SNARC效应的理论模型述评

樊 倩，孔 风

（1.延安大学教育科学学院，陕西延安716000；2.北京师范大学脑与认知科学研究所，北京100088）

一、引言

数字是我们生活中必不可少的一部分，我们不仅从中获取了事物大小和多少等信息，而且有效地提取出事物的空间信息。很多数学家和物理学家（如爱因斯坦）也强调数字空间联系在他们思维中的重要性。而且学校教育中具有较强空间想象力和空间思维能力的儿童往往能取得较好的数学成绩。

因此，本文主要介绍了关于这一效应的理论模型的最新进展，并在此基础上提出一个整合的双编码模型，最后对未来的研究进行了展望。

二、SNARC效应的理论模型

1、心理数字线模型

人们在对数字进行加工时，往往倾向于在左侧表征小数，在右侧表征大数。数字在人们头脑内部的表征似乎是根据一条假定的线，按递增的方式从左到右依次排列，这条线就称作心理数字线（mentalnumberline,简称MNL）。Dehaene等人的研究有力地支持了MNL模型，研究发现人们在对数字做奇偶判断时，头脑中的数量信息会被自动激活[1]。在心理数字线模型当中，数字空间和物理空间具有某种内在对应关系，比如对小数的表征会激活物理空间方位的左侧，而对大数的表征会激活物理空间方位的右侧。

MNL模型强调文化因素的重要作用，认为阅读和书写习惯与空间数字联合效应有密切的关系，这一论断得到了相关研究的支持。一方面，不同文化背景下的个体所表现出SNARC效应有所不同，比如具有从右到左阅读和书写习惯的伊朗被试会表现出反转的SNARC效应，但是如果伊朗被试进入到有着传统阅读和书写习惯的法国，他们身上所表现出的从左到右的SNARC效应会随着时间的推移而增强[1]。另一方面，受教育程度也会影响SNARC效应的反应倾向，Zebian(2005)的研究发现，母语非阿拉伯语的阿语学习者表现出反转的SNARC效应，而母语是阿拉伯语的英语学习者则表现出相对较弱的反转的SNARC效应[7]。此外来自儿童数字与空间认知发展的研究也支持这一论断，Galen-Stern和Reitsma(2008)的研究发现，在7岁儿童身上已经开启了SNARC效应，但要到9岁时儿童才能自动使用这种认知操作[8]。这说明数字空间表征的出现是以获得适当的阅读和书写技巧为前提。

MNL模型将数字以视觉空间表象的形式进行编码和存储，但由于SNARC效应极易受到表象策略的影响，如B chtold等人的研究结果发现，当被试把数字看成是直尺上的刻度时，将表现出标准的SNARC效应，但是当让被试把数字看成是钟表上的时刻时，SNARC效应将发生反转[9]。这在一定程度上反映了心理数字线模型的不稳定性，为了更进一步揭示SNARC效应的机制，有研究者提出极性一致模型与双路径模型。

2、极性一致模型

极性一致模型 (polaritycorrespondencemodel)是由Proctor和Cho(2006)提出的。该模型认为对于左-右反应得到的SNARC效应，左和小则是负性维度，右和大是正性维度。SNARC效应的产生正是由于刺激与反应的极性发生了重叠，极性一致将促使被试做出更快地反应。Santens和Gevers(2008)的研究结果为这一理论模型提供了强有力的证据，实验中，研究者要求被试将一系列数字与5进行比较并做出“远或近”的按键反应，结果表明，尽管在心理数字线上4和6更接近5，但被试对位于左侧的小数1和4做出近判断的反应更快，而对位于右侧的大数6和9做出远判断的反应更快[10]。

如果SNARC效应遵循数字沿水平维度的编码，那么在竖直维度下将不会表现出SNARC效应；但如果SNARC效应遵循数字按照不同极性一致来编码，那么在竖直空间维度下则会表现出SNARC效应。Ito和Hatta的研究证实了这一点，实验由日本的被试完成，实验任务是对一系列数字进行奇偶判断，结果发现，竖直维度上表现出从下到上的SNARC效应，这有悖于日本人的阅读和书写习惯[11]，而在竖直维度上毫无经验的西方被试却表现出标准的SNARC效应。这也在某种程度上推翻了阅读和书写习惯直接影响SNARC效应的反应类型。

