汉字亚词汇正字法水平的RB及其神经机制

2018-10-25肖雪珍沈艳红周黎明王爱平

心理研究 2018年5期

肖雪珍沈艳红周黎明王爱平

（1北京师范大学心理学部，北京 100875；2北京师范大学应用实验心理北京市重点实验室，北京 100875；3北京师范大学心理学国家级实验教学示范中心，北京 100875；4安徽师范大学，芜湖 241002；5教育部考试中心，北京 100084）

1 前言

重复知盲（repetition blindness，RB）是指在RSVP（rapid serial visual representation）任务中，当刺激呈现时间窗口在117～250ms时，人们往往对刺激序列中重复出现的第二个刺激识别困难（Kanwisher， 1987）。

关于英文亚词汇水平的 RB，Kanwisher和Potter（1990）认为，一系列包含相同字母的单词是产生英文正字法水平RB现象的必要条件。Chialant＆Caramazza（1997）发现，相似单词和重复单词的RB机制有差异。Morris和 Harris（2009）用相似性抑制（similarity inhibition）解释两个单词中重复字母所处位置影响RB的原因，且RB强弱取决于未被抑制的字母重组单词的难易程度。关于汉字的RB研究也证实，不仅在字和词水平存在RB，而且在加工两个相似汉字时也存在RB （黄建辉，陈焕之，1997；刘皓明，2005；王爱平，张厚粲，2004；夏依婷，冷英，陈燕，王纪妹，程晓荣，卢家楣，2012b；Yeh ＆ Li，2004）。武悦和王爱平（2015）发现，在汉字部件水平存在RB，当一个关键字为独体字（如“马”）且是另一个关键字（如“骑”）的部件时，第二个关键字为独体字时的RB要比为合体字时更强，这表明在汉字亚词汇水平存在RB。目前对汉字亚词汇水平RB的研究很少，但这对深入研究汉字加工早期阶段亚词汇单元有重要意义（肖雪珍，王爱平，2015；Yeh ＆ Li，2004）。

关于RB发生机制，标记个体化理论（token individuation theory）认为，视觉信息加工中包含着对刺激类型（type）和标记（token）两种信息的平行加工。RB产生的原因是当重复刺激R2出现时，类型节点能够再次被激活，但在一定时间内无法对R2标记个体化，导致识别失败，因此RB是一种在线知觉失败现象。该理论得到诸多研究支持（Bavelier，1994；Burt ＆ Jolley， 2017； Kawisher， 2001； Wong ＆Chen，2009；冷英，陈旭莲，2011；李程程，肖雪珍，王爱平，2016；刘皓明，2005；王爱平，张厚粲，2004，2006）。然而也有人认为，产生RB是因为提取阶段的记忆失败（Fagot＆ Pashler，1995；夏依婷，冷英，陈燕，王纪妹，程晓荣，卢家楣，2012a，2012b）。Morris和Harris（2009）从神经生理的能量角度提出了竞争理论（competition theory），认为重复的R2与其它刺激相比，在意识通达竞争中处于劣势地位而出现RB，这种竞争失败可以出现在知觉识别阶段，也可以出现在记忆提取阶段。

关于RB的ERP研究，Schendan，Kanwisher和Kutas（1997）发现，在3个英文单词序列的非重复条件下未识别R2比识别R2在400ms诱发一个更正的波，而在重复识别条件下在200ms诱发更正的波。 Koivisto 和 Revonsuo（2003，2010）发现，刺激进入意识后会在大脑枕-颞联合区诱发一个较大的负波——视觉意识负波（visual awareness negativity，VAN），VAN一般出现在关键刺激呈现后的100～150ms阶段。 Koivisto 和 Revonsuo（2008）还发现，在重复条件下正确识别R2比未识别R2在100～350ms时段产生一个更大的VAN，这表明RB出现在早期知觉阶段。郭亚桥等人（2008）对汉字RB的研究发现，在200～300ms时段，产生RB的序列刺激比重复判断正确的序列刺激产生更负的波。

