【doc】Stroop效应和反转Stroop效应的脑事件相关电位研究

【doc】Stroop效应和反转Stroop效应的脑事件相关电位研究 Stroop效应和反转Stroop效应的脑事件相 关电位研究 2007年3月 第2期 南京师大(社会科学版) JournalofNanjingNormalUniversity(SocialScience) Mar.,2007 No.2 Stroop效应和反转Stroop效应的脑事件相关电位研究 支4昌,支4兆敏 (1.南京师范大学认知神经科学实验室,江苏南京210097;2.首都师范大学教育科学学院心理系,北京100037) 摘要:采用事件相关脑电位(ERP)技术探讨与Stroop任务相关的脑加工机制.以中文Stroop 色字为刺激,以大学生为被试,要求被试进行颜色判断和字义判断任务.对各任务中一致刺激和不 一 致刺激诱发的ERP分别叠加平均.结果发现:颜色任务P330—390的潜伏期表现出Stroop效 应,而字义任务P330—390的峰值表现出反转的Stroop效应;差异波N370可能反映了对无关信息 650则可能反映了对语义的再加工. 的抑制,而P600— 关键词:事件相关电位;Stroop效应;反转的Stroop效应 中图分类号:B848文献标识码:A文章编号:1001—4608(2007)02—0095—06 一 ,月U置 认知加工过程包括控制性加工和自动加工两种 过程.有的自动加工过程是先天具有的;而另一些 则是通过后天实践获得的.单词阅读被认为是一种 后天习得的自动加工过程.Stroop任务即是反映这 一 类加工的代表.所谓Stroop任务,即要求 被试对不一致(如,红色的"绿"),一致(绿色的 "绿")及中性(绿色的"XXX")的刺激进行颜色判 断,发现判断不一致刺激的颜色比一致或中性刺激 的颜色需要的时间长,错误率高.这种现象,即词义 信息对颜色加工产生的干扰现象被称为Stroop效 应却;相反,若要求被试对单词词义做出判断, 颜色信息对词义加工产生的相对较弱的干扰现象被 称为反转的Stroop效应(reverseStroopeffect)E3]. 在注意研究领域,Stroop效应被广泛加以研究, 对反转的Stroop效应也有研究,但不多_4_9.在 Stroop任务中需要包含反转的Stroop条件,原因如 下:第一,使用颜色命名和单词阅读可以把词义选择 效应和颜色命名效应进行分离,而且Stroop任务让 人难以了解,需要把这两种不同的干扰过程进行区 分;即使在反转Stroop条件中没有产生颜色对词义 加工的干扰,也可以把它作为一个控制条件,从而把 单词阅读的自动效应和与颜色命名相关的效应加以 区分.第二,在Stroop任务中不管做出的反应正确 与否,颜色和词义实际上都得到了加工.所以有必 要增加单词阅读条件以形成与颜色命名条件的对 照,区分Stroop效应和反转的Stroop效应,而且还可 以进一步了解颜色和词义加工对脑部活动以及对干 扰的贡献. 近些年来,研究者使用事件相关电位(event—re— latedpotential,ERP)技术对Stroop效应和反转 Stroop效应的时间进程进行了探讨.在较早的ERP 研究中,Duncan.Johnson和Kopell[]?发现,由 Stroop任务的一致,中性和不一致刺激诱发的P3波 幅和潜伏期没有差异,而一致和不一致刺激的反应 时的差异却很大.这些结果被Rebai等人_8州的 研究所验证.Rebai等人还发现当任务需要被试在 相互竞争的颜色和单词信息间做出反应时,一致刺 激和不一致刺激产生的ERP差异是350----450ms之 间脑部中线区的N400.但这是在不出声命名任务 中观察到的不一致刺激产生的,很难确定被试到底 在做什么.Liotti等人叭呻"发现一致刺激和不一 致刺激在脑部中线区有一个差异负波,该负波在 350--500ms之间(最大值在410ms).