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听觉来源提取的材料差异性分析

中国学术期刊网【心理学论文】 编辑:天问 科学通报 2016-06-05听觉来源提取的材料差异性分析论文作者:聂爱情 郭春彦 沈模卫,原文发表在《科学通报杂志》,经中国学术期刊网小编精心整理,仅供您参考。

【关键词】: 论文听觉来源论文 项目再认 新/旧效应 ERPs LORETA
【摘要】:采用事件相关电位方法,分别以图形和汉字作为实验材料,通过两个实验考察了项目再认与听觉来源提取新/旧效应的时空分布特征.学习分别由不同性别声音读出的刺激后进行两类测验:一是判断视觉呈现的刺激是否已学的项目再认;二是将由某一性别声音读过的刺激判断为目标而将其他刺激判断为非目标的来源测验.结果发现,与项目再认任务相比,图形和汉字的听觉来源提取的新/旧效应的持续时程更长、头皮分布更广;两类材料在前额区记录到明显的听觉来源提取新/旧效应,且不同材料的听觉来源提取新/旧效应有所不同.溯源分析结果显示,图形与汉字相应效应的差异可能源于颞区.上述结果表明,听觉来源提取与项目再认的新/旧效应头皮分布关系与双重加工模型的观点相一致,且实验材料与声音特性共同调节听觉来源提取新/旧效应的时空分布特征.

【作者】: 聂爱情 郭春彦 沈模卫
【作者单位】: 浙江大学心理与行为科学系;首都师范大学心理系;
【基金】:国家自然科学基金(批准号:30570603,30570604) 教育部高等学校博士学科点专项科研基金(批准号:20060335034,20070335172) 浙江省教育厅科研项目(批准号:20061310) 浙江省博士后科研基金 国家基础科学人才培养基金(批准号:J0630760) 北京市属市管高校人才强教计划(批准号:1HLB)资助
【分类号】:TB52

忘记或错报事件相关特性是经常会遇到的现象,如证人在作证时有时会把红头发的持枪罪犯描绘成红头发的旁观者或是黑头发的持刀者. 上述现象表明, 人们对事件内容(content)与事件背景(context)的记忆产生了分离. 其中, 有关事件内容的记忆称项目记忆(item memory), 有关事件背景的记忆称来源记忆(source memory)[1]. 描述上述两种记忆关系的双重加工模型(dual-process model)指出, 项目再认主要依赖于相对自动的熟悉(familiarity)加工完成; 来源提取则不能自动完成, 该任务需要依赖于有意识控制的回忆(recollection)加工完成[2]. 迄今为止, 来源记忆与需要意识控制的回忆之间的密切关联已为行为研究[3]、遗忘症病人研究[4]、脑损伤病人研究[5]以及老龄化研究[6]所证实, 表明项目记忆与来源记忆是在认知功能上分离的加工过程.

神经机制研究也为上述观点提供了可靠证据.研究者通常采用新/旧效应(old/new effect)作为区分项目记忆与来源记忆的神经指标, 在事件相关电位(ERP)研究中, 同项目再认关联的新/旧效应是指由击中旧项目与正确拒绝新项目引起的波形波幅差异;同来源记忆关联的新/旧效应是指由来源正确判断旧项目与正确拒绝新项目引起的波形波幅差异. 一般认为, 来源测验较项目再认更多的新/旧效应即是反映来源记忆的重要神经标志. 在较早的一个针对听觉来源提取的ERP研究中, Edward等人[7]要求被试听由男声或女声读出的单词后, 将已学单词与新单词混合并以视觉形式呈现进行测验, 任务为首先判断相应单词是否已学, 然后判断上一阶段与已学单词关联的声音性别. 研究记录了两个时空分布不同的新/旧效应: 约在 400 ms 出现的左侧顶区(left-parietal)正走向效应与两任务相关联; 在刺激呈现后 700 ms出现的右侧前额皮层(right-prefrontal)正走向效应仅与听觉来源正确提取的单词相关联. 上述结果表明,项目再认和来源提取是在神经机制上分离的加工过程, 且右侧前额皮层新/旧效应是区分项目再认与听觉来源提取的重要神经标志, 其作用为“提取后加工”(post-retrieval processing)[7].

