526ms,SD=61ms), 即存在 Simon 效应 ; 负荷量主效应显著 F(1,24)=248.98,p<0.001, 说明高负荷条件下的反应时 (M=605 ms,sd=72 ms) 明显的要慢于低负荷条件下的反应时 (M=487ms,SD=53ms); 两因素的交互作用不显著,F(1,24)=2.57, p>0.1, 说明负荷的高低并不影响 Simon 效应的产生 ( 图 1a). 该结果说明高知觉负荷并不会使 Simon 任务的冲突减小. 对正确率进行 2( 一致性 ) 2( 负荷量 ) 重复测量方差分析, 一致性主效应显著,F(1,24)=13.68,p< 0.05, 负荷量主效应不显著 F<1, 二者交互作用不显著,F<1( 图 1b). 图 1 颜色知觉负荷反应时 (a) 和正确率 (b) 结果 1.6 讨论实验结果表明,Simon 效应大小不受知觉负荷高低的影响, 据此, 我们推测在刺激鉴别加工过程中 Simon 任务并不存在相关刺激与无关刺激的冲突. 但是, 实验一的刺激材料为颜色, 被试在搜索目标刺激的过程中更可能采用知觉匹配的策略而不能对刺激进行深度加工, 这有可能削弱了高知觉负荷对当前任务的影响. 因此, 为了排除这一因素的影响, 实验二中实验材料置换成需要深度加工的字母. 2 实验二字母的知觉负荷对 Simon 效应的影响 2.1 被试 18 名大学生自愿参加本次实验, 其中男生 8 名, 女生 10 名, 平均年龄为 21 岁, 均为右利手. 所有被试均报告视力正常或矫正正常, 无色盲色弱. 所有参加实验的被试均得到一定的报酬. 2.2 实验仪器材料设计和程序与实验一基本相同, 不同之处在于实验材料为 0.3cm 0.5cm ( ) 的 9 个白色字母, 分别为 N, F, K, Z, W, H, X, M, V. 目标刺激为 N 和 F, 在 8 个位置上随机出现, 该 8 个位置构成直径 5.1cm(4.5 ) 的圆形. 高负荷条件下, 除目标刺激外, 其余字母随机出现在其余 7 个位置上 ; 低负荷条件下, 除目标刺激外, 其余 7 个位置均为字母 V. 当 8 个字母中有字母 N 时, 要求被试用右手食指按 P 键 ; 当 8 个字母中有字母 F 时, 要求被试用左手食指按 Q 键. 2.3 实验结果对反应时进行 2( 一致性 ) 2( 负荷量 ) 重复测量方差分析, 一致性主效应显著,F(1,17)=4.97,p< 0.05, 说明不一致条件下的反应时 (M=853ms,SD=155ms) 明显长于一致条件下的反应时 (M=824ms, SD=142ms), 即存在 Simon 效应 ; 负荷量主效应显著 F(1,17)=96.35,p<0.001, 说明高负荷条件下的反应时 (M=999ms,SD=202ms) 要显著慢于低负荷条件下的反应时 (M=678ms,SD=95ms); 两因素交互作用不显著,F<1, 说明负荷高低并不影响 Simon 效应的产生 ( 图 2a). 本实验再次说明高知觉负荷不会使 Simon 效应的冲突减小.

001, 说明不一致条件下的反应时 (M = 566ms,SD=64ms) 明显长于一致条件下的反应时 (M=526ms,SD=61ms), 即存在 Simon 效应 ; 负荷量主效应显著 F(1,24)=248.98,p<0.

