负性情绪干扰下熟练汉英双语者的空间工作记忆优势

赵 艺，白星宇，焦江丽

新疆师范大学心理学院 新疆心智发展与学习科学重点实验室（中国乌鲁木齐 830017）

双语者指在日常生活中使用两种或多种语言的个体［1］。根据第二语言的熟练程度差异，双语者又可分为熟练双语者和非熟练双语者。熟练双语者指第二语言达到了与母语相当的熟练程度；非熟练双语者指第二语言未达到母语相当的熟练程度，通常非熟练双语者的双语经验相对较少，非熟练双语者在执行功能方面与单语者相当［2-3］。双语经验对认知能力具有一定的促进作用，这种现象被称为双语认知优势效应［4］，特别表现为双语者在涉及抑制控制、认知灵活性和工作记忆等认知任务中的表现优于单语者［5-7］。双语认知优势效应的发生，是由于双语者在使用语言时，两种语言表征是同时激活的，双语者需要抑制非目标语言的干扰，才能保证目标语言的正确选择，这一过程的不断重复增强了双语者的认知功能［8］。

情绪是以个体的愿望和需要为中介的一种心理活动［9］，认知活动会受到情绪的影响。执行功能按照是否受到情绪的影响，分为“冷”执行功能和“热”执行功能［10］。“冷”执行功能主要涉及纯认知过程；“热”执行功能涉及情绪情感、动机等因素所引发的认知过程［11］。以往有关双语认知优势效应的研究主要集中于探究双语经验对“冷”执行功能的影响。近年来，有研究者发现，这一认知优势效应不仅体现在“冷”执行功能认知任务中，在“热”执行功能任务中也可能存在。例如：Janus等［12］选用单语和双语的儿童为被试，让他们完成情绪面孔n-back任务，情绪面孔的效价分为愤怒、愉快和中性，结果发现，在有情绪刺激参与的这一任务中，双语儿童的准确率比单语儿童高6%～9%。Barker等［13］通过事件相关电位（event-related potential, ERP）技术发现在情绪背景下，双语者受到的情绪干扰比单语者小，并且双语者和单语者使用不同的神经网络完成实验任务，这种神经活动的差异可能是双语者在情绪背景下表现出认知优势的原因。国内研究者也对“热”执行功能任务中的双语认知优势进行了探究。Ma等［14］在实验任务中加入积极、消极和中性3种干扰刺激，设置不同的情绪背景，结果发现，熟练双语者在有情绪干扰的认知任务中仍然表现出了认知优势，并且这种认知优势效应在高负荷条件下更加明显。

在执行功能的3个成分中，工作记忆是其核心成分，也是多种认知活动的基础，主要表现为对信息进行暂时存储和加工的资源有限的系 统［15］；个体通过工作记忆对信息进行更新和保持。研究［16-18］发现，双语者在“冷”执行功能的工作记忆方面存在优势。Dosi等［19］发现，双语儿童在数字n-back任务中的表现好于单语儿童，说明双语儿童较同龄的单语儿童有更强的工作记忆更新能力。Luo等［20］发现，青年和老年双语者在空间工作记忆任务中的表现均好于背景信息相匹配的单语者。邱旭升等［21］也发现，熟练双语者在工作记忆更新任务中存在认知优势，尤其体现在高执行功能需求条件下。在情绪背景下应用工作记忆的能力被定义为情绪工作记忆，情绪工作记忆可以预测个体在情绪背景中是否可以抵制情绪信息的干扰并有效地进行信息加工；另外，情绪工作记忆也是对个体情绪调节能力的一种评估［14］。以往研究已经证明双语者在“冷”执行功能的工作记忆任务中存在优势，那么，在有情绪信息干扰的情绪工作记忆任务中，由双语经验所引起的认知优势是否也有所体现呢？