他们指出,这 个负波在口头和手动反应条件下产生了不同的头皮 收稿日期:2006—12—01 基金项目:国家自然科学基金资助(30200082);高等学校全国优秀博士学位论文专 项资金资助(200006) 作者简介:刘昌(1968一),男,博士,南京师大教育科学学院教授;刘兆敏(1980一),女, 首都师大心理系博士生. 一 95— 分布,因而不是N400,而是前部扣带回进行冲突加 工和冲突解决的证据.Liotti等人的研究还发现,左 侧颞顶区还有一个500--800ms之间的正波成分,他 们认为这反映了在解决完颜色和词义的反应冲突之 后对词义的补充加工过程.West和Alain_8_1卜也 对Stroop效应的时程进行了考察并报告在双侧额顶 区(CZ点最大),不一致刺激诱发的成分在500— 1000ms之间更为负走向,研究者认为它反映了以语 义为基础的概念系统的活动,其潜伏期和位置都与 Liotti等人报告的对词义补充加工的波成分比较类 似.在West[]1的研究中,发现了一个N450成 分和一个"冲突(持续电位)",他认为N450反映了 冲突探测,而"冲突(持续电位)"则反映了冲突的解 决.彭聃龄等人H0_采用中文颜色字对儿童 Stroop任务的干扰效应和促进效应进行了研究,他 们认为干扰效应是早期颜色识别和后期反应选择两 个阶段共同作用的结果.在QiuJiang等人H1]擂q 对中文颜色字的ERP研究也发现了明显的Stroop 干扰效应.在刺激呈现后的350--550ms之间,不一 致刺激所诱发的ERP在中线部位的额中央区更为 负走向.他们用不一致刺激减去一致刺激的ERP 得到了一个差异负波,N450,他们也认为,这个N450 并不属于N400,它反映了抑制无关信息时的反应竞 争.研究者通过对差异波的偶极子溯源 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 证明 住所证明下载场所使用证明下载诊断证明下载住所证明下载爱问住所证明下载爱问 , 这种效应发生在前额皮层. Aine和Harter采用ERP技术考察了对颜色和 字义的独立加工过程?]I,实验要求被试看到目 标刺激(单词或颜色)后就做出相应的按键反应,结 果发现?]Iq,注意颜色和注意字义这两种实验条 件能把字义选择效应和颜色选择效应区别开,即产 生了Stroop效应和反转的Stroop效应.Rebai等人 的研究没有发现颜色对词义的干扰效应.而Atkin— son等人发现,不管是Stroop条件还是反转的Stroop 条件,不一致条件在额叶位置会产生一个晚期的负 性偏移,他们认为这反映了字义选择效应和字义复 查效应(word—recheckingeffects). 目前的ERP研究提供的证据表明,Stroop效应 及反转的Stroop效应是明显的后期加工,而且它们 发生在输出阶段前的反应决定阶段.然而,对反转 Stroop效应的研究还相对较少,甚至有研究者否认 反转Stroop效应的存在[?]J.反转的Stroop效 应是否存在?中文Stroop效应及反转Stroop效应的 ERP波形有何特点?这些都是需要回答的问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 . 本研究利用ERP技术,以中文颜色字来探讨与 Stroop任务相关的时程信息,为Stroop效应和反转 一 96一 的Stroop效应提供ERP依据. 二,方法 (一)被试 18名有偿大学生被试(8名男生,20.28?0.83 岁),右利手,视力或矫正视力正常,智力正常,无其 他精神疾患. (二)任务设计 由于汉字能够表意,其正字法联系与英文的不 同,如果控制条件也使用"XXX",其与实验条件(如 "红")的差异可能要比 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 Stroop任务材料(如 " red"和"XXX")的差异要大,还可能会掺杂进来一 些无关因素的影响(如色词与中性刺激的正字法差 异),因此在本研究中没有采用中性刺激.