颜色范畴知觉效应发生在大脑两半球：来自纳西族和汉族的证据*

谢书书 张积家 朱 君

颜色范畴知觉效应发生在大脑两半球：来自纳西族和汉族的证据

谢书书张积家朱 君

(集美大学师范学院, 厦门 361021) (中国人民大学心理学系、国家民委民族语言文化心理重点研究基地、教育部民族教育发展中心民族心理与教育重点研究基地, 北京 100872) (广东省轻工业高级技工学校, 广州 510310)

采用色环搜索单任务和双任务范式, 考察语言中区分蓝、绿的汉族和语言中蓝、绿混用的纳西族对蓝色和绿色的辨别是否存在颜色范畴知觉效应(Categorical perception, 以下简称为CP效应)。结果发现：(1)纳西族对蓝色和绿色的区分比汉族困难, 体现了语言的作用; (2)语言中蓝、绿混用的纳西族与语言中区分蓝、绿的汉族都出现显著的蓝绿CP效应; (3)两个民族被试的左视野的CP效应受到图形记忆次任务的显著干扰, 说明左视野的CP效应与右脑激活有关。整个研究表明, 颜色CP效应既存在普遍的知觉机制, 也存在语言驱动机制, 语言的作用存在直接效应。研究结果支持颜色词与颜色认知的相互作用理论。

颜色范畴知觉效应; 双侧化; Whorf假设; 纳西族; 汉族

1 引言

语言是否影响颜色知觉？对这一问题, 一直存在着普遍进化理论和Whorf假设的争论。普遍进化理论认为, 不同语言使用者的颜色认知以普遍的生理规律为基础, 不存在质的不同(Berlin & Kay, 1991; Boynton & Olson, 1990; Davies et al., 1991; Kay, 2002; Kay & Regier, 2003); Whorf假设的支持者认为, 语言影响使用者的颜色知觉和颜色分类, 甚至塑造其颜色知觉空间(Davidoff, Davies, & Roberson, 1999; Gilbert, Regier, Kay, & Ivry, 2006; Kay & Kempton, 1984; Levinson, 2000; Ozgen & Davies, 2002; Roberson & Davidoff, 2000)。近年来, 出现了第三种观点：颜色认知的普遍性和语言的影响并存, 普遍进化理论和Whorf假设的争论会割裂颜色认知的真正机制(Jameson, 2005; Kay & Regier, 2006; Regier, Kay, & Khetarpal, 2007; Regier & Xu, 2017; Lillo et al., 2018)。目前, 颜色范畴知觉效应(Categorical perception, 以下简称为颜色CP效应)是检验上述看法的重要证据来源之一。

颜色CP效应是指在色块间物理差异距离相同的前提下, 个体区分不同范畴色块比区分同一范畴色块更快、更加准确(Bornstein & Korda, 1984; Daoutis, Pilling, & Davies, 2006; Harnad, 1987; Regier, Kay, & Cook, 2005; Siok et al., 2009; Tan et al., 2008)。颜色CP效应是普遍的？还是由语言引起？Whorf假设的支持者认为, 语义范畴干预知觉进程, 是语言导致了CP效应。以下四方面的证据支持这一观点：(1)颜色CP效应具有左脑单侧化优势。只有当色块出现在右视野(左脑)时才出现CP效应, 支持语义范畴在范畴知觉中的作用(Franklin et al., 2008; Gilbert et al., 2006; Gilbert, Regier, Kay, & Ivry, 2008; Liu et al., 2010; Mo, Xu, Kay, & Tan, 2011; Regier & Kay, 2009; Roberson, Pak, & Hanley, 2008); (2) CP效应受言语干扰任务影响, 不受非言语干扰任务影响, 表明语言在CP效应中起重要作用(Davidoff, 2001; Roberson & Davidoff, 2000; Winawer et al., 2007; Winawer, Witthoft, Wu, & Boroditsky, 2003); (3) CP效应会随着语言启动刺激变化而变化, 也会因为短暂语言标签学习而变化, 说明颜色词的语义编码能够引起CP效应变化(Bao, 2015; Edwards, 2017; Folstein, Palmeri, van Gulick, & Gauthier, 2015; Goldstein, Davidoff, & Roberson, 2009; Maier, Glage, Hohlfeld, & Rahman, 2014; Ozgen & Davies, 2002; Zhong, Li, Huang, Li, & Mo, 2018; Zhou et al., 2010); (4) fMRI和ERP研究也证实语言在CP效应进程中的作用(Clifford, Holmes, Davies, & Franklin, 2010; Kwok et al., 2011; Liu et al., 2010; Mo et al., 2011; Tan et al., 2008; Thierry, Athanasopoulos, Wiggett, Dering, & Kuipers, 2009)。但是, 普遍进化理论的支持者提出了不同观点。他们认为, 颜色CP效应独立于语言, 是普遍存在的知觉现象, 证据如下：(1)有研究发现, 大脑两侧均存在CP效应(Brown, Lindsey, & Guckes, 2011; Fonteneau & Davidoff, 2007; Witzel & Gegenfurtner, 2013); (2)如果语言在CP效应中起决定性的作用, 就不应该在未学习语言的婴儿和动物身上发现CP效应。但是, 有研究者在未学习语言的婴幼儿和动物身上也发现了CP效应(Franklin, Clifford, Williamson, & Davies, 2005; Franklin & Davies, 2004; Franklin, Pilling, & Davies, 2005; Franklin, Wright, & Davies, 2009; Kay & Regier, 2006; Clifford, Franklin, Davies, & Holmes, 2009); (3)Holmes和Wolff (2012)采用有语言标签和无语言标签两种条件, 要求被试进行目标刺激的环形搜索任务, 发现有标签组和无标签组都出现显著的左脑单侧化优势的CP效应, 说明语言并非是CP效应左脑优势的主要原因。可见, 颜色CP效应是否呈现左脑单侧化, 这一单侧化的CP效应是否受言语任务干扰, 是考察颜色CP效应是否由语言驱动的关键证据。