大脑前侧与听觉来源提取之间的关联同为其他研究所证实[8,9]. 然而, 前额区并非总与听觉来源提取相关联. Wilding 等人的研究显示, 上述关联仅在无提取时限要求情形存在; 在 2.5 s 时限条件下,单词听觉来源提取仅在右侧中央区存在负走向新/旧效应[10]. Diane 等人[11]比较前额皮层损伤病人、老人和年轻被试听觉来源提取的研究显示, 当增加项目的学习次数时, 年轻被试仅存在早期的正走向新/旧效应, 老人在左侧前额皮层出现较晚的负走向新/旧效应, 病人则记录到较晚出现且幅度较小的前额皮层正走向新/旧效应, 表明增加项目的学习次数导致年轻被试的前额皮层新/旧效应明显减小, 且大脑皮层老化或前额皮层损伤均对听觉来源提取的新/旧效应具有调节作用. McAllister 等人[12]发现, 与对照被试相比, 服用可地松被试的单词听觉来源提取的前额皮层新/旧效应消失, 服用安慰剂则不影响相应的前额皮层新/旧效应, 说明不同药物对听觉来源提取新/旧效应的影响不同.

综上所述, ERP 研究表明项目再认与听觉来源提取是两个不同的加工过程, 且测验时限要求、学习方式、老龄化、大脑病变以及药物等均对听觉来源提取的新/旧效应具有调节作用. 然而, 已有的听觉来源提取研究均采用单词作为实验材料, 有关报告并未涉及非言语材料和其他言语材料, 为此, 本文分别以图形和汉字作为实验材料, 并采用与前人单词研究[8]中类似的实验范式开展了两个 ERP 实验, 以分析不同实验材料影响听觉来源提取新/旧效应时空分布特征的规律. 此外, 本文还将采用溯源定位方法确定与两类材料的不同提取任务关联新/旧效应的脑内发生源, 以便进一步探索来源提取的神经基础. 本文的假设主要有两: (ⅰ) 两类实验材料均存在显著的项目再认和听觉来源提取新/旧效应, 且相应效应的头皮分布特征有所不同; (ⅱ) 声音特性或实验材料对来源提取新/旧效应存在一定的影响: 若图形和汉字的听觉来源提取的新/旧效应与单词的研究结果[7~9]一致, 则可以推论声音特性在来源提取任务中的作用至关重要; 反之, 实验材料在听觉来源提取任务中起重要调节作用.

1 方法

(ⅰ) 被试. 普通高校非语言和美术专业的 31名(15 男 16 女)本科生, 15 名(7 男)被试用于实验一,其余被试用于实验二. 被试的母语皆为汉语, 平均年龄为 21.4 岁, 均为右利手, 视力或矫正视力在 1.0 以上, 无严重身心病史记录, 实验后获适量报酬.

(ⅱ) 实验材料. 实验一的材料为 400 张有意义的标准化白色线条图[13], 在熟悉性、命名难度、视觉复杂性和表象一致性等方面取得平衡后将图形分为8组, 每组为 50张. 实验二的材料为 400个低频汉语双字名词[14], 词频为 5~30/106, 平均词频为 14.11/106,将名词在频率、笔划、发音和结构等方面基本取得平衡后分为 8组, 每组含50个名词, 名词统一为白色黑体. 两实验的每组材料均含一个学习任务及项目再认和来源提取两个测验任务: 学习阶段的刺激为 30个, 一半刺激的名称由一男性声音读出, 另一半名称由一女性声音读出, 组前与组后的 4 个刺激作为填充;测验阶段含 30 个已学刺激和 20 个新刺激, 其中 10个学过的(男声和女声读过的各半)和 10 个新的用于项目再认任务, 其余刺激用于来源提取测验. 实验还采用同类性质的另外 50 个汉语名词作为练习材料,以使被试熟悉实验任务. 在黑背景 DELL Dimension8200 电脑屏幕上呈现刺激, 显示器为 15 寸 CRT, 分辨率为 800×600, 刷新频率为 75 Hz. 实验一中图形的水平和垂直视角分别为 0.84°~4.72°和 0.52°~3.40°,实验二中名词的相应视角为 6.72°和 3.40°. 填充刺激随机分配于测验任务, 但不作为统计检验的有效刺激. 学习阶段读出刺激名称的声音为立体声, 分辨率为 16 bit, 频率为 44.1 kHz, 声音的平均呈现时间为 600 ms.