刺激材 料由两个中文颜色字("红"和"绿")和两种颜色 (红色和绿色)两两搭配组成两种刺激.每个任务 中一致刺激和不一致刺激分别为70个,以伪随机顺 序呈现.颜色字为48号仿宋体,呈现于计算机17 寸显示器屏幕中央,视角为2.2.. 实验由一个颜色判断任务和一个字义判断任务 组成,分别检验Stroop效应和反转的Stroop效应. 被试通过按反应盒上的相应键做出判断.任务顺序 在被试问平衡.呈现指导语,要求被试做字义判断 或颜色判断任务,被试按任意键后屏幕(背景为黑 色)上出现一个颜色字,呈现时间为200ms,刺激间 隔(ISI)2000ms,被试在2000ms内做出按键判断,接 着出现下一个颜色字,要求被试继续进行相同的任 务.在任务中要求被试尽可能又快又准地反应.自 动 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 反应时和错误率.正式实验前让被试充分练 习直到完全理解. (三)信号记录与数据处理 采用Neuroscan32导系统记录脑电.以双侧乳 突连线为参考,记录水平眼电和垂直眼电.电极与 皮肤接触阻抗小于5kO,记录带宽为0.01,100Hz, 采样率为lO00Hz/导.用Scan4.3软件分析EEG 数据.EOG信号相关法去除眼电伪迹,分析时程 (epoch)为1800ms,刺激前300ms为基线矫正,波幅 大于士100~V的视为伪迹.根据实验设计,得到四 种正确判断的ERP平均波形:颜色任务不一致刺激 的ERP和一致刺激的ERP;字义任务不一致刺激的 ERP和一致刺激的ERP.分别用各任务中不一致 刺激的ERP减去一致刺激的ERP得到各任务的差 异波.用SPSS10.0软件进行重复测量的方差分析, P值用Greenhouse—Geisser法校正. 三,结果与分析 (一)行为数据分析 行为数据在反应时和错误率指标上的平均数和 标准差结果见表1.可以看出,对存在冲突的不一 致刺激反应要比没有冲突的一致刺激难,颜色判断 任务比字义判断任务困难.为探讨Stroop效应和反 转Stroop效应,分别对颜色判断任务和字义判断任 务的反应时和错误率进行配对t检验,结果发现,不 论在反应时上[t颜色(17)=5.537,P<0.001;字义 (17)=3.176,P<0.01]还是在错误率上[t颜色(17) : 4.570,P<0.001;t宰(17)=2.522,P<0.5],两 种任务一致刺激和不一致刺激的差异都达到了显着 水平,且颜色判断任务中两种刺激在反应时和错误 率的差异显着水平高于字义判断任务的,这在平均 数上也有所反映,即被试在颜色判断任务中表现出 的Stroop效应比在字义判断任务中表现出的反转 Stroop效应要明显. 表1反应时和错误率的平均数和标准差 (二)ERP的基本成分 实验刺激诱发的早期成分在枕区是P1,N1,P2, N2,额区是N1,P2,N2.几乎在整个头皮分布都诱发 出一个明显的正成分,该成分在从300ms一直延续到 800ms,其最大峰值在330ms到390ms之间,称之为 P330—390.图1示出在颜色判断任务和字义判断任 务中两种刺激在脑中线区诱发的ERP基本波形.各 种任务条件的主要波形差异出现在300--800ms之 间,颜色任务一致刺激的P330—390比不一致刺激的 P330—390更为正走向,而在500--800ms间的负慢电 位更负偏移;而字义任务一致刺激虽在300--500ms 问比不一致刺激正走向更明显,但在500--800ms间 波形几乎没有差异.根据研究资料和实验设计,本文 将对此成分潜伏期,峰值,平均幅值以及各任务中不 同实验条件的差异波做详细分析. 颜色判断任务字义判断任务 诧 I 一..蕊一一_致魏囊.薹曩曩_冀一 图1各实验处理在不同头皮电极处诱发的ERP波形 从全脑看,P33o一390成分的最大波幅出现在Pz 点,对该点P33o一390的峰值和潜伏期进行重复测量方 差分析发现,在幅值上,实验条件(一致与不一致刺激) 存在明显的主效应,F(1,17)=15.094,P<0.001,不一 致刺激诱发的幅值小于一致条件的;潜伏期方面既没 有任务,实验条件的主效应,也没有交互作用. 