跨文化研究也是检验CP效应是否由语言驱动的证据来源之一。多数CP效应的跨文化研究表明, 持不同语言的群体的颜色CP效应与语言中的范畴界定一致, 以此作为Whorf假设的有力证据。Winawer等人(2007)发现, 对亮蓝(goluboy)和暗蓝(siniy)做语言区分的俄罗斯人出现以此为范畴界限的CP效应, 这一效应受言语干扰任务影响, 不受空间干扰任务影响, 说明语言范畴确实影响颜色知觉。Cibelli, Xu, Austerweil, Griffiths和Regier (2016)研究英语和Berinmo语被试的颜色知觉和记忆, 由于英语被试和Berinmo语被试在语言上的颜色范畴界限不同, 根据两个民族的语言范畴以及实验所选色块在两个民族语言范畴中的位置, 预测了被试的判断准确率, 支持语言在CP效应中起决定性作用的看法。李杰等人(2018)采用行为实验和脑电研究, 考察蒙−汉双语者区分蒙古语中和色的CP效应, 发现汉语水平低的蒙−汉双语者比汉语水平高的蒙−汉双语者产生了更强的CP效应, 证明双语者习得的第二语言范畴可以改变双语者的母语范畴。但是, Franklin和Clifford等人(2005)以2~4岁正在习得颜色词汇的英语幼儿和Himba语幼儿为被试, 考察两组被试的CP效应是否等价。在Himba语中, 不区分蓝和绿, 颜色词范畴界限与英语不同。结果表明, 两种语言的幼儿均出现了蓝绿范畴的CP效应, 未出现跨语言的差异。研究者认为, 颜色CP效应具有普遍性。Goldstein等人(2009)重复了Franklin的实验, 只发现Himba语幼儿在蓝紫范畴的CP效应, 未发现在蓝绿范畴的CP效应。上述矛盾结果表明, 需要对颜色CP效应的机制做进一步研究。

如前所述, 在对语言中不区分蓝绿的Himba语幼儿的颜色知觉实验中, Franklin和Clifford等人(2005)发现了蓝绿范畴的CP效应, Goldstein等人(2009)却未发现蓝绿范畴的CP效应。纳西族人蓝绿混用, 是否会在颜色知觉任务中出现蓝绿范畴的CP效应？本研究与Franklin和Goldstein的研究采用不同实验范式, 通过色块搜索任务(Gilbert et al., 2006), 以纳西族人为被试, 以汉族人为参照, 考察纳西族人和汉族人在蓝绿范畴色块搜索任务中是否存在颜色CP效应, 以探讨语言对颜色CP效应的作用。研究拟解决三个问题：(1)语言中蓝绿混用的纳西族在蓝绿色环搜索任务中与语言中区分蓝绿的汉族是否都存在颜色CP效应？如果纳西族人不存在颜色CP效应, 说明CP效应与语言一致, 结果支持Whorf假设; (2)如果纳西族人存在颜色CP效应, 其CP效应是否呈现左脑单侧化？已有研究主要涉及有左脑优势的拼音语言讲话者, 认为只要CP效应出现在右脑(左视野), 便可以反证语言的作用。本研究涉及的汉字和纳西文字对脑区激活与拼音文字不同。已有研究表明, 汉字是意音文字, 加工汉字时需要激活右脑(Siok, Perfetti, Jin, & Tan, 2004; Tan et al., 2001; Tan, Laird, Li, & Fox, 2005; 羊彪, 许世彤, 区英琦, 1989), 纳西东巴文字属于靠近图画阶段的形意文字, 比汉字更具空间性和象形性, 应该更具有双脑优势(谢书书, 张积家, 2008, 2012)。考察这两个民族的颜色CP效应, 可能打破以往研究中认为的CP效应中语言作用只发生在左脑的逻辑; (3)采用Gilbert等人(2006)的范式, 在实验3中考察言语干扰任务和非言语干扰任务对色环搜索的影响。由于语言激活的脑区不同, 如果发现CP效应, 而且CP效应与空间干扰任务发生资源争夺, 便能够从另一个角度证实语言的作用。

2 实验1: 纳西族被试与汉族被试在色环搜索任务中的反应比较

2.1 方法

2.1.1 被试

汉族被试为大学本科生16名(男女各半), 年龄在19~26岁之间, 平均年龄为23.43岁, 母语为汉语普通话; 纳西族被试为云南省丽江市纳西族人16名, 男性8名, 女性8名, 年龄在17~38岁之间, 平均年龄为23.80岁, 母语为纳西语, 对纳西文字较熟悉(部分为东巴, 部分从事与东巴文字相关的工作), 只接受过小学水平的汉文化教育, 平时均以纳西语交流。被试均为右利手, 视力正常或矫正视力正常, 无色盲及色弱现象。

2.1.2 仪器

采用E-prime 2.0软件编程。用IBM 17英寸显示器呈现材料, 屏幕分辨率为1024×768像素。

2.1.3 材料

所使用色块参照Gilber等(2006)及Zhong等(2018)的研究, 如图1所示。选择G1(绿色)、G2(偏绿)、B1(偏蓝)、B2(蓝色)为实验材料。以孟塞尔颜色系统(Munsell Color System)标识色块分别为：G1(7.5G)、G2(7.5BG)、B1(2.5BG)、B2(2.5B)。以CIE系统标识色块, 4个色块的xyY值分别为：G1 = 0.256, 0.374, 73.5; G2 = 0.242, 0.342, 72.5; B1 = 0.228, 0.308, 76.8; B2 = 0.215, 0.275, 62.9。

图1 蓝绿搜索任务使用的颜色块

图2 蓝绿色环搜索任务的刺激样例

在计算机中将所选色块制作为像素为160×160颜色块, 每次选择两个色块制作成实验刺激, 样例如图2所示。任务是色环搜索, 要求被试在含有12个色块的圆环内找出1个与其它11个颜色不同的色块。在12个色块中, 11个是相同颜色(干扰刺激), 只有1个与其它颜色不同(目标刺激)。4个色块有6种目标刺激和干扰刺激的组合方式：(1)范畴内且色差为1级的组合有2个：蓝色/偏蓝色、绿色/偏绿色; (2)范畴间且色差为1级的组合有1个：偏蓝色/偏绿色; (3)范畴间且色差为2级的组合有2个：蓝色/偏绿色, 绿色/偏蓝色; (4)范畴间且色差为3级的组合有1个：蓝色/绿色。每个组合里两种颜色可以互为目标刺激和干扰刺激。即, 4个色块有12种组合。目标刺激在12个位置上各出现1次, 组成12×12共144个色环组合作为实验刺激。实验时, 144个刺激随机呈现。