综上，目前关于汉字RB的ERP成分还未有一致结果。汉语加工中RB的ERP成分有什么特点？汉字词汇与亚词汇正字法水平的RB发生机制以及神经机制是否相同？这些问题仍未解决。本研究根据汉字部件特点，采用ERP技术考察汉字词汇和亚词汇正字法水平的RB，以揭示RB的发生阶段和脑神经机制。

2 实验1

2.1 实验目的

根据汉字部件结构特点，考察亚词汇正字法水平的RB及部件位置对RB的影响。

2.2 实验方法

2.2.1 被试

31名大学生参加实验，其中男生11人，女生20人，年龄19～25岁，裸眼视力或矫正视力正常，汉语为母语，实验后均获得报酬。

2.2.2 实验设计

采用单因素三水平被试内设计，自变量为关键词R1和R2的重复性：左部件重复、右部件重复和非重复；因变量为R1和R2的正确报告率。数据采用SPSS17.0统计分析。

2.2.3 实验材料

从《现代汉语频率词典》（1986）选取540个高频汉字，分配如下：108个左、右结构汉字为R2；左、右部件与R2重复的汉字各108个为R1；与R2字形和语音均不同的汉字各108个作为非重复条件中的R1和间隔词W。每个试次由R1、W、R2组成三个汉字序列。左、右部件重复和非重复三种条件的R1采用拉丁方配出3套实验材料，31名被试随机分成3组（分别为10、10、11人），每组完成一套实验材料，共108个试次（见表1）。

表1 三种实验条件的材料举例

三种实验条件中R1的词频和笔画数（见表2）均无显著差异，Fmax＝1.18，p＞0.05；间隔词 W 与 R1 和R2的语音和字形均不同，且与R1和R2不构成有语义的词语。

表2 三种实验条件下R1与R2的平均频率、笔画数及重复笔画数

2.2.4 实验仪器与程序

采用IBM兼容机，配有HP17英寸CRT彩色显示器，分辨率1024×768像素，刷新频率60HZ。实验采用DMDX软件编程实现，刺激材料为28号黑色宋体，背景为浅灰色（RGB：217，217，217），每条试次以 RSVP方式呈现，每个刺激呈现时间为117ms（见图1）。

实验程序：被试端坐在屏幕前60cm处，视角0.10，阅读指导语后按空格键先开始练习，然后进行正式实验。首先在屏幕中间呈现注视点“+”500ms，接着在相同位置依次呈现每个刺激，最后呈现“？”，要求被试立刻将看到的汉字按呈现顺序全部报告，同时采用索尼录音笔记录被试报告的全部内容，然后按空格键做下个试次，直至完成全部实验。实验结束之后，主试依次听取每个被试的全部报告，对照汉字序列的正确答案作出正确或者错误的判断，最后统计出R1和R2的正确报告率。

图1 一个试次的流程

2.3 实验结果与讨论

按 Luo 和 Caramazza（1996）的记分方法，R1 和R2均报告正确作为判断RB的标准，删除非重复条件中正确率低于50%的2人，29人在三种条件下R1和R2的正确报告率见表3。方差分析结果显示：重复性主效应显著，F （2，56）＝71.23，p＜0.01，η2＝0.72；事后检验发现，非重复条件显著高于左、右部件重复条件，MD＝0.23，p＜0.01；MD＝0.28，p＜0.01，左部件重复显著高于右部件重复条件，MD＝0.06，p＜0.05。

表3 R1和R2正确报告率的平均值和标准差（N＝29）

结果表明，左、右部件重复条件均出现RB。尽管R1与R2左、右部件重叠笔画数一致，但右部件重复的RB显著强于左部件，这与以往英文单词和汉字亚词汇水平的RB结果一致（Chen＆Yeh，2015； Morris ＆ Harris， 2000； Yeh ＆ Li， 2004；刘皓明，2005）。它表明在亚词汇水平RB不受语言类型的影响，在表意和表音文字上均会出现。