为寻求Stroop效应和反转的Stroop效应,对PZ 点各任务中一致刺激和不一致刺激的P330—390峰 值和潜伏期分别做配对t检验,结果发现,颜色判断 任务两种刺激的P330—390峰值差异不显着,t… =一1.335,P>0.05,但是潜伏期差异显着,tfl7= 一 2.526,P<0.05,即在颜色任务中,P330—390的 潜伏期表现出Stroop效应;字义判断任务一致刺激 和不一致刺激的P330—390峰值差异显着,tm,= 一 2.858,P<0.05,但潜伏期差异不显着,t…= 一 0.444,P>0.05,即在字义任务中,P330—390的 峰值表现出Stroop效应. 为了对ERP的时程特征进行更细致地探讨,使 用时间窗口对15个电极(FZ,F3,F4,FCZ,FC3, FC4,C3,CZ,C4,CP3,CPZ,CP4,P3,PZ,P4)记 录的P330—390的平均幅值进行分析.从300— 800ms之间每隔lOOms取一个时间窗口计算平均幅 值,并做重复测量方差分析.结果发现:在400— 500ms和600--800ms时间窗口内任务类型存在主 效应[F4o0__500(1,17)=6.029,P<0.05;F60700(1, 17)=5.511,P<0.05;F700_800(1,17)=9.872,P< 0.01],而且在600--800ms间更为明显,说明在 400--500ms和600--800ms之内,任务类型(颜色判 断任务和字义判断任务)的不同较大地决定了幅值 的不同,而实验条件(一致刺激和不一致刺激)的主 一 97— 效应在300--500ms之间更为显着[F(1,17) = 25.988,P<0.001;F40o-500(1,17)=8.901,P< 0.01],说明在300--500ms问实验条件的不同较多 地决定了ERP的波形差异.实验条件和任务类型 与电极位置都没有交互作用,表明不同实验条件和 任务在不同的电极位置上没有显着差异. (三)差异波及脑地形图 根据以往研究和实验设计,分别用各任务中不 一 致刺激诱发的ERP减去一致刺激的ERP得到两 任务的差异波.图2示出两任务的差异波和脑地形 图.颜色判断任务和字义判断任务的差异波在 300--500ms问均有一个峰值约为370ms的负成分 (N370);颜色判断任务的差异负波比字义判断任务 的差异负波更明显,并且在脑区的左前额处激活较 明显(FC3处最大).此外,在500--800ms之间颜 色判断任务的差异波还有一明显的正成分,称之为 P600—650,它在CPZ处最明显,而该成分在字义判 断任务中缺失. ??嘏糍燃?黼600泌麟7-0080'3 ?@?工一茹黪_鞯臻糊__ ——_?^i霆霞 7塾-2 图2颜色任务(上图)和字义任务(下图)的差异波及脑地形图(原图为彩色——编者 注) 注:图中列出的波形图为对应地形图上标记的电极点.从左至右,从上至下分别是 FC3,CPZ和C3点 四,讨论 本研究要求被试完成存在冲突和不存在冲突的 颜色判断和字义判断任务.从行为指标中,就可以 看出:在颜色判断任务中,对不一致刺激比一致刺激 的反应时长,错误率高,说明与颜色不一致的字义干 扰了对颜色的加工;而在字义判断任务中,也出现不 一 致刺激比一致刺激的反应时长,错误率高的结果, 说明对与字义信息不一致的颜色干扰了对字义的加 工.Roelofs认为,Stroop效应和反转的Stroop效应 存在不对称性,即,实验数据会表现出Stroop效应, 但不会表现出反转Stroop效应"...然而,本 一 98一 实验却得到了显着的Stroop效应和反转的Stroop效 应,且Stroop效应无论在反应时还是错误率上都比 反转的Stroop效应大.虽然表现出Stroop效应的不 对称性,但不是反转Stroop效应的缺失.这说明,在 平常的阅读过程中,不仅词义信息会对颜色加工产 生影响,颜色信息也会影响到阅读时的词义理解. 