实验还要考察“视野”这一自变量, 即考察当目标色块出现在色环左边和右边时的判断差异。为防止被试对色环左右两边进行平行扫描, 限制色环呈现时间。研究表明, 当刺激呈现时间在200 ms以内时, 双眼没有足够时间对图形进行水平扫描(Gilbert et al., 2006)。将色环呈现时间控制在200 ms, 以此来约束眼球运动, 保证左视野仅扫描色环的左边, 右视野仅扫描色环的右边。

2.1.4 设计与程序

2(民族：汉族/纳西族) × 2(颜色范畴：范畴间/范畴内) × 2(目标刺激呈现视野：左视野/右视野)混合设计。其中, 民族为被试间变量, 范畴和视野为被试内变量。采用E-Prime系统编程。在正式实验前, 被试先练习。在被试做出判断后, 给予正确和错误的反馈, 旨在让被试熟悉实验流程。正式实验与练习的唯一不同是不给予反馈。实验程序是：首先呈现“+”注视点1000 ms, 然后, 围绕注视点出现色环200 ms, 要求被试又快又准地判断目标刺激是出现在色环左边(即左边6个色块中的一个)还是出现在色环右边(即右边6个色块中的一个)。如果目标刺激出现在色环左边, 按F键, 如果目标刺激出现在色环右边, 按J键。被试按键后, 空屏250 ms,之后呈现下一组刺激。若被试在2500 ms内未做出判断, 自动进入空屏250 ms, 接着呈现下一组刺激。计算机自动记录从刺激呈现到被试反应的时间间隔及错误率, 计时单位为ms, 误差为±1 ms。每个色环仅出现1次, 被试需要对144个刺激做出判断。

2.2 结果与分析

根据颜色CP效应的定义, 本研究重点关注在相同色差等级前提下, 被试在范畴内、外和在左、右视野中的表现。在每位被试的144个数据中, 只有色差等级为1的72个数据满足此条件。在这72个数据当中, 48个为范畴内搜索, 24个为范畴间搜索, 相互间具有可比性。反应时分析时剔除错误反应和± 3之外的数据, 反应时的有效数据量为2012个, 占总数据量的87.32%。两民族被试搜索出现在不同视野的目标刺激的平均反应时及平均错误率见表1。

反应时的方差分析表明, 民族的主效应显著,(1, 30) = 7.78,= 0.009 < 0.01, η= 0.21, 95%CI = [0.014, 0.42]。均数比较表明, 汉族被试的反应显著快于纳西族被试; 颜色范畴的主效应显著,(1, 30) = 14.00,= 0.001, η= 0.32, 95%CI = [0.07, 0.52]。被试搜索不同范畴色块显著快于搜索同一范畴色块; 其他的主效应和交互作用均不显著,s > 0.05。错误率的方差分析表明, 民族的主效应显著,(1, 30) = 5.30,< 0.05, η= 0.15, 95%CI = [0, 0.37]。纳西族被试搜索色块的错误率显著高于汉族被试; 范畴的主效应非常显著,(1, 30) = 29.61,< 0.001, η= 0.49, 95%CI = [0.22, 0.66]。被试搜索同一范畴色块的错误率显著高于搜索不同范畴色块; 视野的主效应显著,(1, 30) = 9.68,< 0.01, η= 0.24, 95%CI = [0.03, 0.46]。被试搜索左视野色块的错误率显著高于搜索右视野色块。所有的交互作用均不显著,s > 0.05。

将被试区分范畴间和范畴内色块的反应时及错误率相减, 得出被试在左、右视野的颜色CP效应量, 两民族被试在左、右视野的反应时和错误率的CP效应量平均值如表2所示。

反应时CP效应量的方差分析表明, 只有民族的主效应边缘显著,(1, 30) = 3.87,= 0.059, η= 0.11, 95%CI = [0, 0.33]。均数比较表明, 纳西族被试的效应量显著高于汉族被试。错误率效应量的方差分析表明, 各种主效应及交互作用均不显著,s > 0.05。

因此, 实验1表明：(1)纳西族被试对蓝、绿的辨别比汉族更困难; (2)纳西族被试和汉族被试均出现显著的颜色CP效应。纳西族的CP效应量高于汉族被试; (3)两组被试在左、右视野均出现显著的CP效应。

表1 被试搜索不同视野目标色块的平均反应时(ms)和错误率(%)

注：括号内的数字为标准差, 下同。

表2 被试在左、右视野的反应时(ms)和错误率(%)CP效应量的平均值

2.3 讨论

纳西族被试对蓝绿颜色的辨别比汉族更困难, 这一结果与之前研究结果一致(张启睿等, 2007; 张积家等, 2008; 王娟等, 2010)。纳西族人在语言使用中混淆“蓝”和“绿”, 影响其对蓝色和绿色的知觉辨认速度和准确率。然而, 这里存在着另外的可能性：纳西族对颜色的知觉辨认能力总体上差于汉族, 或者, 由于文化程度的差异, 纳西族被试的计算机操作能力总体上差于汉族被试, 因而导致对蓝色和绿色的知觉辨认速度和准确率差于汉族被试。为了排除这些可能性, 进行了实验2。

3 实验2: 纳西族被试与汉族被试在蓝绿和红紫范畴判断中的反应比较

3.1 方法

3.1.1 被试

同实验1。

3.1.2 材料

使用蓝绿色环搜索任务中G1、G2、B1、B2为蓝绿范畴判断任务的材料, 选择R1(红)、R2(偏红)、P1(偏紫)、P2(紫)作为红紫范畴判断任务的材料。以孟塞尔颜色系统标识红紫色块分别为：R1(2.5R)、R2(2.5RP)、P1(7.5RP)、P2(7.5P)。以CIE系统标识色块标识红紫色块xyY值分别为：R1 = 0.483, 0.148, 108.8; R2 = 0.434, 0.125, 104.8; P1 = 0.385, 0.154, 148.9; P2 = 0.344, 0.183, 201.2。红紫范畴判断任务使用材料如图3所示。

图3 红紫范畴判断任务使用的色块

3.1.3 设计与程序

2(民族：汉族/纳西族) × 2(范畴：蓝绿/红紫)混合设计。蓝绿范畴判断任务和红紫范畴判断任务分为两个区间。每个区间程序如下：首先出现“+”注视点1000 ms, 注视点消失后, 在屏幕中央出现实验材料中4个色块中任意一个, 呈现时间为200 ms,要求被试按F键或J键判断色块是蓝色还是绿色(红色还是紫色), 提示被试快又准地完成实验。每个色块出现10次, 每种颜色范畴判断任务共有40个刺激。被试在练习后进行实验。随机安排一半被试先进行区间1, 再进行区间2, 另一半被试先进行区间2, 再进行区间1。