4 第 4 期王力, 等 :Simon 效应源于反应选择阶段 : 基于知觉负荷对 Simon 效应的影响 149 对正确率进行 2( 一致性 ) 2( 负荷量 ) 的重复测量方差分析, 一致性主效应显著,F(1,17)=11.39,p< 0.05, 负荷量主效应不显著 F(1,17)=2.79,p>0.1, 二者的交互作用不显著,F<1( 图 2b). 图 2 字母知觉负荷反应时 ( 左 ) 和正确率 ( 右 ) 的结果 2.4 讨论实验二重复了实验一的结果, 再次证明知觉负荷高低不影响 Simon 效应的大小, 同时, 说明刺激材料的性质并不是关键因素, 关键还是取决于相关刺激和无关刺激产生冲突的阶段. 这再一次说明 Simon 任务冲突产生的核心场所不在刺激鉴别阶段. 3 讨论为了检验信息加工过程中 Simon 效应的产生是与刺激鉴别有关, 还是仅仅与反应选择有关, 我们将 Simon 任务与知觉负荷任务的视觉搜索范式相结合, 观察高低负荷条件下 Simon 效应的大小变化, 实验结果表明, 无论刺激为颜色还是字母,Simon 效应都不受知觉负荷量的影响, 说明 Simon 效应产生与刺激鉴 [14] 别阶段无关. 虽然前人通过改变反应启动刺激的特征与反应空间位置的关联性或者操纵反应线索合理 [15] 性已经反驳了 Hasbroucq 和 Guiard(1991) 关于 Simon 效应源于刺激鉴别加工的观点, 但是他们采用的是传统 Simon 任务的变式, 并不能反驳标准 Simon 效应部分源于刺激鉴别过程的观点. 相比之下, 我们所采用的视觉搜索范式能在保持传统 Simon 任务中相关刺激和无关位置的关系下来考察刺激鉴别加工过程 [25-26] 中是否会产生冲突. 根据知觉负荷理论可以推测 : 如果 Simon 效应部分源于刺激鉴别阶段的冲突, 那么在不一致条件下必定需要部分资源来加工与刺激相冲突的编码 ; 在资源相对匮乏的条件下, 为了更好地完成任务就会集中资源来加工相关刺激, 这就导致与其相冲突的编码加工较少或者得不到加工, 从而使 Simon 效应减小甚至消失. 然而, 与推测相反, 我们的实验结果表明负荷量高低并不会影响 Simon 效应的大小. 尽管前人将电生理指标 P300 的潜伏期作为 Simon 效应源于刺激鉴别加工冲突的直接证据 [12-13], 但是 [27-28] 近年来有关 P300 与刺激评估有关的观点受到挑战. 有研究说明 P300 并不能从反应相关的加工中区分出刺激加工. 另外, 在注意资源已经消耗了相当大程度的情况下 ( 高知觉负荷条件 )Simon 效应仍然会出现, 这暗示 [29] 刺激无关维度 ( 位置 ) 的加工不需要消耗注意资源, 证明刺激位置会自动激活. 然而, 关于编码完成后的 [7-8,16,18] 加工方式只能根据已有的研究结果进行推测, 双通道模型不仅支持刺激位置自动编码的观点, 并且认为该编码通过长时记忆会自动激活相应反应, 但是近来这一观点也遭到质疑. 有研究发现工作记忆会影响 Simon 效应的大小 [30-31], 并认为 Simon 效应源于空间位置的编码进入工作记忆中与表征反应的编码产生交互作用. 据此, 我们可以推测 Simon 效应的产生分为两个阶段 : 第一个阶段是刺激呈现时其位置自动激活了长时联结, 并从中提取相应的空间编码, 这一过程是自动完成的, 不需要工作记忆的参与 ; 第二个阶段是空间编码进入工作记忆, 与基于反应规则的短时联结相互作用, 并在不一致条件下产生冲突, 由此诱发了 Simon 效应. Metzker 和 Dreisbach [20] 认为 Simon 效应的冲突不仅来源于反应选择阶段, 而且源于刺激辨别阶段. 虽然他们设计的实验任务产生了冲突, 但是该冲突源于前一阶段建立联结所产生的编码间的干扰, 这与传统 Simon 任务中无关刺激和相关反应的冲突性质明显不同. 如果 Simon 效应部分来源于刺激鉴别阶段, 那

4 讨论实验二重复了实验一的结果, 再次证明知觉负荷高低不影响 Simon 效应的大小, 同时, 说明刺激材料的性质并不是关键因素, 关键还是取决于相关刺激和无关刺激产生冲突的阶段.