本研究得到了较理想的ERP波形,而且在颜色 任务和字义任务中Stroop效应和反转的Stroop效应 都有所体现.在两个任务中,特别是颜色判断任务, 加工注意要求比较高的不一致条件均要比相对自动 化的一致条件所诱发的幅值要小,P330—390的时 间跨度更为广泛.这与West等人7j及Lottie等 人]1进行的英文研究得到的结果基本相似. 同时,也与QiuJiang等人l_掩使用中文颜色字研 究Stroop效应得到的结果极为相似.但是在彭聃龄 等人H0J跗对小学生的颜色判断研究中却发现,不 一 致刺激要比一致刺激诱发的P290幅值要大. 实验结果显示,ERP的差异主要出现在300到 800ms之间.在300--500ms之间,由于刺激类型 (一致刺激和不一致刺激)的不同而导致ERP的波 形不同;在600--800ms之间,由于任务类型(颜色 判断任务和字义判断任务)的不同,ERP的波形也 有所不同.与反应时结果结合起来,可以发现,在被 试做出反应之前,对信息冲突与否的判断就出现了 差异,而在被试做出判断之后,颜色判断任务和字义 判断任务ERP波形也表现了出来. QiuJiang等人认为,用不一致刺激减去一致刺 激得到的N450成分反映了被试抑制无关信息的反 应竞争,而且与中文Stroop任务相关的脑部加工机 制与英文的不同.但是,在本实验的两个任务中得 到的差异波N370比他们的潜伏期提前,但是,由于 本实验只使用了两对颜色字,任务相对比较简单,所 以应该与QiuJiang等人发现的N450属于相同的成 分,即,N370可能反映了被试对冲突信息的评价和 加工和抑制无关信息过程中的反应竞争.通过差异 波及其脑地形分布可以看出,颜色判断任务的不一 致刺激可能比一致刺激有一个额外的加工过程,即 P600—650,而字义任务中却不存在这一过程,或不 明显,这可能是因为在颜色任务中被试做出颜色判 断之后,由于平时的阅读习惯,可能还要自动地对原 来与任务无关的而与颜色相冲突的字义信息进行再 加工,而在字义任务中,由于被试在平时通常不十分 注意颜色,字体,字形等方面的信息,从而忽略了对 与字义相冲突的颜色信息的再加工. 这些数据为Stroop效应和反转Stroop效 应l16181-92的时程变化提供了比行为数据更为细致的 信息H]1弘,结合脑地形图比较及以往的PET和 fMRI研究Jl跎,可以认为,差异波N370可能反 映了对与任务无关的冲突信息的抑制,与颜色判断 任务相关的Stroop效应可能与左前部扣带回的激活 相关,而与字义判断任务相关反转Stroop效应则较 靠近头皮的中顶区;此外,在600--800ms时间窗内 颜色判断任务所独有的差异波可能反映了在对相应 的任务操作完成后对不一致颜色词的词义的重新提 取,即词义的再加工. 五,结论 通过对中文Stroop任务的研究,本实验发现,被 试在行为数据上表现出Stroop效应和反转的Stroop 效应,在ERP成分上同样也表现出Stroop效应和反 转的Stroop效应,即在颜色判断任务中,P330—390 的潜伏期表现出Stroop效应,而在字义判断任务中, P330—390的峰值表现出反转的Stroop效应.此 外,通过对不一致刺激诱发的ERP与一致刺激的 ERP相减后,得到了N370和P600—650两个差异 波成分,其中N370可能反映了被试对与任务无关 的信息的抑制,而P600—650可能反映了一种语义 的再加工过程. 参考文献: [1]StroopJR.Studiesofinterferenceinserialverbalreactions [J].JournalofExperimentalPsychology,1935,18. 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Keywords:Event—relatedpotential(ERP);Stroopeffect;reverseStroopeffect — l0o一