3.2 结果与分析

反应时分析时剔除错误反应和± 3之外的数据, 反应时的有效数据量为2106个, 占总数据量的82.27%。两民族被试判断蓝绿范畴色块和判断红紫范畴色块的平均反应时及平均错误率见表3。

表3 被试判断不同颜色范畴色块的平均反应时(ms)和错误率(%)

反应时的方差分析表明, 民族和颜色范畴的交互作用显著,(1, 30) = 6.17,< 0.05, η= 0.18, 95%CI = [0.004, 0.39]。简单效应分析表明, 汉族被试和纳西族被试的反应时只在蓝绿范畴判断时差异显著,(1, 30) = 4.68,< 0.05, 在红紫范畴判断时差异不显著,> 0.05。民族和颜色范畴的主效应均不显著,s > 0.05。错误率的方差分析表明, 民族的主效应显著,(1, 30) = 14.04,= 0.001, η= 0.27, 95%CI = [0.070, 0.52]。均数比较显示, 纳西族被试的错误率显著高于汉族被试。民族和颜色范畴的交互作用显著,(1, 30) = 9.47,< 0.01, η= 0.20, 95%CI = [0.028, 0.45]。简单效应分析表明, 汉族和纳西族被试的错误率只在蓝绿范畴判断时显著,(1, 30) = 17.40,< 0.001, 在红紫范畴判断时差异不显著,> 0.05。

3.3 讨论

实验2表明, 纳西族并非在所有颜色知觉判断中都比汉族差。已有研究也发现, 在对黑色色块的相似性判断和再认中, 纳西族被试反应比汉族更快、更准确(谢书书, 张积家, 和秀梅, 林娜, 肖二平, 2008)。由此可见, 在实验1的蓝绿色环搜索任务中, 纳西族被试所以出现搜索困难, 与语用中蓝绿混用有关。

回溯到实验1, 为什么纳西族和汉族被试在左、右视野均出现显著的蓝绿CP效应？有几种可能：(1)颜色CP效应是普遍的, 不受语言影响; (2)实验1中的蓝绿CP效应可能由语言作用所致, 语言作用可能是直接效应, 也可能是间接效应。虽然在纳西语中蓝和绿混用, 但在日常生活中, 当强调蓝绿范畴中不同颜色时, 会在表达蓝绿的词汇“haiq”前添加相关事物名称, 最常添加的是“草(zi)”和“天(mu)”, 用来区分“像草一样的蓝绿色”和“像天一样的蓝绿色”。借助事物名称进行颜色描述是否也是一种语言分类标签？即, 纳西族人给接近“草”的和接近“天”的蓝绿色贴上不同语言标签。这意味着, 纳西族被试仍然可能在实验中借助语言标签来完成任务。在实验2的蓝绿范畴判断中, 纳西族被试虽然对蓝和绿的区分反应时长, 错误率高, 但均能完成实验, 也预示这种可能性。在实验1完成后, 主试让参加实验的纳西族人对蓝绿范畴的4个色块进行精细命名, 多数被试将G1和G2命名为“zihaiq” (草绿), 将B1和B2命名为“muhaiq” (天蓝)。可见, 纳西族被试区分“zihaiq” (草绿)和“muhaiq” (天蓝)的知觉界限亦处在G2和B1之间。纳西被试对蓝绿颜色辨认比汉族慢且错误率高, 当色块出现可借助的语言标签时, 效应便会比汉族更明显; (3)如果CP效应由语言造成, 又如何解释两组被试的CP效应在左、右视野都存在？如前所述, 汉字是意音文字, 加工汉字会引起右脑激活(Siok et al., 2004; Tan et al., 2001; Tan et al., 2005; 羊彪等, 1989)。相对于汉字, 纳西东巴文字属于靠近图画阶段的形意文字, 比汉字更有空间性和象形性(谢书书, 张积家, 2008, 2012; 王娟, 张积家, 2012), 对右脑有更多激活。实验1发现的左视野的CP效应可能与此有关。当然, 也可能是源发性的右脑CP效应, 或语言的间接效应, 即语言塑造了颜色知觉空间, 右脑无需依靠左脑言语加工的协助, 亦会形成与语言一致的范畴界限。

综上所述, 纳西族被试判断蓝、绿比汉族被试更困难, 证实了语言影响颜色知觉; 两个民族均出现显著的颜色CP效应, 可能是语言在颜色搜索中的标签作用, 也可能是普遍的CP效应, 或语言的间接效应; 两个民族的颜色CP效应同时出现在左、右视野, 可能与两个民族的语言文字对右脑的激活有关, 也可能是普遍的CP效应, 或语言的间接效应。因此, 需要通过双任务范式做进一步考察。

4 实验3: 纳西族被试和汉族被试在色环搜索双任务中的反应比较

实验3采用双任务范式, 要求被试在进行色环搜索的同时, 完成图形记忆任务。图形记忆任务主要占用右脑的资源。如果实验1中两民族被试在左视野的颜色CP效应是由于直接借助于语言引起, 而且语言又激活右脑, 两个民族被试在左视野的颜色CP效应将会受到图形记忆任务的显著干扰, 右视野受到干扰应该小。如果实验1中出现的CP效应并非由语言的直接效应引起, 而是普遍的CP效应, 或语言的间接效应, 图形记忆任务对左、右视野颜色CP效应的干扰应差异不大。为确保实验结果确实由上述原因引起, 而非由双任务的其他因素所致, 实验2除以图形记忆作为次任务外, 还以言语任务作为次任务进行比较。

4.1 方法

4.1.1 被试

汉族被试为大学本科生20名(男女各半), 年龄在19~26岁之间, 平均年龄为22.35岁, 母语为汉语普通话, 平时以普通话交流; 纳西族被试同实验1。被试均为右利手, 视力正常或矫正视力正常, 无色盲及色弱现象。