(ⅲ) 实验程序. 首先在屏幕中央呈现 1000 ms的注视点“+”, 接着为 10000 ms 的指导语, 随后记录了实验阶段的 EEG. 每组刺激均包含 3 个实验阶段:(1) 学习阶段, 在屏幕中央随机呈现刺激, 同由男声或女声读出相应名称, 任务为判断声音的性别; (2)项目再认阶段, 在屏幕中央随机呈现新旧刺激, 任务为判断每一刺激是否学; (3) 来源提取阶段, 在屏幕中央随机呈现新旧刺激, 任务为将学习阶段由男(或女)声读过的刺激判断为目标, 而将由女(或男)声读过的刺激(后文称非目标-旧)和新刺激(后文称非目标-新)判断为非目标. 每一刺激的呈现时间均为 500ms, 学习与测验阶段的 ISI 分别为 1300 ± 200 ms 和1800 ± 200 ms. 项目再认与来源提取两任务的出现顺序在被试内平衡, 两手手指的按键要求在被试内平衡, 8 组材料的呈现顺序在被试间随机. 在每一组的学习任务完成后还插入一个 3 位数数字, 要求被试进行一分钟的倒减三运算. 图 1 为实验一的流程图,实验二的流程除将图形改为汉字外其余均与实验一一致.

(ⅳ) EEG 记录与数据处理. 采用 Neuroscan 公司生产的 ESI-64 导脑电记录系统, 利用 Ag/AgCI 电极帽记录相应的 EEG, 电极位置在国际 10-20 系统基础上构成. 左眼眶额上部和下部的 2 个电极记录垂直眼电, 两眼外侧的 2 个电极记录水平眼电. 参考电极位于乳突处, 在记录时选用右侧电极作参考, 数据处理阶段采用双侧电极作参考. 接地点在 FPz 与 Fz 的中点. 脑电信号采集增益为 500, A/D 采样频率为 500Hz, 滤波带通为 0.05~100 Hz. 头皮阻抗<5 k?.

分析时程为−100~1600 ms, 刺激呈现前 100 ms的脑电为基线, 自动排除眼动等伪迹, 振幅在±75 µV区间之外的在叠加前剔除, 滤波带通为 0.05~40 Hz.参照前人研究, 取前额区、额区、中央区、顶区和枕区的中线电极 FPz, Fz, Cz, Pz 和 Oz 进行分析, 并参照差异波地形图确定分析时段为 200~600, 600~1000和 1000~1400 ms. 对每一时段进行记忆判断(2 水平)×电极位置(5 水平: 前额区、额区、中央区、顶区和枕区)的两因素重复测量方差分析. 项目再认阶段的记忆判断两水平为正确判断的旧项目与正确拒绝的新项目, 来源提取阶段则为正确判断的目标(或非目标-旧)与正确拒绝的非目标-新项目(注: 后文仅涉及正确判断项目). 上述分析使用SPSS12. 0软件包进行, 同时采用了 Greenhouse-Geisser epsilon (ε)矫正法.

2 结果

2.1 行为数据

表 1 为两实验测验阶段不同项目判断的正确率和反应时, 统计检验结果显示, 在实验一中, 项目再认阶段两类图形的反应时差异不显著; 来源提取阶段三类图形的反应时差异不显著. 在实验二中, 项目再认任务中两类名词的反应时差异不显著; 来源提取任务中三类名词的反应时差异不显著.

2.2 ERPs 结果

实验一中, 项目再认阶段的旧图形较新图形的ERPs 走向总体上更正 , 在顶枕区 (PO7) 可观察到P116, N162 和 P222, 中央区(Cz)可观察到 P56, N116和 P174, 前额区(AF7)可观察到 N112 和 P156; 来源测验阶段的目标图形和非目标-旧图形较非目标-新图形的 ERPs 走向总体上更正, 在顶枕区可观察到P118, N158 和 P214, 在中央区可观察到 N114, P172和N232, 在前额区可观察到P58, N110和P156. 实验二中, 项目再认阶段的旧名词较新名词的 ERPs 走向总体上更正, 在顶枕区可观察到 P62, N74, P98 和N164, 中央区可观察到 P50, N90 和 P160, 前额区可观察到 N94, P220 和 N324; 来源提取任务中的目标名词和非目标-旧名词较非目标-新名词的 ERPs 走向总体上更正, 在顶枕区可观察到 N54, P106 和 N164,中央区可观察到 N90, P160, N200, P236 和 N322, 前额区可观察到 N96, P170 和 N316.