文献梳理发现，基于加工效能理论，个体的工作记忆系统资源总量是有限的，在有负性情绪信息干扰的工作记忆任务中，负性情绪的产生会占用部分认知资源，进而导致个体能用于认知操作的工作记忆资源减少，使得负性情绪条件下认知操作的效率下降［22］。这一理论同时认为，负性情绪通过工作记忆间接地影响了认知活动。此外，从脑机制上看，在工作记忆的两个成分中，空间工作记忆的优势脑区为右半球，言语工作记忆的优势脑区为左半球；负性情绪的产生激活了大脑右腹外侧前额皮层［23］，即：空间工作记忆和负性情绪均以大脑右半球为优势脑区。同时负性情绪能自动占用认知资源，被负性情绪所占据的这部分资源无法再用于其他认知活动。基于以上逻辑分析，在负性情绪存在的空间工作记忆任务中，负性情绪与空间工作记忆在认知资源上存在 竞争［24］。

那么，在这种有负性情绪竞争认知资源的空间工作记忆任务中（即“热”执行功能任务），双语者是否仍然具有认知优势呢？基于负性情绪和空间工作记忆在认知资源中的竞争，本研究在Janus等［12］研究的基础上，采用情绪空间2-back任务，进一步探究在负性情绪刺激的干扰下，熟练和非熟练汉英双语者在空间工作记忆任务中的认知差异。

1 对象与方法

1.1 被试

选取新疆师范大学的汉族大学生作为被试。熟练汉英双语者（熟练双语组）入选标准：① 通过英语专业八级考试，母语为汉语，第二语言为英语，英语的获得年龄在8～12岁；② 语言经验通过语言经历和语言水平问卷（language experience and proficiency questionnaire, LEAP-Q）进行评定［25］，近3个月内被试在听、说、读、写方面的语言接触均超过50%。非熟练汉英双语者（非熟练双语组）入选标准：① 未通过大学英语四级考试；② 除学校必修的英语课程外没有其他的语言学习经历。

采用简版瑞文智力测验对被试的智力进行评估［26］，以排除智力因素对实验结果的影响。家庭经济地位被认为是影响双语认知优势效应的一个关键因素，因为其与执行功能相关［27］，故在家庭经济地位方面对两组被试进行组间平衡，采用师保国等［28］编制的家庭社会经济地位（social economic status, SES）问卷进行测量。为排除被试近期可能存在的情绪问题，所有的被试通过焦虑自评量表（self-rating anxiety scale, SAS）和抑郁自评量表（self-rating depression scale, SDS）进行筛选，SAS标准总分小于50分、SDS平均分小于0.5分者，进入实验。

1.2 方法

1.2.1 实验设计 采用2（被试类型：熟练汉英双语者和非熟练汉英双语者）×2（干扰刺激效价：中性情绪和负性情绪）混合实验设计。被试间变量为被试类型，被试内变量为干扰刺激效价。

1.2.2 实验材料 实验中目标刺激为阿拉伯数字0～9，字体为Times New Roman，字体颜色为白色，字号为72，垂直视角为2.5°，刺激材料分辨率为1 024×768，屏幕背景为黑色。情绪图片选自国际情绪图片系统（international affective picture system, IAPS），负性情绪图片32张（效价：M =1.91， SD = 0.58；唤醒度：M = 6.72，SD = 0.55），中性图片32张（效 价：M = 5.03，SD = 0.37；唤 醒 度：M = 2.95, SD = 0.59），垂直视角为19.1°，两类图片在效价和唤醒度上的差异显著（P ＜ 0.001）。