4.1.2 材料

使用实验1中144个刺激作为色环搜索材料。另外, 制作了15张由黑白格子构成的图片作为图形干扰任务材料, 每张图片均由25个格子构成, 12个为黑色格子, 13个为白色格子。15张图片呈现的黑白格子排列均不同。图4为图形干扰任务材料样例。另外, 制作了9张写有汉语颜色词的图片作为言语干扰任务材料, 分别写有“红色”、“棕色”、“紫色”、“黄色”、“白色”、“褐色”、“灰色”、“黑色”、“橙色”。图5为言语干扰任务材料样例。两民族被试均使用汉语颜色词作为干扰材料。实验前确认所有被试均能识别上述汉字词。

图4 图形干扰任务的材料范例

图5 言语干扰任务材料范例

4.1.3 仪器

采用E-prime 2.0软件编程。用IBM 17英寸显示器呈现材料, 屏幕分辨率为1024×768像素。

4.1.4 程序

包含两个区间, 区间1是“色环搜索+图形记忆”双任务; 区间2是“色环搜索+颜色词记忆”双任务。在正式实验前, 被试进行练习。正式实验与练习阶段的唯一不同是不给予反馈。随机安排一半被试先进行区间1, 再进行区间2, 另一半被试先进行区间2, 再进行区间1。

“色环搜索+图形记忆”双任务程序如下：首先, 呈现注视点“+”1250 ms, 接着出现黑白格子图形1250 ms, 要求被试识记。图形消失后, 再次出现注视点1250 ms, 然后围绕注视点出现色环200 ms, 要求被试又快又准地按键判断目标色块出现在色环左边还是在色环右边。如果出现在左边, 按F键; 如果出现在右边, 按J键。被试按键后, 空屏250 ms, 然后呈现下一组刺激。若被试在2500 ms内未做出判断, 自动进入250 ms空屏, 接着呈现下一组刺激。同样, 呈现注视点1250 ms后, 出现黑白格子图形1250 ms, 要求被试迅速判断该图形与上次出现图形是否一致, 如一致, 按S键, 如不一致, 不做反应, 只需识记该图形。依次循环直至实验结束。由于图形记忆任务的按键反应可能影响对色环的按键反应, 相邻两个颜色词相同的机率仅为10%。实验流程见图6。“色环搜索+颜色词记忆”双任务程序与“色环搜索+图形记忆”双任务基本相同, 唯一区别是将黑白格子图形记忆换成颜色词记忆。实验流程见图7。

4.2 结果与分析

4.2.1 图形干扰任务对左、右视野范畴知觉效应的影响

在图形干扰双任务中, 反应时分析时剔除错误反应和± 3之外的数据, 反应时的有效数据量为2216个, 占总数据量的85.49%。被试的平均反应时及错误率见表4。

反应时的2(民族：汉族/纳西族) × 2(颜色范畴：范畴间/范畴内)×2(视野：左视野/右视野)混合设计方差分析表明, 颜色范畴的主效应显著,(1, 34) = 19.15,< 0.001, η= 0.37, 95%CI = [0.12, 0.56]。均数比较表明, 被试搜索不同范畴色块显著快于搜索同一范畴色块; 视野的主效应极其显著,(1, 34) = 18.91,< 0.001, η= 0.37, 95%CI = [0.11, 0.56]。被试搜索右视野的色块显著快于搜索左视野的色块。民族的主效应不显著,(1, 34) = 0.31,= 0.583 > 0.05。从均数上看, 当目标色块出现在左视野时, 汉族被试和纳西族被试的反应时都因图形干扰任务而增长, 但当目标色块出现在右视野时, 纳西族被试的反应时受到干扰小, 汉族被试的反应时仍然因干扰任务而增长, 缩短了两民族被试的反应时差距。这说明, 纳西族被试进行色环搜索时对左脑(右视野)依赖较小, 对右脑(左视野)依赖较大, 汉族被试可能对双脑都有所依赖。视野与颜色范畴的交互作用显著,(1, 34) = 4.75,< 0.05, η= 0.13, 95%CI = [0, 0.34]。简单效应分析表明, 当目标色块呈现在右视野时, 搜索同一范畴色块显著慢于搜索不同范畴色块,< 0.001; 当目标色块呈现在左视野时, 搜索同一范畴色块与搜索不同范畴色块的反应时差异不显著,> 0.05。其它的交互作用均不显著,s > 0.05。因此, 反应时分析表明, 图形记忆次任务对右视野的CP效应并无显著影响, 却显著干扰左视野的CP效应。

图6 色环搜索+图形记忆双任务流程图

图7 色环搜索+颜色词记忆双任务流程图

表4 图形干扰任务下被试搜索不同视野目标色块的平均反应时(ms)和错误率(%)

错误率的方差分析表明, 民族的主效应显著,(1, 34) = 6.61,< 0.05, η= 0.16, 95%CI = [0, 0.38]。均数比较表明, 纳西族被试搜索色块的错误率显著高于汉族被试; 颜色范畴的主效应极其显著,(1, 34) = 16.51,< 0.001, η= 0.32, 95%CI = [0.09, 0.53]。被试搜索同一范畴色块的错误率显著高于搜索不同范畴色块; 视野的主效应非常显著,(1, 34) = 24.84,< 0.01, η= 0.40, 95%CI = [0.17, 0.61]。被试搜索左视野色块的错误率显著高于搜索右视野色块。所有的交互作用均不显著,s > 0.05。从均数差来看, 错误率的结果也显示图形记忆次任务对左视野(投射到右半球)CP效应的干扰, 但并不显著。

两民族被试在色环搜索−图形记忆双任务中左、右视野的反应时和错误率的CP效应量平均值如表5所示。

表5 被试在色环搜索−图形双任务中左、右视野的反应时(ms)和错误率(%)CP效应量的平均值

反应时CP效应量的方差分析表明, 只有视野的主效应显著,(1, 34) = 4.78,< 0.05, η= 0.13, 95%CI = [0, 0.33]。均数比较表明, 两民族被试右视野的效应量显著高于左视野。错误率效应量的方差分析表明, 只有视野的主效应边缘显著,(1, 34) = 3.87,= 0.058, η= 0.11, 95%CI = [0, 0.30]。可见, 左视野的CP效应受到图形记忆次任务的显著干扰。