3 实验2

3.1 实验目的

采用ERP技术探究在汉字词汇和亚词汇正字法水平RB的神经机制。

3.2 实验方法

3.2.1 被试

选取大学生16人，其中男生4人，女生12人，年龄19-22岁，均为右利手，视力或矫正视力正常，实验后获得报酬。

3.2.2 实验设计

采用单因素三水平被试内设计，自变量：R1和R2完全重复、部件重复和非重复三个水平。因变量为判断汉字个数的正确率和反应过程的EEG。

3.2.3 实验材料

选取94对左、右位置包含相同部件的汉字作为R1和R2，为防止被试在判断任务中出现判断定势，分为2组，每组47对；再选取94个与之不同的间隔字W，共配成3套材料：部件重复（呈现两次，顺序互换，共 2×47×2＝188 试次）；完全重复（R1 和 R2 呈现两次，共2×94＝188试次）和非重复组（由W分别与R1和R2组成，共2×94＝188试次），每人共完成564试次。

R1和W的词频和笔画数（见表4）均无显著差异，Fmax＝0.59，ps＞0.05，要求同实验 1。

表4 R1和W的词频和重复笔画数

3.2.4 实验仪器和实验程序

实验仪器同实验1。每个试次由2个汉字和4个符号组成，呈现时间为85ms（见图2），以RSVP范式呈现，通过E-prime实现。预实验测试表明在85ms呈现时间内，对汉字可以进行识别。实验过程同实验1，被试任务为当看到“？”后立即判断每条试次中出现的汉字个数并按相应的数字键，包括两个相同字，若在2000ms内未做反应，则自动进入下个试次。

图2 一个试次流程

3.2.5 EEG 记录

采用NeuroScan SynAmps2型放大器采集数据，使用国际10-20系统扩展的64导电极帽记录脑电，以双侧乳突连线为参考；将前额接地，使用左眼上下电极记录垂直眼电（VEOG），左右眼外约1厘米处两电极记录水平眼电（HEOG）；头皮电阻降至5kΩ 以下，脑电记录滤波带宽 0.05～100Hz，采样频率1000Hz。

3.2.6 数据分析

去除眨眼、心电、肌电等伪迹，剔除±100μV范围外的伪迹波幅，采用30Hz低通滤波以及0.01Hz高通滤波（24dB／oct）。以关键字R2呈现前200ms为基线，呈现后400ms为分析时程，将不同条件的EEG分别叠加平均（Koivisto＆ Revonsuo，2008）。按实验设计，在离线分析时分别叠加四种类型的EEG：（1）完全重复条件下反应正确（identical right，IR）；（2）完全重复条件下反应错误（identical wrong，IW）；（3）部件重复条件下反应正确（radical right，RR）；（4）非重复条件下反应正确（different right，DR）。每种平均叠加次数大于30次，低于30次的类型忽略。

据相关研究（Koivisto＆ Revonsuo，2008；郭亚桥，邱江，王丽丽，王德路，张庆林，2008）和总平均图，分析4个时间窗口的平均波幅：100～150ms、200 ～250ms、250 ～300ms 和 300 ～400ms 和P3、P4、P7、P8、O1 和 O2 六个电极，实验设计为 2（左、右半球）×4（IR、IW、RR、DR 反应类型）×4（额区、顶区、后颞、枕区）被试内设计。

3.3 结果分析

3.3.1 行为数据分析

三种重复条件的描述统计（见表5）和重复测量方差分析结果表明，重复性主效应差异显著：F（2，34）＝30.62，p＜0.01，η2＝0.81；事后检验：非重复条件的正确率显著高于部件重复和完全重复条件：MD＝0.09，p＜0.01；MD＝0.43，p＜0.01；且部件重复条件的正确率显著高于完全重复条件，MD＝0.34，p＜0.01。这表明在部件重复和完全重复条件均存在RB，但前者的RB强度显著弱于后者（见表5），说明RB发生在部件水平，但左、右部件重复之间无差异，其原因在后面讨论。在非重复条件下报告率为96%也进一步表明实验时间85ms设定对于汉字的判断处于一个阈上水平。