2.3 ERPs 数据的统计分析

(ⅰ) 实验一的新/旧效应分析. 再认阶段旧新图形的 ERPs 比较及差异波地形图分别见图 2 左侧和图3(a). 方差分析结果显示, 200~600 ms 的记忆判断主效应显著, F(1,14) = 22.53, P < 0.001. 600~1000 ms 的两因素交互作用显著, F(4,56) = 5.09, P < 0.01, ε =0.96, 多重比较结果显示, 旧图形较新图形的 ERPs在前额区更正(P < 0.05). 1000~1400 ms 的记忆判断主效应以及两因素交互作用均不显著. 上述结果与地形图 3(a)所示结果相似. 来源提取阶段目标图形与非目标-新图形的 ERPs 比较及差异波地形图分别见图 2 中间部分和图 3(b). 200~600 ms 的记忆判断主效应显著, F(1,14) = 34.18, P < 0.001; 两因素的交互作用显著, F(4,56) = 11.76, P < 0.001, ε = 0.74, 多重比较结果显示, 目标图形较非目标-新图形在 5 个分析区域的 ERPs 均更正(Ps < 0.05). 600~1000 ms 的两因素交互作用显著, F(4,56) = 13.53, P < 0.001, ε = 0.88,多重比较结果显示, 目标图形较非目标-新图形在前额区和额区的 ERPs 均更正(Ps < 0.05). 1000~1400 ms的记忆判断主效应显著, F(1,14) = 5.81, P < 0.05; 两因素的交互作用显著, F(4,56) = 8.85, P < 0.001, ε =0.63, 多重比较结果显示, 目标图形较非目标-新图形在前额区、额区和中央区的 ERPs 均更正(Ps < 0.05).上述结果与地形图 3(b)所示结果相似. 来源提取阶段非目-旧图形与非目标-新图形的 ERPs 比较及差异波地形图分别见图 2 右侧和图 3(c). 200~600 ms 的记忆判断主效应显著, F(1,14) = 22.99, P < 0.001; 两因素的交互作用显著, F(4,56) = 6.43, P < 0.01, ε = 0.69,多重比较结果显示, 非目标-旧图形较非目标-新图形在 5 个分析区域的 ERPs 均更正(Ps < 0.05). 600~1000ms 的两因素交互作用显著, F(4,56) = 8.89, P < 0.001,ε=0.71, 多重比较结果显示, 非目标-旧图形较非目标-新图形在前额区和额区的 ERPs 均更正(Ps < 0.005).1000~1400 ms 的记忆判断主效应显著 , F(1,14) =20.05, P < 0.001; 两因素的交互作用显著, F(4,56) =5.01, P < 0.05, ε = 0.56, 多重比较结果显示, 非目标-旧图形较非目标-新图形的ERPs在除枕区外的4个区域均更正(Ps < 0.05). 上述结果与地形图 3(c)所示结果相似.
(ⅱ) 实验二的新/旧效应分析. 再认阶段旧新名词的 ERPs 比较及差异波地形图分别见图 4 左侧和图5(a). 与图形相似, 200~600 ms 的记忆判断主效应显著, F(1,15) = 11.08, P < 0.005. 后两个时窗的记忆判断主效应以及两因素交互作用均不明显. 来源提取阶段目标名词与非目标-新名词的 ERPs 比较及差异波地形图分别见图 4 中间部分和图 5(b). 200~600 ms的记忆判断主效应显著, F(1,15) = 76.51, P < 0.001;两因素的交互作用显著, F(4,60) = 6.57, P < 0.01, ε =0.75, 多重比较结果显, 与图形相似, 目标名词较非目标-新名词在 5 个分析区域的 ERPs 均更正(Ps <0.05). 600~1000 ms 的两因素交互作用显著, F(4,60) =4.86, P < 0.01, ε = 0.60, 多重比较结果显示, 目标名词较非目标-新名词在前额区的 ERPs 更正(P < 0.05).1000~1400 ms 的记忆判断主效应显著, F(1,15) = 6.12,P < 0.05. 上述结果与地形图 5(b)所示结果相似. 来源提取阶段非目标-旧名词与非目标-新名词的 ERPs比较及差异波地形图分别见图 4 右侧和图 5(c). 200~600 ms 的记忆判断主效应显著, F(1,15) = 53.37, P <0.001; 两因素的交互作用显著, F(4,60) = 4.41, P <0.05, ε = 0.72, 多重比较结果显示, 与图形相似, 非目标-旧名词较非目标-新名词在除前额区外的其他区域的 ERPs 均更正(Ps < 0.05). 后两个分析时段的记忆判断主效应显著, F(1,15) = 15.87, 5.27, Ps < 0.05.上述结果与地形图 5(c)所示结果相似.