4.2.2 言语干扰任务对左、右视野范畴知觉效应的影响

反应时分析时剔除错误反应和± 3之外的数据, 反应时的有效数据量为2118个, 占总数据量的81.71%。被试的平均反应时及平均错误率见表6。

反应时的2(民族：汉族/纳西族) × 2(颜色范畴：范畴间/范畴内) × 2(视野：左视野/右视野)混合设计的方差分析表明, 只有视野的主效应非常显著,(1, 34) = 9.77,< 0.01, η= 0.21, 95%CI = [0.03, 0.43]。均数比较表明, 被试搜索右视野色块显著快于搜索左视野色块。错误率的方差分析表明, 只有视野的主效应显著,(1, 34) = 6.45,< 0.05, η= 0.16, 95%CI = [0.01, 0.37]。均数比较表明, 目标色块出现在右视野时的错误率显著低于出现在左视野时。这表明, 在言语任务干扰条件下, 无论是纳西族被试还是汉族被试, 无论刺激出现在左视野还是出现在右视野, 范畴间色块搜索的优势消失了, 即颜色CP效应消失了。

两个民族被试在色环搜索−言语干扰双任务中左、右视野的反应时和错误率的CP效应量平均值如表7所示。

反应时CP效应量的2(民族：汉族/纳西族) × 2(视野：左视野/右视野)混合设计方差分析表明, 各种主效应和交互作用均不显著,s > 0.05。错误率CP效应量的方差分析表明, 各种主效应和交互作用均不显著,s > 0.05。结合均数值可见, 两个民族在左、右视野的颜色CP效应均受到言语干扰任务的显著干扰。

表6 言语任务干扰下被试搜索不同视野目标色块的平均反应时(ms)和错误率(%)

表7 被试在色环搜索−言语双任务中左、右视野的反应时(ms)和错误率(%)CP效应量的平均值

将纳西族和汉族被试在三种任务条件下左、右视野的CP效应量进行比较, 详见表8。

综合实验1和实验3的结果如下：(1)在单任务条件下, 两民族的被试在左、右视野均出现了显著的CP效应; (2)在图形干扰双任务下, 两民族被试的左视野CP效应均受到显著干扰, 但右视野CP效应依然存在。从效应量上看, 纳西族受到的干扰比汉族大; (3)在言语干扰双任务下, 两个民族的被试的左、右视野CP效应均不再显著, 说明受到了显著干扰。

5 综合讨论

本研究得到有趣的结果：(1)在语用中蓝、绿混用的纳西族被试在颜色搜索时比汉族被试更困难, 这体现了语言的影响; (2)在语用中蓝绿混用的纳西族被试与汉族被试一样, 出现双侧化的颜色CP效应; (3)两民族被试的左视野颜色CP效应受图形记忆任务干扰, 双侧的CP效应受言语任务干扰。下面就对研究结果做一些讨论。

5.1 关于语言影响颜色知觉：语言的直接效应

纳西族被试对蓝绿颜色的辨别比汉族被试更困难, 这与之前研究的结果一致(张启睿等, 2007; 张积家等, 2008; 王娟等, 2010)。纳西族人在语用中蓝绿混用, 影响对蓝色和绿色的知觉辨认速度和准确率。张启睿等(2007)考察纳西族被试对11种基本颜色词分类, 发现在纳西族基本颜色词语义空间中, 蓝和绿之间语义距离比其他民族更近。张积家等(2008)采用颜色相似性判断、颜色分类和颜色再认任务考察汉族被试和纳西族被试对蓝和绿的认知, 发现纳西族被试对蓝和绿的知觉辨别能力、颜色分类能力和颜色再认能力显著地比汉族被试差。然而, 谢书书等(2008)关于彝族、白族、纳西族和汉族对黑白颜色认知的研究表明, 纳西族被试对黑色认知快于汉族被试。实验2显示, 纳西族被试和汉族被试对红紫的知觉速度和准确率并无显著差异。由此可见, 纳西族被试对蓝绿辨认困难是由语言所致, 证明语言影响颜色知觉。那么, 这种影响是即时性的, 还是根源性的？

语言对颜色范畴知觉的即时影响被称为语言的直接效应(direct language effects), 它是指语言在个体完成颜色知觉过程中作为一种策略被在线激活, 以帮助个体完成任务(Ozgen & Davies, 2002)。在颜色知觉任务中, 被试可以通过命名范畴间色块来辅助区分, 范畴内色块难以命名, 因此出现CP效应。目标色块的可命名性影响CP效应。语言对颜色知觉的根源性影响被称为语言的间接效应(indirect language effects), 它是指语言可以塑造颜色知觉表征, 使颜色知觉范畴空间与语义范畴空间一致。即使没有语言策略的在线辅助, 在颜色知觉中也会出现CP效应(Pilling & Davies, 2004)。本研究发现, 语用中蓝绿混用的纳西族人不但出现显著的蓝绿CP效应, 且效应量比在语用中区分蓝绿的汉族人更强。这可能是因为纳西族人在需要强调蓝绿范畴不同情况下, 会借助于相关事物名称来表达的“借物呈色”的特点所致。在实验中, 纳西族被试可以借助“zihaiq (草绿)”来标签G1、G2, 借助“muhaiq (天蓝)”来标签B1、B2, 虽然在整体上速度较慢, 错误率较高, 但可标签的范畴间色块与不可标签的范畴内色块比较, 还是存在显著差异, 因此产生CP效应。如果是这样, 语言的标签作用在此就有所体现, 支持语言影响颜色知觉的直接效应。

但是, 本研究却未发现CP效应的右视野/左脑的单侧化特点。这一结果是否与语言的标签作用相悖？此时, 就需要考虑语言的脑区激活特点。已有研究大多以使用拼音文字的被试为对象, 拼音文字主要激活左脑, 本研究涉及的纳西文字和汉字都不同程度地对右脑有激活。在实验3中, 图形记忆任务显著干扰左视野CP效应, 证明语言的直接参与以及语言对右脑的激活。图形干扰任务需要占用右脑资源, CP效应产生也需要占用右脑资源, 二者发生资源争夺, 说明语言实时参与了左视野的色块搜索过程。在言语干扰双任务中, 汉族被试和纳西族被试左、右视野的CP效应均受到显著干扰, 也证实了语言的直接效应。