表5 三种实验条件下的平均反应正确率M和标准差SD（N＝16）

3.3.2 脑电数据分析

各时间窗口的脑电数据（见图3）方差分析表明，在 100～150ms，半球主效应显著，F（1，15）＝5.96，p＜0.05，η2＝0.30，左半球的平均波幅比右半球更正；反应类型主效应显著，F （3，45）＝4.95，p＜0.05，η2＝0.55，IR条件比其它三种条件诱发更负的波，MD＝-0.84，p＜0.01 （RR）；MD＝-1.19，p＜0.01（IW）；MD＝-0.80，p＜0.01（DR）。

在 150～200ms，反应类型主效应显著，F（3，45）＝3.38，p＜0.05，η2＝0.18，IR 比 RR 和 IW 条件诱发更负的波：MD＝-0.70，p＜0.05 （RR）；MD＝-0.85，p＜0.05（IW）。半球与脑区交互作用显著：F（3，45）＝3.37，p＜0.05，η2＝0.18。简单效应分析表明，额区在右半球比左半球诱发更负的波幅，MD＝-0.73，p＜0.05。

在 200～250ms，脑区主效应显著，F（3，45）＝2.75，p＜0.05，η2＝0.16；后颞区比顶、枕区产生更正的波幅，MD＝2.1，p＜0.01 （顶区）；MD＝1.2，p＜0.01 （枕区）。

在250～300ms，各变量均无显著差异。

在 300～400ms，半球主效应边缘显著，F（1，15）＝4.35，p＝0.06，η2＝0.23，左半球平均波幅比右半球更正。

图3 四种类型的ERP总平均图

ERP结果表明，相比IW、RR和DR条件，IR在早期时间窗口100～150ms和 150～200ms诱发更大的负波，这与Koivistio和Revonsuo（2008）的视觉意识VAN的ERP成分结果一致，它表明对重复字R2的识别在工作记忆之前的知觉阶段就已发生，为RB是一种知觉现象提供了神经机制证据。再有，在100～150ms和 150～200ms，IR 比 RR条件引发更大的负波，二者在ERP成分上的差异表明虽然相似刺激和重复刺激均能出现RB，但二者的机制可能有所不同（Chialant ＆ Caramazza，1997）。然而，RR 与DR和IW条件的波幅则无显著差异，这可能是判断任务与口头报告任务采用的加工策略不同影响了RB （Schendan et al.， 1997；黄建辉，陈焕之，1997）。

4 综合讨论

4.1 亚词汇水平的RB

实验1结果表明，在加工两个部件相同音不同的汉字时存在RB。Kanwisher和 Potter（1990）对相似英文单词的RB解释是：（1）R2易被误认为是R1的重复字，不能对R2标记个体化而导致RB；（2）将单词中重复的字母串作为类型信息，RB发生在字母和单词水平之间。在实验1的部件重复条件下，被试通常会错报R2，但不会将R2误认为是R1的重复字。部件是汉字识别的重要单元，汉字部件可作为一种类型信息，在识别整个汉字中独立起作用。当识别R1后，部件作为识别R2的类型信息在短时间内无法实现个体化，导致识别R2失败，这说明RB出现在早期对汉字字形的知觉加工阶段。