5 150 西南大学学报 ( 自然科学版 ) htp://xbbjb.swu.cn 第 34 卷么在高负荷条件下我们应该观察到减小的 Simon 效应. 然而, 实验一中高负荷条件 (47 ms) 下 Simon 效应要大于低负荷条件 (32ms), 实验二中, 由于任务难度的影响, 高负荷条件 (27ms) 下的 Simon 效应也仅比低负荷条件 (31ms) 小了 4ms. 此外, 即使指导语所要求的短时联结可以使 Simon 任务在刺激鉴别阶段产生冲突, 但是该联结强度会随着实验的进行由弱变强, 这种逐渐变化的联结与事先建立联结的影响效果可能不同. 所以, 以该实验结果来推测到传统 Simon 效应的机制还有待商榷. 因此, 我们认为 Simon 效应的冲突仅源于反应选择阶段. 参考文献 : [1] SIMONJR,SMALL A M JR.ProcessingAuditoryInformation:InterferencefromanIrrelevantCue [J].Journalof AppliedPsychology,1969,53(5): [2] CHEN Huiḻu,PROCTORR W.TheInfluenceofIrrelevantLocationInformationonPerformance:AReviewoftheSimonandSpatialStroopEfects[J].PsychonomicBuletinandReview,1995,2(2): [3] HEDGE A,MARSH N W.TheEfectofIrrelevantSpatialCorrespondencesonTwo-ChoiceResponse-Time[J].Acta Psychologica1975,39(6): [4] SIMONJR,RUDELLAP.AuditoryS-RCompatibility:theEfectofanIrrelevantCueonInformationProcessing[J]. JournalofAppliedPsychology,1967,51(3): [5] SIMONJR,SLYPE,VILAPAKKAM S.EfectofCompatibilityofSR MappingonReactionsTowardtheStimulus Source[J].ActaPsychologica,1981,47(1): [6] HASBROUCQ T,GUIARD Y.Stimulus-ResponseCompatibilityandtheSimonEfect:TowardaConceptualClarification [J].JournalofExperimentalPsychology:HumanPerceptionandPerformance,1991,17(1): [7] DEJONG R,LIANGCC,LAUBERE.ConditionalandUnconditionalAutomaticity:ADuaḻProcessModelofEfects ofspatialstimulus-responsecorrespondence[j].journalofexperimentalpsychology:humanperceptionandperformance,1994,20(4): [8] EIMER M,HOMMELB,PRINZW.S-RCompatibilityandResponseSelection[J].ActaPsychologica,1995,90: [9] KORNBLUM S.The WayIrrelevantDimensionsAreProcessedDependson WhatThey Overlap with:thecaseof StroopandSimoṉLikeStimuli[J].PsychologicalResearch,1994,56: [10]ANSORGE U,WUHRP.A Response-DiscriminationAccountoftheSimonEfect[J].JournalofExperimentalPsychology:HumanPerceptionandPerformance,2004,30(2): [11]STOFFELSEJ,VAN DER MOLEN M W,KEUSSPJ.AnAdditiveFactorsAnalysisoftheEfect(s)ofLocationCuesAssociatedwithAuditoryStimulionStagesofInformationProcessing[J].ActaPsychologica,1989,70(2): [12]LEUTHOLD H.TheSimonEfectinCognitiveElectrophysiology:A ShortReview [J].ActaPsychologica,2011, 136(2): [13]MELARA RD,WANG Hui-jun,VU KOPL,etal.AtentionalOriginsoftheSimonEfect:BehavioralandElectrophysiologicalEvidence[J].BrainResearch,2008,1215: [14]HOMMELB.Stimulus-ResponseCompatibilityandtheSimonEfect:TowardanEmpiricalClarification[J].Journalof ExperimentalPsychology:HumanPerceptionandPerformance,1995,21(4): [15]PROCTORR W,WANG H.EnhancementoftheSimonEfectbyResponse-LocationPrecues:EvaluationoftheStimulus-IdentificationAccount[J].ActaPsychologica,1997,95(3): [16]KORNBLUM S,HASBROUCQT,OSMAN A.DimensionalOverlap:CognitiveBasisforStimulus-ResponseCompatibility amodelandtaxonomy[j].psychologicalreview,1990,97(2): [17]KORNBLUM S,LEEJW.Stimulus-ResponseCompatibilitywithRelevantandIrrelevantStimulusDimensionsThatdo anddonotoverlapwiththeresponse[j].journalofexperimentalpsychology:humanperceptionandperformance, 1995,21(4): [18]ZHANG Huaẕhong,ZHANGJun,KORNBLUM S.AParalelDistributedProcessing ModelofStimulus-Stimulusand Stimulus-ResponseCompatibility[J].CognitivePsychology,1999,38(3): [19]ZORZIM,UMILTA C.AComputationalModeloftheSimonEfect[J].PsychologicalResearch,1995,58(3): [20]METZKER M,DREISBACH G.PrimingProcessesintheSimonTask:MoreEvidencefromtheLexicalDecisionTask forathirdrouteinthesimonefect[j].journalofexperimentalpsychology:humanperceptionandperformance,

此外, 即使指导语所要求的短时联结可以使 Simon 任务在刺激鉴别阶段产生冲突, 但是该联结强度会随着实验的进行由弱变强, 这种逐渐变化的联结与事先建立联结的影响效果可能不同.

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[23] 陈雪飞, 蒋军, 陈安涛. 支持负载理论的新证据基于斯特鲁普效应的研究 [J]. 西南大学学报 : 自然科学版,2011, 33(2):163-166. [24]LAVIE N.DistractedandConfused?:SelectiveAtentionUnderLoad [J].

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