表8 被试在三种任务条件下左、右视野的范畴知觉效应量

5.2 关于是否存在普遍的知觉范畴

本研究也在某种程度上证实了普遍知觉范畴的存在。在纳西语中, 虽然蓝和绿混用, 但纳西族人可以依据颜色知觉信息给蓝和绿赋予“zihaiq (草绿)”和“muhaiq (天蓝)”的标签, 当知觉信息到达某个界限之前判断为与“草”接近的颜色, 到达某个界限之后判断为与“天”接近的颜色。这说明, 纳西族存在与其他民族一致的普遍知觉界限。这一推论与诸多研究一致。Kay (2002)将Levinson (1997)对Yeli Dnye语被试以及Roberson和Davidoff (2000)对Berinmo语被试的颜色命名实验数据重新统计后发现, 虽然这两个民族在语言中蓝和绿混用, 却仍然存在蓝和绿的范畴界限, 这一界限与光谱物理分区一致。Pilling和Davies (2004)让Ndonga语被试和英语被试完成颜色分类任务和颜色搜索任务, 发现虽然在Ndonga语中没有orange (橙)、pink (粉红)和purple (紫)等颜色词, 但Ndonga语被试和英语被试对颜色分类和颜色搜索并未出现明显差异。张启睿等(2007)比较彝族、白族、纳西族与汉族被试对11种基本颜色词的分类, 发现4个民族的颜色词语义空间的维度相似, 都有“非彩色/彩色”维度, 颜色词语义空间的坐标值相关也很高。这说明, 虽然不同民族的颜色认知有一定差异, 但却存在知觉范畴的普遍性, 这种普遍性可能是基于人眼的生理特征和光波的物理属性形成的。诸多研究认为, 颜色分类由神经生理的早期水平决定, 人们看光谱时具有明显的不连续性, 这种不连续性直接导致颜色分类的结果(Cowey, Heywood, & Irving-Bell, 2001; Fagot, Goldstein, Davidoff, & Pickering, 2006; Franklin& Davies, 2004; Hanazawa, Komatsu, & Murakami, 2000; Okajima, Robertson, & Fielder, 2002; Pitchford& Mullen, 2002; Regier et al., 2007)。

5.3 颜色CP效应的普遍性与语言驱动机制并存：颜色词与颜色认知关系的相互作用理论

本研究证实语言对颜色知觉的影响, 印证了语言直接效应存在, 又发现了普遍颜色知觉范畴存在的可能性。因此, 笔者认为, 颜色CP效应同时存在于左脑和右脑, 是不同加工机制并存的结果。物理信息和词汇编码均是颜色CP效应产生的原因。物理信息反映普遍的颜色知觉效应, 词汇编码反映语言的作用。这一看法同许多已有研究的结果一致(Constable & Becker, 2017; Drivonikou et al., 2007; Koida & Komatsu, 2007; Franklin et al., 2008; Pilling, Wiggett, Özgen, & Davies, 2003; Wu et al., 2019)。

源发性的CP效应可能源于大脑对颜色知觉固有的特征觉察能力, 是一种知觉混淆。Constable和Becker (2017)认为, 由于范畴间色块在知觉上差异较大, 范畴内色块差异较小, 从而导致知觉混淆, 造成CP效应。Thériault等指出, 生物因素对颜色CP效应的影响已经得到证实, 在光谱上任意选两个距离相等的颜色, 当这两个颜色分属于不同范畴时更容易被觉察, 这种CP效应是大脑对颜色知觉固有的特征觉察能力(Thériault, Pérez-Gay, Rivas, & Harnad, 2018)。由语言驱动的CP效应主要存在于左脑, 但同时需要考虑语言的特性。本研究证实, 语言驱动的CP效应由于语言对右脑的激活而存在于右脑。语言驱动的CP效应随着任务变化发生变化。Winawer等(2007)认为, 语言对颜色知觉的影响是实时的, 颜色知觉可以被语言干扰, 甚至被消退。当颜色可命名时, 语言对颜色知觉的影响更显著(Pilling & Davies, 2004)。Zhong等人(2018)发现, 被试在右视野色环搜索中出现CP效应, 随着启动任务变化而变化, 在蓝–绿启动条件下, 右视野CP效应扩大, 在深–浅判断启动条件下, 右视野CP效应缩小。Maier等人(2014)通过给被试原本不熟悉的事物贴上语言标签来考察其EEG变化, 发现语言在知觉早期已显示出影响, 少量不清晰的语义标签已经足以引起CP效应。Wu等人(2019)采用色觉疲劳和语义饱和操作分别独立地改变知觉加工或语义加工, 发现单独改变知觉加工或语义加工能力均能影响颜色CP效应。本研究结果与上述研究结果一致。

普遍机制与语言如何共同作用于颜色CP效应？Regier和Xu (2017)提出“范畴调节模型”, 认为当不同线索组成的信息同时呈现时, 个体对线索的整合标准是依据对信息的确信度进行权衡, 对颜色信息的确信程度是颜色知觉判断线索整合的关键。Thériault等人(2018)提出“CP缩减模型”, 认为在语言范畴学习前, 即无监管学习阶段, 个体对范畴信息获取极少, 未对范畴贴标签, 但无监管学习如果量足够大, 也可能形成范畴界限, 一旦无监管学习的范畴界限形成, 语言的标签作用对CP效应的影响就会降低。当无监管学习无法形成范畴界限时, 语言的介入会显著地扩大CP效应, 两者可以共同作用。Hu, Hanley, Zhang, Liu和Roberson (2014)提出“冲突模型”, 认为颜色CP效应产生是由于区分范畴内色块时视觉编码和言语/范畴编码产生冲突而导致, 即两个范畴内色块呈现时, 视觉编码认为色块不同, 言语编码却给予相同编码, 因此产生冲突, 延长了反应时间。神经生理学证据也证明CP效应普遍机制和语言驱动机制共存。Brouwer等认为, 普遍机制与语言驱动机制的共存具有任务依赖特点, 他们采用fMRI检测被试完成颜色命名任务和注意分散任务的皮质激活, 发现在颜色命名中, 脑区出现了聚类现象, 而在注意分散任务中并无这一现象。这说明, 个体会依据任务不同改变对颜色的表征, 有时进行分散表征, 有时进行聚类表征(Brouwer & Heeger, 2013)。Bird, Berens, Horner和Franklin (2014)运用fMRI也证实个体分辨具体颜色和分辨颜色范畴是运用不同的脑区, 以不同的方式编码。