3、双路径模型

双路径模型(dual-routemodel)曾用于解释西蒙效应，西蒙效应是一种典型的刺激与反应一致性效应，对于左侧呈现的物体，左手的反应快于右手，对于右侧呈现的物体，右手的反应快于左手。Gevers等人认为西蒙效应与SNARC效应非常相似，并将这两种效应进行了类比，即Simon效应是对外显空间信息的激活，而SNARC效应是对内隐空间信息的激活[12]。由此研究者们沿用双路径模型来解释SNARC效应。双路径模型认为数字大小能够通过不同的加工路径即条件和非条件路径的平行激活而促使数字大小与空间反应编码的联结并影响反应的速度和准确率。Guilherme等人(2008)的研究发现，双路径模型在很大程度上满足SNARC效应的假设，因此能够更好地对SNARC效应予以解释和说明。

这个模型弥补了极性一致模型的缺陷，在一定程度上解释了SNARC效应的大部分研究，但仍有部分研究不能解释。首先，这一模型强调反应区分，因此这无法解释无反应区分任务中的SNARC效应。其次，这一模型强调语义分类的作用，因此无法解释支持心理数字线模型的神经心理学研究（如数字对分任务）。最后，对于像星期、月份、音高等出现的类似SNARC效应，这一模型也没有涉及。

三、对其理论模型的总结及其双编码模型

纵观以上各解释，可以发现目前对SNARC效应并没有系统完善的理论。支持证据较多的是MNL模型和双路径模型，两者的主要差异在于：MNL模型须形象地将数字以空间表象的形式进行编码，即小数表征在左边，大数表征在右边；而双路径模型无须对数字进行表象编码，而是对数字进行语义分类，如大/小等。最近，Gevers等[13]认为心理数字线模型中SNARC效应是由于心理数字线上数字位置与空间反应位置的紧密关联产生的，故将其称为视觉空间编码理论。同时，他们认为极性一致模型和双路径模型都强调数字和空间维度间概念的相似性。因此，他们将这两种理论称为言语空间编码理论。

这里，笔者基于Gevers等人提出的视觉空间编码理论和言语空间编码理论提出一个整合的双编码理论。在这个理论中同样依赖于双路径结构，即数字大小仍通过不同的加工路径控制动作反应。在非条件路径中，首先要对数字进行语义分类编码，即大和小。然后大小分类代码能被传递到不同的空间编码区，包括抽象空间代码（如左/右）和数量（或表象）空间代码（即心理数字线）。同时，这些空间代码对应着不同的反应代码，抽象空间代码对应左/右反应代码，而数量空间代码则对应左/右外部物理空间。到底哪种编码方式被激活则取决于任务所需要的信息。在刺激探测任务中，对数字的简单知觉就可以引起空间注意的转移。由于任务中涉及到左/右外显视觉空间信息，因此这时激活的是视觉空间编码通路。

该理论与传统双路径模型的不同之处在于引进了数量空间编码理论，同时认为条件路径和非条件路径是相互作用的。这一理论对以上三种理论进行了优化。当然，该理论只是一个设想，是未来研究需要补充和继续考证的。

四、研究展望

SNARC效应作为数字认知的一部分，其研究结果已逐步向教学实践领域渗透，为实际教学提供帮助和理论指导。就现有的研究来看，还存在着几方面的争论和不足，建议后续研究可从这几方面进行改进：

首先，关于SNARC效应发生机制的研究。最近研究表明，序列刺激也可以引发SNARC效应[3][4]，这在某种程度上说明并非只有数字大小信息会起作用，因此，未来的研究应着力于解决这一问题，以期能够更深入地理解和解释数字空间表征的发生机制。

其次，关于SNARC效应的具身认知研究。几乎所有文化下的儿童都使用基于外部手指的数字表征，这种手动作和数字概念间的联系叫做手数认知。Fischer(2008)的研究发现手指计数习惯对数字与空间的联系有着重要影响。神经成像和电生理研究发现，手指和数字表征都激活了左侧角回，而且比较手指大小比判断手掌方向和区分手指颜色更多地激活与数字有关的顶内叶皮层[15][16]。这说明手指表征和数字表征不仅有机能联系，而且有共同的神经基础。

最后，加强理论研究成果的实际应用。手指与数字之间关系的研究是目前心理学研究的热点。有研究者认为手指计数可以很好解释SNARC效应的起源，更重要的是，通过幼儿手指动作训练可以改善幼儿数学成绩[17]。这说明手指表征有助于计算能力的提升。

[1] 徐晓东,刘昌.数字的空间表征[J].心理科学进展, 2006, 14(6): 851-858.

[2] 何清华.李鹤.董奇.数字与空间表征联结研究进展[J].北京师范大学学报(自然科学版), 2008,44 (3)：238-242.

[3] 杨金桥,张奇.SNARC 效应的研究及展望[J].心理科学, 2010, 33(3): 657-659.