1.2.3 实验程序 使用E-prime编程，首先呈现注视点500 ms，垂直视角为1°；接下来呈现情绪图片2 000 ms，再次呈现注视点500 ms；然后呈现目标刺激1 000 ms，目标刺激可能出现的位置为左上、左下、右上和右下。随后第2次呈现情绪图片 2 000 ms，注视点500 ms；然后第2次呈现目标刺 激；之后再次呈现情绪图片2 000 ms，注视点500 ms； 第3次呈现目标刺激时，被试需判断当前呈现的目标刺激所处的位置与往前数第2个目标刺激所处的位置是否相同，若相同按“F”键，不同按“J” 键。被试做出反应后，目标刺激消失，进入下一试次。每组被试中，一半被试采用该按键方式，另一半被试则采用相反的按键方式。实验分为负性情绪干扰刺激和中性干扰刺激2个block呈现，中间被试休息10 min。每个block包括30个试次，相同和不同的判断分别为15个试次。实验开始前被试先进行15个试次的经典空间2-back任务练习，当被试明确明白实验任务，并且熟悉了实验之后进入正式实验部分。图1呈现的是负性情绪干扰刺激条件下的空间2-back任务。

图1 负性情绪干扰刺激条件下的空间2-back任务

1.2.4 分析指标 记录被试在空间工作记忆2-back任务中经中性和负性情绪干扰刺激条件下的反应时和准确率，并计算平均值。

1.3 统计学方法

使用 SPSS 20.0 统计软件对数据进行重复测量方差分析和简单效应分析。当P ＜ 0.05时，判断为数据差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 一般资料

共纳入被试46名。所有被试听力、视力或矫正视力均正常，均为右利手。熟练双语组23名，均为英语专业学生，男生7名，女生16名，平均年龄（22.03±1.03）岁。非熟练双语组23名，均为非英语专业学生，男生8名，女生15名，平均年龄（21.63±0.77）岁。两组被试在年龄、性别、智力和家庭社会经济地位方面的差异均无统计学意义（P ＞ 0.05）。详见表1。

表1 两组被试基本信息

2.2 反应时和准确率

两组被试在中性干扰刺激和负性情绪干扰刺激条件下的反应时和准确率如表2所示。

重复测量方差分析结果显示：在反应时方面，干扰刺激效价主效应显著［F（1,44）= 33.00, P ＜ 0.001,= 0.43］，被试在中性干扰刺激条件下的反应时显著快于负性情绪干扰刺激条件下的反应时；被试类型主效应不显著［F（1,44）= 0.31，P = 0.581］；被试类型与干扰刺激效价交互作用不显著 ［F（1,44）= 2.36，P = 0.131］。在准确率方面，干扰刺激效价主效应显著［F（1,44）= 619.53，P ＜ 0.001，= 0.93］，被试在中性干扰刺激条件下的准确率显著高于负性情绪干扰刺激条件下的准确率；被试类 型主效应显著［F（1,44）= 7.71，P = 0.008，= 0.15］， 熟练汉英双语者的准确率显著高于非熟练汉英双语者；被试类型与干扰刺激效价交互作用显著 ［F（1,44）= 47.28, P ＜ 0.001，= 0.52］。

简单效应分析表明：在中性干扰刺激条件下，熟练汉英双语者的准确率与非熟练汉英双语者的准确率差异边缘显著［t（44）= 1.99，P = 0.052，Cohen’s d = 0.59］；在负性情绪干扰刺激条件下，熟练汉英双语者的准确率显著高于非熟练汉英双语者［t（44）= 3.52，P = 0.001，Cohen’s d = 1.04］。

表2 被试在两种干扰条件下的反应时和准确率±s, n = 23

表2 被试在两种干扰条件下的反应时和准确率±s, n = 23

项目 熟练双语组 非熟练双语组中性情绪 负性情绪 中性情绪 负性情绪准确率/% 75.94±9.15 70.44±9.17 70.58±9.08 60.87±9.28反应时/ms 729.44±44.73 772.53±40.53 718.73±40.88 784.63±61.87

3 讨论

本研究通过情绪空间2-back任务，考察了熟练汉英双语者和非熟练汉英双语者在带有负性情绪干扰刺激的空间工作记忆任务中表现的差异。结果发现：在中性干扰刺激条件下，熟练汉英双语者的准确率与非熟练汉英双语者的准确率差异边缘显著，在负性情绪干扰刺激条件下，熟练汉英双语者的准确率显著高于非熟练汉英双语者，在反应时上没有显著差异；两组被试均在负性情绪干扰刺激条件下的反应时更长、准确率更低。