4.2 不同部件位置的RB

尽管重复部件笔画数相同，但右部件重复条件的RB显著强于左部件，存在部件位置效应（Ding等，2004）。从汉字结构特点解释：据Harris＆ Morris（2000）的相似性抑制说，RB强度取决于人们根据那些未被抑制的字母去重构目标单词的难易程度。在部件重复条件下，由于加工R1和R2的重复部分失败，只能根据R2非重复部分对整字作出推断，当R1与R2左部件重复时（如“虾”与“虹”），可通过右部件“工”重构汉字，如错报为“江”；当R1与R2右部件重复时（如“砰”和“秤”），则通过左部件“禾”重构汉字，这相对右部件其选择范围更大，更难确定汉字。分析汉字结构，对左右结构的汉字，其右半部的作用比左半部更为重要（潘玉进，2000）。从任务因素分析，实验任务会影响RB，报告任务易使人偏向对刺激的语音编码（Bavelier，1994），故左右部件材料可能存在语音部件的偏向优势，使人们更依赖表达语音的声旁（右部件），通过语音非词典通路获得语音表征，因此导致右部件RB更强。虽然汉字加工中存在整体性效应（罗艳琳等，2010），但是亚词汇单元在整字通达中独立于整字而较早被激活，并影响汉字通达（Yeh＆ Li，2004）。部件水平的RB反映了部件在汉字加工中的不同作用。

4.3 RB的ERP负波成分和神经机制

实验2结果表明，在完全重复条件下，重复识别（IR）比重复错误（IW）在R2呈现后约100ms诱发了一个更负的波（VAN），这说明识别R2的生理反应出现较早。这种早期成分的差异表明，RB应出现在记忆加工之前的知觉阶段，这与Koivisto＆Revonsuo（2008）的结果一致。在 400～500ms和 500～600ms时段，IR也比其它类型诱发了一个更大的负波，表明在完全重复条件下识别R2需要更大的激活能量，这是由于加工R2时激活的总能量减弱而导致 RB（Koivistio ＆ Revonsuo，2008；Morris et al.，2009）。

在视觉信息加工中，背侧通路加工信息类型，腹侧通路加工标记信息（Milner＆ Goodale，1995）。Kanwisher（2001）认为，腹侧区提供视觉意识的信息加工内容，而腹侧区与前额-顶叶区的相互作用是该信息进入意识的必要条件。Coslett和 Lie（2008）发现，受损患者的颞-枕叶视觉加工信息与顶叶位置加工信息联结失败导致对刺激的识别失败，而后顶叶是对视觉信息个体化的重要脑区。实验2中顶区的负波差异在一定程度上支持背-腹侧通路对Token加工的解释，不同条件在顶区、后颞区和额区的激活差异为标记个体化理论提供了神经生理依据。

4.4 词汇和亚词汇水平RB的机制比较

实验2的行为结果表明，词汇水平（完全重复）的RB显著强于亚词汇水平（部件重复）。ERP结果显示，IR条件在多个时间窗口引发的负波均显著大于RR条件。究其原因，无论英文还是中文均为字母（部件）重复条件的RB显著弱于完全重复条件，这表明 “盲”现象不是发生在词汇水平，而是发生在低于词汇的笔画或部件水平（Kanwisher＆ Potter，1990；刘皓明，2005；王爱平，张厚粲，2004）。

视觉意识通常伴随着与注意相关的顶区和额区的激活（Beck， Rees，Frith，＆ Lavie，2001），即RB与选择性注意和注意资源分配有关（冷英，卢家楣，金丽，潘发达，陈燕，沈永江，2014）。而在不同条件下顶区、后颞区和额区的激活表明在判断任务产生的RB与注意紧密相关。在实验2的部件重复条件下被试可能并非完整识别R1和R2，而是采取与报告任务不同的策略，把更多注意资源用于探测不同刺激之间的差异，通过差异判断是两个汉字。在RR、DR和IW条件下，被试在判断任务中可选择捕捉或者注意汉字差异的策略，导致这三种条件ERP成分无显著差异，但在完全重复条件未采用这种策略，致使IR与DR、IW条件差异显著，因此，被试任务及采取的策略和注意不同，使完全重复与部件重复条件的RB存在差异。