为了解决普遍进化理论和Whorf假设的争论, 张积家、方燕红和谢书书(2012)在大量研究证据基础上, 提出“颜色词与颜色认知关系的相互作用理论” (Interactive Theory of Color Terms and Color Cognition)。该理论认为, 颜色认知既涉及自下而上的数据驱动加工, 又涉及自上而下的概念驱动加工。影响颜色认知的因素有物理、生理、认知、智力、语言和文化六个因素, 这六个因素分为三个层次：(1)物理–生理水平：在这一层次上起作用的是颜色的物理属性[包括波长(色调)、光强(明度)和光的纯杂程度(饱和度)]和人眼的生理特性(包括视网膜上的感光细胞和传导中的颜色加工通路); (2)认知–智力水平：在这一层次上起作用的是认知(包括感觉、知觉、记忆和思维)和智力; (3)社会–文化水平：包括不同社会的颜色文化, 如颜色偏爱、颜色和颜色词的联想意义和象征意义等。颜色的物理属性和人眼的生理构造使得不同地域、不同民族的人的颜色认知具有一致性; 语言和文化是理解颜色意义的前提, 纷繁复杂的语言和文化使人类的颜色认知表现出差异; 认知过程和智力水平是颜色认知的关键。认知过程不同, 智力水平不同, 使得同一语言和同一文化背景之下的人们的颜色认知也出现差异。三个层次、六个因素的相互作用, 决定人对颜色的认知结果。张积家等人多次对纳西族、彝族、白族、傈僳族、普米族、摩梭人、鄂伦春族、蒙古族等少数民族的颜色认知进行考察, 并与汉族人比较, 以跨语言和跨文化的研究结果印证了“颜色词与颜色认知关系的相互作用理论”的合理性(张积家, 陈栩茜, 尤宁, 王斌, 2018; 张积家, 孟乐, 2018; 谢书书, 张积家, 2019)。

本研究表明, 颜色CP效应既具有普遍机制, 也存在语言驱动, 支持颜色词与颜色认知关系的相互作用理论。语言对颜色知觉的影响具有不确定性, 这种不确定性受个体对颜色视觉信息的确信程度和实验任务等因素影响。本研究更表明, 在通过颜色CP效应来检验Whorf假设时, 需要考虑语言本身的特点, 并非所有语言都只激活左脑。当然, 本研究无法明确语言信息在颜色知觉不同阶段所起的作用, 也无法确定右脑的CP效应的产生究竟源于语言的驱动还是由于普遍机制的作用所致。这些问题在进一步的研究中应该继续探索。

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Categorical perception of color is significant both in the right visual field and the left: Evidence from Naxi speakers and Mandarin speakers

XIE Shushu; ZHANG Jijia; ZHU Jun

(Teachers College, Jimei University, Xiamen 361021, China) (Department of Psychology, Renmin University of China; The State Ethnic Affairs Commission Key Research, Center for Language, Cultural, and Psychology; Key Research Center for National Psychology and Education, the National Education Development Center of the Ministry of Education, Beijing 100872, China) (Guangdong Province Technician Institute of Light Industry, Guangzhou 510310, China)

Categorical perception (CP) effect indicates that people are faster and more accurately at discriminating between two colors from different categories than two colors from the same category, even when between- and within-category chromatic separation sizes are equated. CP effect is an important evidence for the controversy between Sapir-Whorf hypothesis and the Universal Evolution theory (UE). The Sapir-Whorf hypothesis holds that CP is language-driven. They found that CP is left-lateralized and is disrupted by verbal, but not by nonverbal interference task. Moreover, the language-driven CP also got support from cross-language researches and neurophysiological studies. However, the Universal Evolution theory (UE) holds that CP effect results from universal focal colors and is independent from language. The current study presented three experiments that replicated and extended the earlier studies by using the same task but different participants. We compared green-blue discrimination of Chinese Naxi ethnic who speaks Naxi language and Chinese Han ethnic who speaks Mandarin. The two ethnics have different semantic boundaries of green-blue.

There are three experiments in the current study. In experiment 1, Participants were given a visual search task that required them to detect a single target color among 11 identical distracters. The stimuli were two colors G1 and G2 from green category (Munsell 7.5G and 7.5BG) and two colors B1 and B2 from blue category (Munsell 2.5BG and 2.5B). Four colors formed a graded series from green to blue, with the green-blue boundary falling between G2 and B1. In the visual search task, each stimulus display consisted of a ring of colored squares surrounding a central fixation marker. All squares were of the same color except the target. Participants were asked to press “F” or “J” key as soon and correctly as possible to indicate whether the target was in the left or right side of the circle. Experiment 2 was to ensure that the difference between the two groups in experiment 1 was not due to the slow reaction of the Naxi people to all colors. In experiment 3 block 1, participants were asked to finish green-blue visual search task and nonverbal interference task at the same time, and visual search task and verbal interference task in block 2.

Reaction time and accuracy of the visual search task showed that: 1) It was more difficult for the Naxi speakers, who always use the same word to express green and blue, to discriminate green and blue than the Mandarin speakers; 2) The categorical perception (CP) effect was found both in Naxi and Mandarin speakers. CP of Naxi speakers is probably related to their using similar-color objects to describe different colors in green-blue category; 3) The CP of Naxi and Mandarin speakers are both significant in the right visual field (RVF) and the left visual field (LVF). Moreover, the CP in the LVF was disrupted by the secondary task that engaged spatial working memory. Both the CP in the LVF and the CP in the RVF was disrupted by the verbal interference task. These results indicate that the CP in the LVF is related to the fact that Naxi and Mandarin language activates the right hemisphere.

All the findings reported here provide a more complex possible explanation of CP. Firstly, Naxi speakers were significantly more difficult to discriminate green and blue than Mandarin speakers. It supports the Sapir-Whorf hypothesis that language affects color perception. Secondly, CP appeared notably both in Naxi speakers and Mandarin speakers. It showed the online language effect on color perception, and supported universal category perception as well. Thirdly, CP was found both in the RVF and LVF. Moreover, CP in the LVF was disrupted by the pattern-memory task, and CP in the LVF and RVF were both disrupted by the verbal task. The results support the perspective combining the Universal Evolution theory (UE) and the Sapir-Whorf hypothesis.

categorical perception; bilateral effects; Sapir-Whorf hypothesis; Naxi speakers; Mandarin speakers.

2019-03-19

* 福建省社会科学规划项目(FJ2016B286); 中国人民大学科学研究基金(中央高校科研业务费专项资金资助)项目(17XNL002); 国家留学基金(留金发[2018]3058号)。

张积家, E-mail: Zhangjj1955@163.com

B842; B849:C91

10.3724/SP.J.1041.2019.01229