对以上研究结果做如下分析：在中性干扰刺激条件下，熟练汉英双语者的准确率与非熟练汉英双语者的准确率差异边缘显著，而在负性情绪干扰刺激条件下，熟练汉英双语者的准确率显著高于非熟练汉英双语者，说明在有负性情绪干扰的“热”执行功能任务中，熟练汉英双语者表现出了认知优势，即：双语认知优势效应在“热”执行功能中也可能存在。这一结果与已有的研究结果［13］一致。Barker等［13］通过类似的情绪n-back任务探究了青年双语者和单语者在情绪工作记忆任务中的表现差异，发现在含有情绪干扰刺激的试次中，双语者的准确率比单语者更高，但是其语言组主效应只达到了边缘显著水平。在本研究中，这种情绪背景下的工作记忆优势体现得更明显，在负性情绪干扰刺激条件下，熟练汉英双语者的准确率显著高于非熟练汉英双语者。这两个结果的差异可能是所用任务的具体性质不同导致的。Barker等［13］使用的字母n-back任务，被试需要对字母的语义属性进行判断；而本研究使用的n-back任务，被试需要对刺激的空间位置进行判断。

研究中使用的情绪空间2-back任务，先呈现情绪干扰刺激，再呈现需要匹配空间位置的目标刺激。被试只有更快地从情绪干扰刺激中脱离注意，将注意重新集中在目标刺激上，才能更好地完成实验任务。在负性情绪干扰刺激条件下，熟练汉英双语者表现出更高的准确率，说明熟练汉英双语者可以更快地将注意从负性情绪干扰刺激中脱离投入到空间2-back任务，故在负性情绪干扰刺激条件下表现出更高的准确率。有研究者［29］通过模糊图像任务发现，双语者可以更好地识别第二图像。Grundy等［30］使用任务转换范式发现，双语者能更快地从误导刺激或错误反应中脱离注意力。这些结果均表明双语者在注意脱离方面具有优势，这与本研究的结果相一致。

情绪n-back任务需要被试在呈现情绪刺激的同时执行n-back任务，这个范式的基本思想就是情绪刺激的自动加工会干扰工作记忆。工作记忆系统的资源是有限的，而情绪刺激又具有自动优先加工的特性［31］，此时，工作记忆系统资源的分配和有效利用尤为重要。当存在负性情绪干扰刺激时，工作记忆任务的执行加工需求提高，为了更好地完成任务，双语者会激活执行控制来分配认知资源，而双语者在一般领域的执行控制方面存在优势，所以双语者可以更有效地进行资源分配，从而表现出工作记忆优势。Alain等［32］通过功能性磁共振成像（functional magnetic resonance imaging, fMRI）技术探究双语者和单语者在完成n-back任务时的大脑活动差异，结果发现，双语者表现出了更低的BOLD信号。这表明双语者成功完成工作记忆任务所需要的神经资源更少，也就意味着双语者比单语者付出更少的认知努力就可以完成工作记忆任务，双语者的工作记忆优势至少部分来源于他们可以更有效地利用认知资源。负性情绪干扰刺激的自动加工占据了一部分的工作记忆系统资源，使得同时可用于空间工作记忆任务的资源减少。在这种情况下，熟练汉英双语者能做到更有效地利用剩余的工作记忆资源，因此在负性情绪干扰刺激条件下有更好的表现。

综上所述，在负性情绪刺激干扰下，熟练汉英双语者在空间工作记忆任务中表现出了认知优势。其原因有两方面：第一，熟练汉英双语者可以更快地将注意力从情绪刺激中分离，投入到空间工作记忆任务中；第二，熟练汉英双语者在日常生活中频繁使用两种语言的经历，增强了其执行控制机制，使得他们可以更有效地利用认知 资源。